Optimizasyon pèfòmans ak siksesyon kominote mikwòb nan yon pwosesis kontinyèl -koule anoksik MBBR-AAO pou amelyore retire nitwojèn ak fosfò nan dlo egou minisipal yo.

Optimizasyon pèfòmans ak mikwòb Siksesyon Kominotè nan pwosesis kontinyèl -koule anoksik MBBR-AAO

Nan dènye ane yo, tretman avanse nan dlo egou iben ak realizasyon an nan resiklaj resous yo te vin sijè cho nan jaden an nan anviwònman dlo. Sepandan, pwosesis tradisyonèl yo retire nitwojèn ak fosfò lajman adopte pa plant tretman dlo ize non sèlman lakòz fatra twòp nan resous, men tou ogmante depans fonksyònman [1]. Anplis, diminisyon gradyèl nan rapò kabòn-a-azòt (C/N) dlo egou iben yo ak diferans ki genyen nan anviwònman k ap viv diferan kominote mikwòb fonksyonèl yo te vin faktè limite enpòtan pou teknoloji tretman dlo.

Pwosesis labou -fim ibrid MBBR konbine pwosesis la aktive ak pwosesis biofilm transpòtè sispann pou reyalize anrichisman amelyore nan mikwo-òganis fonksyonèl, rezoud pwoblèm yo nan gwo okipasyon tè ak pòv ba -tolerans tanperati a nan pwosesis la boue aktive tradisyonèl [2]. An 2008, Wuxi Lucun Wastewater Treatment Plant nan pwovens Jiangsu, kòm premye plant tretman dlo ize nan Lachin pou pote soti nan amelyorasyon ak rekonstriksyon nan klas IA estanda, avèk siksè amelyore efè tretman an lè yo ajoute transpòtè sispann nan sistèm nan boue [3]; Hu Youbiao et al. [4] te envestige efè tanperati sou retire azòt amonyak ak matyè òganik nan MBBR ak aktive depo, ak rezilta yo te montre ke tanperati a te gen yon pi piti enpak sou MBBR men yon pi gwo enpak sou aktive depo; Zhang Ming et al. [5] te itilize pwosesis A²O-MBBR pou trete dlo egou domestik yo nan zòn riral yo, pou yo te reyisi retire COD, nitwojèn amonyak, TP, ak TN; Zhou Jiazhong et al. [2] yo te jwenn atravè eksperyans ti -echèl ki DO, tanperati yo te korelasyon pozitivman ak sistèm ibrid MBBR boue-fim, pandan y ap rapò C/N enfliyan an te gen yon relasyon negatif.

Pwosesis MBBR anoksik (AM-MBBR) ka reyalize similtane denitrifikasyon ak retire fosfò nan tank anoksik la, ki se tou pwosesis pou retire fosfò denitrifikasyon (DPR). Konpare ak pwosesis tretman dlo ize tradisyonèl yo, pwosesis DPR ka sove sous kabòn òganik epi redwi konsomasyon oksijèn. Zhang Yongsheng [6] et al. devlope yon kontinyèl -koule biofilm raktor, ak rezilta yo te montre ke nan yon tanperati 20 degre, yon konsantrasyon DO 5.5 mg / L, yon chaj nan 2.2 kg / (m³·d), ak yon kondisyon aere tanzantan nan anaerobik 3 h / aerobic 6 h, konsantrasyon an mwayèn nan COD ak fosfò yo te nan 676 mg / L nan fosfò. mg / L, ak pousantaj retire nan 72.9% ak 78.5%, respektivman.

Sepandan, pou sistèm boue-fim ibrid AM-AAO a, gen yon relasyon konplèks ant boue flokulan sispann ak biofilm ki tache. Etid anvan yo te konsantre sou pratik jeni tankou òf ak rekonstwiksyon izin tretman dlo ize, men gen kèk etid sou nitrifikasyon synchrone ak DPR pou amelyore retire nitwojèn ak fosfò nan kontinyèl -boue koule-fim ibrid AM-AAO sistèm yo, ak estabilite nan pèfòmans nan polisyon an se youn nan pwosesis la nan retire DPR difisil tou.

Etid sa a te optimize demaraj-ak operasyon estrateji pwosesis kontinyèl-koule (AAO) ak kontinyèl-koule koule-fim ibrid (AM{-AAO) pwosesis, konsantre sou envestigasyon efè pousantaj aere, dòz filler, tan retansyon idwolik (HRT), rapò likid nitrifikasyon, rapò rflu/Nitrifikasyon likid la, ak rapò rflu likid la. alontèm-pèfòmans pou retire nitwojèn ak fosfò pwosesis AM-MBBR ak efikasite pou retire fosfò denitrifye nan tank anoksik la. An menm tan an, yo te etidye siksesyon kominote mikwòb yo ak règ chanjman nan kominote mikwòb fonksyonèl nan depo aktive ak biofilm.

1 Materyèl ak Metòd

1.1 Aparèy eksperimantal ak paramèt fonksyònman

Yo te itilize yon aparèy reyaksyon kontinyèl -koule AAO (Figi 1) nan etid sa a. Li te fè nan vè òganik, ak yon total de 7 konpatiman, yo chak ak yon gwosè 10 cm × 10 cm × 40 cm; volim k ap travay la te 21 L, ak rapò volim chak tank reyaksyon te anaerobik: anoksik: aerobic=2:2:3. Yo te adopte brase mekanik nan tank anaerobik ak anoksik; tank ayewobik la te itilize tèt sab aere kòm mikwo-aeratè pore ak fòs ekstèn pou melanje dlo-boue, epi yo te kontwole to ayerasyon an pa yon mèt koule gaz. Konsantrasyon DO nan tank aerobic nan raktor la te kontwole nan 2 ~ 3 mg / L; tank sedimantasyon segondè a te yon silenn ak yon volim k ap travay sou 40 L; tan an retansyon depo (SRT) te 40 d, ak rapò a rflu boue te 50%. Reaktè a te fonksyone pou yon total de 263 d (divize an 6 etap operasyon), epi yo te ajoute file polyethylene nan tank anoksik la apati 159yèm jou a pou opere nan mòd AM-AAO. Kondisyon operasyon espesifik yo montre nan Tablo 1.

(Figi 1 Dyagram eskematik ekipman pwosesis AM-AAO: Figi a gen ladan yon bokit antre dlo, ponp peristaltik, tank anaerobik, tank anoksik, tank aerobic, tank sedimantasyon, bokit priz dlo, osi byen ke rflu entèn, tiyo rflu boue, ak tiyo drenaj)

Tablo 1 Kalite sistèm pwosesis ak paramèt opere

1.2 Labou vaksinen ak Kalite Dlo Enfliyan

Yo te pran depo inokulasyon nan eksperyans sa a nan boue depase ki te egzeyate nan tank sedimantasyon segondè nan yon izin tretman dlo ize. Apre inokulasyon, konsantrasyon boue (MLSS) nan raktor a te 2.3 g / L, ak solid temèt depo (MLVSS) te 2.1 g / L.

Enfliyan nan raktor a te aktyèl dlo egou domestik ki soti nan restoran, ki te ajoute nan raktor a apre filtraj enpurte atravè yon ekran filtre. Polisyon li yo enkli NH₄⁺-N (35.0456,54 mg/L), NO₂⁻-N (00.42 mg/L), NO₃⁻-N (00.05 mg/L), COD (362.1605.1 mg/L), ak PO₄³⁻-P (1 ~ 5.08 mg/L).

1.3 Atik deteksyon ak metòd analiz

1.3.1 Metòd deteksyon woutin

Echantiyon dlo -boue yo te kolekte nan enfliyan an, tank anaerobik, tank anoksik, tank aerobic, tank sedimantasyon, ak efluan, epi filtre ak papye filtre 0.45 μm. NH₄⁺-N te detèmine pa espektwofotomèt Nessler a; NO₂⁻-N te detèmine pa fotometri N{-(1{-naphthyl) etilendiamin; NO₃⁻-N te detèmine pa espektrofotometri iltravyolèt; COD te detèmine pa Lianhua 5B-3A COD milti-paramèt detektè rapid; pH/DO ak tanperati yo te detèmine pa detektè WTW Multi3620; MLSS te detèmine pa metòd gravimetrik; MLVSS te detèmine pa metòd pou pèdi pwa konbisyon founo mòf [7].

1.3.2 Ekstraksyon ak Deteksyon Sibstans Polymère ekstraselilè

Sibstans polymère ekstraselilè (EPS) yo konsidere yo dwe konpoze de polisakarid (PS), pwoteyin (PN), ak asid humic (HA). Twa kalite EPS, sètadi sibstans polymère ekstraselilè ki ka fonn (S-EPS), sibstans polymère ekstraselilè ki lach (LB-EPS), ak sibstans polymère ekstraselilè ki byen mare (TB{-EPS), yo te separe epi ekstrè. Metòd detèminasyon PS se te metòd asid silfirik-anthrone, epi metòd detèminasyon PN ak HA yo te modifye metòd Folin-Lowry [7].

1.3.3 Metòd kalkil Pousantaj pou retire polyan

Yo te itilize pousantaj pou retire polyan (SRE) pou karakterize sistèm pwosesis AM-AAO an jeneral pou retire polyan an. Pami yo, Sinf ak Seff se konsantrasyon polyan nan enfliyan an ak efluan, respektivman, ki ka reprezante konsantrasyon mas nan polyan tankou NH₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, COD, ak PO₄⁺-N, NO₂⁻-N, NO₃⁻-N, COD, ak PO₄⁺-N nan enfliyan an, mg/L.

1.3.4 Metòd Sekans Debi segondè-

Yo te itilize metòd sekans gwo{0}}debi Illumina. Echantiyon labou ki soti nan tank anaerobik, tank anoksik, ak tank aerobic nan jou 1, 110, 194, ak 237 yo te kolekte epi yo te nonmen kòm gwoup D01 (D01_A1, D01_A2, D01_O), gwoup D110 (D110_A1, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2, D110_A2 D194_A2, D194_O), ak gwoup D237 (D237_A1, D237_A2, D237_O), respektivman; echantiyon boue biofilm nan jou 194 ak 237 yo te kolekte epi yo te rele kòm M194 ak M237, respektivman. Yo te analize yon total de 14 echantiyon boue pou chanjman nan kominote mikwòb yo. ADN te ekstrè lè l sèvi avèk Fast DNA SPIN twous (MP Biomedicals, Santa Ana, CA, USA). Rejyon V3-V4 nan jèn bakteri 16S rRNA te anplifye ak primè 338F/806R. Anplikon pirifye yo te sekans sou platfòm Illumina MiSeq PE300 (Illumina, USA) pa Shanghai Majorbio Biomedical Technology Co, Ltd (Shanghai, Lachin) [7].

2 Rezilta ak Diskisyon

2.1 Règ pou-Anpilsyon Polisyon alontèm nan Pwosesis AAO ak AM-AAO

Alontèm-eliminasyon polyan pandan operasyon pwosesis AAO-koule kontinyèl la (Etap 13) ak pwosesis AM-AAO ak filler polietilèn sispann ajoute (Etap 46) yo montre nan Figi 2.

Nan Etap 1 (1 ~ 45 d), kantite PO₄³⁻-P lage (PRA) nan tank anaerobik la, Kantite absòpsyon PO₄³⁻{-P nan tank anoksik la (PUAA), ak kantite absòpsyon PO₄³⁻{{-P nan tank aerobic, (6,6,206 mg, PUA.) 87.81 mg, respektivman, ak pwosesis la absorption fosfò te sitou reyalize nan tank la aerobic. Pousantaj yo retire NH₄⁺-N ak total azòt inòganik (TIN) yo te 92.85% ak 86.37%, respektivman, asire efè a denitrifikasyon. Apre byen -regleman aere a (DO{=2~3 mg/L), efè a retire NH₄⁺{-N ogmante a 98.68%, ak konsantrasyon TIN efluan an ak pousantaj retire yo te 1.75 mg/L ak 95.75%, respektivman, ki endike ke pwosesis nitrisyon apwopriye; efè a retire COD nan tank anaerobik la febli (91.60%). Anplis de sa, amann -akor DO a pa te gen okenn efè sou efluan PO₄³⁻{-P, ak yon mwayèn de 0.47 mg/L, ki konsistan avèk konklizyon Yang Sijing et al. [8].

Nan Etap 2 (46 ~ 120 d), apre yo fin ajiste HRT =8 h, pèfòmans nan retire COD varye yon ti kras; valè maksimòm PRA, PUAA, ak PUAO te rive nan 148.01 mg, 81.95 mg, ak 114.15 mg, sa ki endike ke ogmantasyon nan koule enfliyan pa te afekte retire fosfò, epi kenbe pèfòmans segondè NH₄⁺-N ak TIN retire. Nan jou 72, rapò rflu likid nitrifikasyon an te ogmante a 300% ak 400%. Ogmantasyon nan rapò rflu diminye efè a retire TIN, ak pousantaj retire nan 80.37% (300%) ak 68.68% (400%), respektivman. Soti nan jou 108 a 120, yo te detèmine rapò a rflu likid nitrifikasyon yo dwe 250%. Kantite lajan an retire COD nan tank anaerobik la nan yon rapò rflu likid nitrifikasyon nan 250% (127.1 mg / L) te pi wo pase oswa egal ak sa yo ki nan lòt moun (86.2 mg / L, 124.7 mg / L, ak 128.0 mg / L pou 200%, 300%, ak 4000%, respektivman); konsantrasyon fosfò efluan ki koresponn ak rapò rflu diferan yo te 0.52 mg / L, 0.35 mg / L, ak 0.06 mg / L, ki endike ke ogmante rapò a rflu likid nitrifikasyon nan yon seri sèten ka ankouraje retire fosfò. Anplis de sa, rapò a rflu nan 250% te gen bon pèfòmans denitrifikasyon, ak yon pousantaj retire TIN nan 86.86%.

Nan Etap 3 (121 ~ 158 d), rapò a rflu likid nitrifikasyon te fiks nan 250%. Nan jou 131, koule enfliyan an te ogmante a 5 L / h, COD ak efè retire fosfò diminye, ak konsantrasyon efluan yo te 73.3 mg / L ak 3.92 mg / L, respektivman, ki endike ke ogmantasyon nan koule enfliyan te lakòz plis COD yo te egzeyate san tretman. Anplis de sa, pousantaj maksimòm retire NH₄⁺-N ak TIN yo te 93.82% ak 79.12%, respektivman, nan mitan ki NO₃⁻-N te vin polyan prensipal la nan efluan an (4.70 mg/L). Nan jou 139, koule enfliyan an te redwi a 4 L / h, COD efluan an ak pousantaj retire yo te 55.7 mg / L ak 85.97%, respektivman, ki te pi wo pase pèfòmans nan retire kabòn nan HRT=5.6 h, ki endike ke rediksyon nan HRT ka mennen nan yon diminisyon nan efè retire COD. Anplis de sa, pousantaj maksimòm yo retire NH₄⁺-N ak TIN yo te 100% ak 97.41%, ki endike ke ajisteman HRT ankouraje nitrifikasyon ak denitrifikasyon, men HRT twò kout ka mennen nan yon diminisyon nan efè denitrifikasyon. Se poutèt sa, lè HRT=7 h, li ase pou reyaksyon yo nan chak tank kontinye konplètman, ak yon ogmantasyon siyifikatif nan HRT gen ti efè pwomosyon sou efè a denitrifikasyon.

Nan jou 159, yo te ajoute 20% file polyethylene sispann nan tank anoksik pwosesis AAO a. Nan Etap 4 (159 ~ 209 d), pèfòmans yo retire COD ak PO₄³⁻-P yo te amelyore. Apati jou 172, konsantrasyon NH₄⁺-N enfliyan an te ogmante a 64.17 mg/L (C/N=8.59), COD efluan an ak pousantaj retire yo te 77.7 mg/L ak 86.06%, respektivman. Rezon ki fè la ka ke biofilm a te grandi tou dousman, ak depo a aktive te fè kontribisyon prensipal la nan retire elèv la nan pifò COD; filler yo sispann ogmante pousantaj retire PO₄³⁻-P pa 1.18%. Sepandan, ogmantasyon nan enfliyan NH₄⁺-N nan tank anoksik la te mennen nan bezwen pou plis sous kabòn pou pwosesis denitrifikasyon NO₃⁻-N, ki pa te fezab nan lage fosfò ak absorption PAOs; an menm tan an, operasyon sa a pa t 'konplètman redwi NO₃⁻-N, ak konsantrasyon minimòm efluan an te 7.30 mg / L. Nan jou 185, chanje HRT a 5.6 h, li te jwenn ke efè a retire COD fluktue yon ti kras, ak yon pousantaj retire nan 86.05%; efluan PO₄³⁻-P konsantrasyon ogmante pa 0.05 mg / L, akonpaye pa yon ogmantasyon nan PUAA (soti nan 13.02 mg a 18.90 mg), ki endike ke depo a ak biofilm sinèrjetik egzèse yon sèten efikasite retire fosfò. Anplis de sa, konsantrasyon efluan NH₄⁺-N, NO₃⁻{-N, ak TIN yo te 10.23 mg/L, 6.52 mg/L, ak 16.82 mg/L, respektivman, sa ki endike ke rediksyon HRT ta mennen nan yon diminisyon nan retire NH⁺{3}{⁺{⁺{⁺{⁺⁄₄} TIN. Nan jou 195, HRT te ajiste tounen nan 7 èdtan, ak nan moman sa a, kontni an polyan nan efluan an diminye, ak retire azòt ak fosfò ak pèfòmans nan retire matyè òganik nan sistèm nan piti piti refè.

Nan etap 5 (210 ~ 240 d), konsantrasyon NH₄⁺-N enfliyan an te ogmante a 84.06 mg/L (C/N=6.28), ak depo aktive toujou fè kontribisyon prensipal la nan retire matyè òganik yo. Ogmantasyon nan NH₄⁺-N te gen ti efè sou retire COD. Pwopòsyon COD ki te absòbe nan tank anaerobik la te 68.02%, e pifò nan matyè òganik la te absòbe PAOs nan tank anaerobik la epi yo te sentèz nan sous kabòn entèn (PHAs), epi yo te fini totalman lage fosfò anaerobik la [9]. PRA maksimòm nan te 72.75 mg, ak PUAA ak PUAO te 35.82 mg / L ak 48.20 mg / L, respektivman, men kontribisyon prensipal la nan absòpsyon fosfò toujou soti nan tank la aerobic. Nan jou 221, rapò ranpli a te ogmante a 30%, ak konsantrasyon efluan NH₄⁺-N ak TIN yo te redwi pa 4.49 mg/L ak 5.16 mg/L, respektivman; pami yo, NH₄⁺-N ak NO₃⁻-N te reprezante 70.11% ak 28.75% TIN efluan an, respektivman. Nan jou 231, konsantrasyon NH₄⁺-N enfliyan an te ajiste a 66.34 mg/L, ak pèfòmans nan retire polyan nan sistèm nan te fondamantalman ki estab.

Nan Etap 6 (241 ~ 263 d), tanperati raktor a te reglemante pou eksplore efè li sou retire polyan. Nan jou 241, tanperati a te redwi a 18 degre, pousantaj COD retire diminye a 84.37%, men règ chanjman COD la pa t chanje akòz diminisyon tanperati a. Pwopòsyon pou retire nan tank anaerobik la te pi wo a, 62.02%, pwosesis pou retire fosfò denitrifyan nan tank anoksik la te konsome 26.72% COD, konsantrasyon NO₃⁻-N nan efluan tank aerobic la te 10.44 mg/8 mg/L. NH₄⁺-N te rete; nplis de sa, PRA te mwens afekte pa tanperati, men pèfòmans nan absorption fosfò nan tank anoksik la diminye, ak PUAA sèlman 19.77 mg, ak fosfò yo te retire pa 3.94 mg / L nan tank la aerobic. Pifò PAO sikrofil te pote soti nan pwosesis absorption fosfò aerobic [10]. Lè tanperati a te pi lwen redwi a 13 degre, pousantaj yo retire NH₄⁺-N ak TIN diminye pa 6.38% ak 6.25%, respektivman; an menm tan an, PUAA ak PUAO diminye pa 7.77 mg ak 15.00 mg, respektivman, ki ka gen rapò ak diminisyon nan aktivite mikwòb ak kwasans ak kapasite metabolis ki te koze pa diminye tanperati a. Jin Yu [11] te jwenn ke lè tanperati a pi ba pase 14 degre, li difisil pou garanti konsantrasyon polyan efluan nan sistèm lan.

(Figi 2 Retire polyan nan pwosesis AAO ak AM-AAO pandan operasyon alontèm: Ki gen ladan (c) koub nan konsantrasyon NH₄⁺{-N ak pousantaj retire chanje ak jou operasyon yo, (d) koub nan NOₓ⁻{-koub operasyon yo chanje ak jou operasyon chanjman (TINe konsantrasyon chanjman) ak chanjman nan jou operasyon. Aks orizontal la se jou operasyon yo (0 ~ 260 d), ak aks vètikal yo se ρ (NH₄⁺-N)/(mg·L⁻¹), ρ (NO₃⁻-N)/(mg·L⁻¹), ak pousantaj retire/%, respektivman sou chak koub yo make.

2.2 Règ Chanjman Polyan nan sik tipik nan pwosesis AAO ak AM-AAO

Pou plis eksplore mekanis pou retire polyan nan pwosesis AAO ak AM{0}}AAO, yo te analize chanjman konsantrasyon polyan nan sik tipik nan diferan etap operasyon, jan yo montre nan Figi 3.

Nan jou 42 (Etap 1), pwosesis AAO te gen bon pèfòmans denitrifikasyon ak retire fosfò. Sepandan, COD a gwo enfliyan pa t 'amelyore pèfòmans nan lage fosfò, ak PRA a te 9.13 mg / L nan moman sa a. Anplis de sa, NH₄⁺-N te konsome davans lè yo te antre nan tank anoksik la; Lè sa a, tank anoksik la redwi NO₃⁻-N ki te pwodwi a nan N₂; sepandan, tank aerobic la sèlman retire 3.52 mg/L NH₄⁺-N, ki ka akòz HRT long la nan Etap 1 ki mennen nan yon ogmantasyon nan DO retounen nan tank anoksik la, ak pi fò nan NH₄⁺{-N te konplete nitrifikasyon nan tank anoksik la, sa ki lakòz yon konsantrasyon ba aerobic.

Nan jou 118 (Etap 2), ak diminisyon nan COD enfliyan, lage fosfò a ak pèfòmans denitrifikasyon deteryore. Konsantrasyon fosfò lage nan tank anaerobik la te 5.91 mg/L, ak konsantrasyon NO₃⁻-N nan efluan tank aerobic la te 8.20 mg/L. Konsantrasyon PO₄³⁻-P nan tank anoksik la diminye a 2.78 mg/L, sa ki endike ke PO₄³⁻-P te retire nan tank anoksik la. Anplis de sa, rapò a rflu likid nitrifikasyon te fiks nan 250% nan moman sa a. Konpare ak rapò rflu nan 300% ak 400%, retire nitwojèn ak fosfò ak pèfòmans nan retire matyè òganik nan pwosesis la te amelyore, ki endike ke ogmante rflu likid nitrifikasyon an nan yon seri sèten ka amelyore efè a retire polyan.

Nan jou 207 (Etap 4), apre yo fin ajiste enfliyan NH₄⁺-N ak HRT nan pwosesis AM-AAO, pousantaj retire COD la te 86.15%; tank aerobic la te retire 13.34 mg/L NH₄⁺-N, konsantrasyon TIN ki rete a te 7.51 mg/L, epi 4.39 mg/L NO₃⁻-N te pwodwi, epi NO₃⁻{-N te vin polyan dominan nan efflisyon an. Pa te gen okenn diferans enpòtan nan kontribisyon an retire fosfò ant tank anoksik la ak tank aerobic la. Anplis de sa, ogmante NH₄⁺-N enfliyan an pa te afekte nitrifikasyon an, men ogmantasyon nan konsantrasyon TIN enfliyan an diminye pèfòmans nan denitrifikasyon nan pwosesis AM-AAO, kidonk afekte retire TIN la.

Nan jou 262 (Etap 6), tanperati raktor a te 13 degre, ak pousantaj retire COD la te 83.67% nan moman sa a. An menm tan an, 6.95 mg / L fosfò te lage nan tank anaerobik la; 20.22 mg/L NH₄⁺-N te boule nan tank anoksik la ak denitrifikasyon te pote soti, ak konsantrasyon NO₃⁻-N nan efluan tank anoksik la te 5.07 mg/L; tank aerobic la te gen yon pèt TIN nan 1.32 mg / L; to retire TIN la te 77.00%, ak TIN efluan an te genyen 11.24 mg/L NH₄⁺-N, ki endike ke tanperati ki ba a diminye aktivite bakteri nitrifyan ak bakteri denitrifyan, sa ki lakòz retire polyan nan dlo egou yo enkonplè. Anplis de sa, PRA diminye a 6.95 mg / L, ak pèfòmans yo absorption fosfò nan tank anoksik la ak tank aerobic diminye a 2.41 mg / L ak 3.61 mg / L, respektivman, ki endike ke diminisyon nan tanperati réacteurs inibit pèfòmans nan retire fosfò nan PAOs, ki mennen nan diminisyon nan PRA nan tank la efòsfòs segondè nan yon konsantrasyon segondè fosforobik la.

(Figi 3 Chanjman kontaminan nan sik tipik yo: enkli (a) Jou 42 nan pwosesis AAO, (b) Jou 118 nan pwosesis AAO, (c) Jou 207 nan pwosesis AM-AAO, (d) Koub chanjman konsantrasyon polyan nan jou 262 nan pwosesis AM{-AAO. nan chak polyan (COD, NH₄⁺-N, NO₃⁻{-N, PO₄³⁻-P))

2.3 Chanjman nan Konpozisyon ak Kontni Sibstans Polimerik Ekstraselilè (EPS) nan Pwosesis AAO ak AM-AAO

Pandan eksperyans la, chanjman ki fèt nan konpozisyon ak kontni EPS nan jou 101 (pwosesis AAO) ak jou 255 (pwosesis AM-AAO) yo te detèmine ak analize, jan yo montre nan Figi 4. An jeneral, kontni total EPS nan jou 101 ak 255 yo ka atribiye a ogmantasyon nan TB{-EPS kontni, ak pati prensipal kontinyèl PN 7}EPS ak PSTB; nan jou 101, kontni total EPS nan tank anaerobik, tank anoksik ak tank aerobic te montre yon tandans ogmante (0.12 mg/gVSS, 0.29 mg/gVSS, ak 0.37 mg/gVSS, respektivman); pami yo, kontni EPS la te ogmante siyifikativman pandan etap nitrifikasyon an, ki ka akòz metabolis aktif mikwo-òganis entèn yo lè sistèm nan te opere anba gwo kabòn-a-pwopòsyon nitwojèn (C/N=5.9) kondisyon [12]. Sepandan, TB-EPS te jwe yon wòl pozitif nan fòmasyon flok labou, pandan S{-EPS ak LB-EPS te gen efè negatif [8]; nan eksperyans sa a, kontni S-EPS ak LB-EPS te relativman ba, sa ki te kreye kondisyon pou kwasans boue; nan sistèm ibrid fim kontinyèl -boue koule-, wòl boue flokulan se iranplasabl [2].

Anplis de sa, règ yo chanjman nan PN / PS nan diferan kouch depo nan chak tank reyaksyon yo te diferan. PN nan chak tank reyaksyon te toujou pi wo pase PS. Nan jou 101, rapò PN/PS nan S-EPS, LB-EPS, ak TB-EPS nan boue yo te 0.06, 1.62, ak 2.67, respektivman, pandan ke nan jou 255 yo, yo te 0.03, 1.30, yo te montre ke PN a / 3.30, ki montre yon tandans ogmante. kouch ekstèn nan kouch enteryè a nan selil depo. Sepandan, lè tanperati reyaktè a te redwi a 13 degre, kontni total EPS nan twa tank yo te montre yon tandans ogmante (0.28 mg/gVSS, 0.41 mg/gVSS, ak 0.63 mg/gVSS, respektivman). Rezon ki fè la ka se ke mikwo-òganis ki pa kapab adapte yo ak tanperati ki ba yo mouri oswa otolyzed, ak mikwo-òganis mouri sa yo lage EPS, ki mennen nan yon ogmantasyon nan kontni an EPS nan depo, oswa tanperati ki ba pwovoke kèk mikwo-òganis sikrofil sekrete plis EPS pou adapte yo ak diminisyon nan tanperati nan raktor la [13].

(Figi 4 Chanjman nan kontni EPS ak konpozisyon nan Jou 101 (pwosesis AAO) ak Jou 255 (pwosesis AM-AAO): Bò gòch la se pwosesis AAO, ak bò dwat la se pwosesis AM-AAO. Aks orizontal la se tank reyaksyon (fen anaerobik, fen anoksik, fen nan fen aerobik, L EPSB vètikal, kalite TB). (mg·gVSS⁻¹), ak aks vètikal dwat la se rapò PN/PS Li gen ladann istogram nan PN, PS, ak total EPS ak yon tablo liy nan rapò PN/PS.

2.4 Divèsite mikwòb ak Règ sou siksesyon kominote dinamik popilasyon an

Rezilta sekans gwo -debi yo te montre kantite sekans 14 echantiyon boue yo te 1,027,419, epi kantite sekans OTU chak echantiyon yo montre nan Tablo 2. Kouvèti echantiyon yo te pi wo pase 0.995, sa ki endike ke rezilta sekans yo te gen gwo presizyon. Gwoup D01 te dekri premye estrikti mikwòb kominote a, ak yon gwo endèks Ace, ki endike ke boue a te gen gwo richès espès mikwòb nan kòmansman-leve sistèm lan. Avèk transfòmasyon sistèm nan soti nan pwosesis AAO a AM-AAO, endèks Ace a diminye, epi richès kominote mikwòb la nan sistèm AM-AAO a diminye. Anplis de sa, endèks Simpson la diminye, sa ki endike divèsite kominote mikwòb la diminye. Dapre chanjman nan endèks Ace, kantite total espès nan kominote a mikwòb nan biofilm tank anoksik la te montre yon tandans diminye; diminisyon nan Shannon endèks pwouve ke divèsite nan kominote a mikwòb nan biofilm a diminye.

Tablo 2 Varyasyon nan endèks divèsite mikwòb

The main phyla with relative abundance >10% nan 14 echantiyon yo te analize (Figi 5a). Fila dominan nan gwoup D01 yo te Actinobacteriota (25.76%32.90%), Proteobacteria (21.98%)27.16%), Bacteroidota (15.50%)18.36%), ak Firmicutes (10.37%)13.77%); sepandan, abondans relatif Actinobacteriota (16.89%19.16%) ak Firmicutes (3.83%)6.52%) nan gwoup D110 diminye, ak abondans relatif nan Proteobacteria ogmante (32.96% ~ 40.75%). Nan sistèm pwosesis AM-AAO a, Actinobacteriota diminye rapidman, menm nan mwens pase 3% nan gwoup D237, pandan y ap Proteobacteria (33.72%43.54%), Bacteroidota (17.40%)24.19%), and Chloroflexi (12.46%~12.77%) have become the phyla with relatively high abundances. In addition, in sample M194, the phyla with relative abundance >10% te Proteobacteria (35.26%) ak Bacteroidota (30.61%), ki endike ke estrikti nan kominote mikwòb nan biofilm a te menm jan ak sa yo ki nan depo aktive. Nan echantiyon M237, abondans relatif Firmicutes diminye a mwens pase 2%, ak abondans Acidobacteriota (5.33%) ogmante.

By creating a heat map (Figure 5b), the 14 samples were compared at the genus level (relative abundance >3%). Li te jwenn ke jenera dominan yo nan gwoup D01 yo te Candidatus_Microthrix (11.32%20.65%), norank_f__norank_o__norank_c__SJA-28 (3.97%6.36%), Trichococcus (6.99%)9.95%), ak Ornithinibacter (3.99%)6.41%); apre sistèm nan te opere nan pwosesis AM-AAO a, abondans relatif Candidatus_Microthrix te desann sevè a 0.02% (gwoup D237); pandan y ap norank_f__norank_o__norank_c__SJA-28 te montre yon tandans nan premye ogmante epi apre sa diminye (gwoup D237, 1.91%2.91%). Lè pwosesis la te byen opere, Azospira te vin youn nan jenera relativman dominan yo (gwoup D237, 7.37%18.41%). Anplis de sa, jenera biofilm yo te fondamantalman menm jan ak depo a, ak abondans relatif yo nan norank_f__norank_o__Run-SP154 nan M194 ak M237 yo te 6.61% ~ 7.66% ak 7.43%, respektivman.

Yon total de 12 jenera ak 1 fanmi amonyak-oksidasyon bakteri (AOB), nitrite-oksidan bakteri (NOB), glikojèn-akimile òganis (GAO), ak fosfò-akimile òganis (PAO) nan sistèm nan te chwazi pou analiz (Tablo 3). Li te jwenn ke nan gwoup D01, Nitrosomonas (0.02%0.03%), Ellin6067 (0.01%0.02%), ak Nitrospira (0.04%0.07%) ka asire pèfòmans oksidasyon NH₄⁺-N. Diminisyon nan Nitrosomonas ak Nitrospira nan gwoup D110 ka koze pa gwo rapò rflu entèn, men Ellin6067 (0.01%0.02%) pa te deranje. Nan gwoup D194, sistèm lan te opere nan pwosesis AM-AAO, ak rediksyon HRT lave NOB ak kèk AOB. Ogmantasyon nan nitwojèn amonyak enfliyan ka rezon ki fè ogmantasyon nan abondans relatif twa jenera ki anwo yo nan gwoup D237 (Figi 5b). Anplis de sa, AOB (Nitrosomonas ak Ellin6067, 0.03%0.07%) ak NOB (Nitrospira, 0.01%0.02%) nan echantiyon M237 te montre yon ti ogmantasyon, ki endike ke biofilm a ede sistèm boue a reyalize pwosesis denitrifikasyon an.

Te gen yon pakèt PAO nan gwoup D01, ki gen ladan Acinetobacter, Candidatus_Accumulibacter, Candidatus_Microthrix, Defluviimonas, Pseudomonas, ak Tetrasphaera. Chanjman Candidatus_Microthrix (10.93% ~ 11.88%) ak PAO ak abondans relatif<5% in group D110 may be the reasons for the decrease of PRA in Stage 2. In group D194, the relative abundances of Candidatus_Microthrix and Tetrasphaera decreased to 0.711.14 ak 0.31%0.39% [14]. Nan gwoup D237, Candidatus_Microthrix te prèske elimine (0.02%), ak PAOs ki ranplase li pou egzèse fonksyon pou retire fosfò yo te Defluviimonas (0.70%).1.07%) ak Dechloromonas (0.95%1.06%); Anplis de sa, fanmi Comamonadaceae yo te konfime tou ke yo gen pèfòmans pou retire fosfò [8], ak abondans relatif Comamonadaceae nan tank anaerobik la oswa tank anoksik la te relativman wo, apeprè de fwa sa a nan tank aerobic la. Anplis de sa, Candidatus_Competibacter ak Defluviicoccus te jenera dominan nan GAO nan tout echantiyon yo, men abondans de jenera yo nan gwoup D01 yo te<1%. In the remaining samples, the growth of Defluviicoccus lagged behind that of Candidatus_Competibacter. In group D237, the abundances of the two genera were 2.96%~3.89% and 0.54%~0.57%, respectively. GAOs are considered to compete with PAOs for organic matter, thereby causing the deterioration of biological phosphorus removal performance, but recent studies have found that GAOs can carry out endogenous denitrification to achieve denitrification (the average TIN removal rate was 83.08% when the system was stable) [7].

(Figi 5 Konpozisyon kominote mikwòb la: (a) Tablo ba abondans relatif nan nivo filòm. Aks orizontal la se echantiyon an, ak aks vètikal la se abondans relatif la / %. Li gen ladann pi gwo phyla tankou Actinobacteriota ak Proteobacteria; (b) Kat chalè abondans relatif nan nivo genus. Aks orizontal la se yon echantiyon, aks vètikal la se yon echantiyon, aks vètikal dominan an. nan abondans relatif)

Tablo 3 Abondans gwoup fonksyonèl nan 14 echantiyon byolojik

3 Konklizyon

Sèvi ak dlo egou aktyèl kòm objè tretman an, kondisyon fonksyònman pwosesis AM-AAO yo te optimize. Yo te jwenn ke lè pwosesis la te opere nan kondisyon HRT=7 h, tanperati apeprè 25 degre, rflu entèn =250%, SRT=40 d, rflu labou =50%, ak to ranpli ranpli tank anoksik =30%, efè a retire polyan te pi bon an. Pousantaj maksimòm pou retire NH₄⁺-N an te 98.57%; konsantrasyon efluan NO₃⁻-N, PO₄³⁻-P konsantrasyon, pousantaj retire TIN, ak pousantaj retire COD yo te 6.64 mg/L, 0.42 mg/L, 83.08%, ak 86.16%, respektivman.

Tank anaerobik la fè bon retire matyè òganik ak pwosesis lage fosfò, ak 64.51% COD retire ak 9.77 mg / L fosfò lage an menm tan; tank anoksik la te fè bon reyaksyon denitrifikasyon pou retire fosfò; tank aerobic la te fè pwosesis konplè nitrifikasyon ak absòpsyon fosfò, ak pousantaj retire NH₄⁺-N ak PUAO yo te 97.85% ak 59.12 mg, respektivman.

Lè pwosesis AM-AAO a te opere estab, ogmantasyon AOB (Ellin6067 ak Nitrosomonas, 0.02% ~ 0.04% → 0.04%0.12%) ak NOB (Nitrospira, 00.01% → 0.02%0.04%) asire pwogrè ase nan nitrifikasyon, ak pousantaj la retire NH₄⁺-N ogmante pa 8.35%; GAOs (Candidatus_Competibacter ak Defluviicoccus, 1.31%1.61% → 3.49%4.46%) domine pwosesis denitrifikasyon andojèn; kwasans lan nan PAOs (Defluviimonas, Dechloromonas, ak Comamonadaceae fanmi, 3.29%8.67% → 3.79% ~ 9.35%) se te rezon ki fè yo kenbe bon pèfòmans retire fosfò; nplis de sa, estrikti nan kominote mikwòb nan biofilm tank anoksik la te fondamantalman menm jan ak sa yo ki an aktive depo, ki ansanm garanti pèfòmans nan retire nitwojèn ak fosfò nan sistèm nan.