【摘 要】
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随着磷矿资源的枯竭,从城市污水中富集回收磷酸盐已经成为磷资源化的手段。在前期研究中发现采用生物膜序批式反应器（BSBR）同步去除/富集磷酸盐,与其他生物膜法研究相比,本课题组在进水磷浓度为10mg/L,厌氧阶段COD仅为200 mg/L的条件可以实现高倍富集。为了进一步推进生物膜法同步去除与富集磷酸盐工艺在现有城市污水处理厂的应用,本研究将进水磷浓度降低至2.5mg/L,探究BSBR工艺对低磷浓度
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随着磷矿资源的枯竭,从城市污水中富集回收磷酸盐已经成为磷资源化的手段。在前期研究中发现采用生物膜序批式反应器（BSBR）同步去除/富集磷酸盐,与其他生物膜法研究相比,本课题组在进水磷浓度为10mg/L,厌氧阶段COD仅为200 mg/L的条件可以实现高倍富集。为了进一步推进生物膜法同步去除与富集磷酸盐工艺在现有城市污水处理厂的应用,本研究将进水磷浓度降低至2.5mg/L,探究BSBR工艺对低磷浓度废水的富集性能并优化工艺运行参数以及低进水磷浓度对微生物种群的影响及机制分析。在进水磷酸盐浓度为2.5 mg/L,厌氧阶段COD浓度为100 mg/L的条件下,BSBR反应器磷酸盐去除率达到80%以上且出水磷浓度小于0.5mg/L。回收液磷浓度最高为84.5 mg/L（富集倍数33.8倍）,以总磷（TP）计算系统平均磷回收率是72.80%;碳源消耗（回收每克磷消耗COD的量）为37.3±2.6 mg-P/mg-COD,证明BSBR工艺在低进水磷浓度条件下可以稳定实现磷回收。扫描电镜（SEM-EDS）的结果显示生物膜的蓄磷量最高达到了55 mg-P/g-MLSS,并且生物膜的蓄磷量与磷回收液浓度呈正相关性。此外,31P核磁共振结果显示,磷在Extracellular Polymeric Substances（EPS）和胞内均主要以正磷酸盐形态存在,在好氧末占比分别为85.28%和68.90%,在厌氧末占比分别为93.18%和86.56%。以正磷酸盐为主的蓄磷量是BSBR工艺在低碳源消耗下高倍富集磷酸盐的驱动力之一。高通量测序结果表明,当进水磷浓度由10 mg/L降至2.5 mg/L时,系统主要为变形菌（Proteobacteria）、拟杆菌（Bacteroidota）及绿弯菌（Chloroflexi）等;其中变形菌门的相对丰度由接种污泥中22.64%升至驯化完成后69.87%,但随着进水磷浓度的降低最终稳定在49.24%,绿弯菌门相对丰度逐渐下降。拟杆菌门在驯化结束后减少至9.6%,但随着进水磷浓度的降低拟杆菌门的丰度升高至49.1%;在属水平,Ca.competibacter丰度由驯化完成后的54.4%降至5.9%。而Flavobacterium的占比从8.37%升至32.98%,反应器稳定运行后,生物膜内优势菌属主要为未被广泛报道的聚磷菌Flavobacterium。温度对于BSBR反应器影响比较大,通过优化DO,HRT,好氧厌氧进水体积比等参数从而获得高浓度磷回收液。在高温条件（28℃）下分别控制溶解氧为8mg/L,水力停留时间为6h,V好氧:V厌氧为1:0.6时,BSBR反应器磷酸盐的去除和富集效果最佳;其中,减少厌氧进水体积可以快速获得高浓度磷回收液但对磷回收效率和碳源消耗等优化效果不显著。
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