低C/N进水城镇污水厂低溶解氧运行效能及微生物变化

低C/N进水污水厂通常需要外加碳源以保障脱氮除磷效能,运行费用高。本研究以摆脱低C/N污水处理对外碳源依赖及降低运营成本为目的,依托山东省某城镇污水厂(A²O工艺)开展基于低DO调控策略的污水厂综合效能研究。结果表明,在长期低DO运行策略下,污水厂逐渐停止外加碳源,在硝化液回流比由370%逐渐降至90%的过程中,TN平均去除率由76.3%提升至82.9%,且除磷效率有所提升。对好氧区氮平衡进行分析发现,在低DO运行条件下,好氧区NH₄⁺-N的转化逐渐以短程硝化和同步反硝化作用为主。微生物宏基因组学结果表明,在低DO条件下,NOB丰度由0.15%下降至0.06%,而具备反硝化功能的PAOs与GAOs的总体丰度由2.06%升高至3.57%。长期低DO、无外加碳源运行条件下,脱氮效能的显著提升主要由于好氧区短程硝化和同步反硝化作用的比例升高所致。低DO对AOB抑制作用小,对NOB抑制作用显著,导致NO₂⁻-N的积累,保障了脱氮效能;PAOs与GAOs利用厌氧期储存的内碳源在好氧区反硝化脱氮,提升了脱氮效能;而内碳源利用率的提升又促进了PAOs的生长,提升了除磷效能。此外,污水厂低DO运行策略下,节省了运营成本,吨水处理费用降低了0.3元。