多级土壤渗滤系统处理低有机污染水的脱氮效果与机理解析

第36卷第12期2016年12月环境科学学报ActaScientiaeCircumstantiaeVol．36，No．12Dec．，2016基金项目:国家自然科学基金面上项目(No．50978001);国家“水体污染控制与治理”科技重大专项(No．2012ZX07102002)SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50978001)andtheMajorNationalProjectsonWaterPollutionControlandTreatment(No．2012ZX07102002)作者简介:吴浩恩(1990—)，男，E-mail:wuhaoen03@163．com;*通讯作者(责任作者)，E-mail:wzwu@pku．edu．cnBiography:WUHaoen(1990—)，male，E-mail:wuhaoen03@163．com;!Correspondingauthor，E-mail:wzwu@pku．edu．cnDOI:10．13671/j．hjkxxb．2016．0308吴浩恩，魏才倢，吴为中．2016．多级土壤渗滤系统处理低有机污染水的脱氮效果与机理解析［J］．环境科学学报，36(12):4392-4399WuHE，WeiCJ，WuWZ．2016．Studyonnitrogenremovalperformanceandmechanismofexternalcarbonsourceaddedtwo-stagesmulti-soil-layeringsystemsforlowpollutantloadingwastewatertreatment［J］．ActaScientiaeCircumstantiae，36(12):4392-4399多级土壤渗滤系统处理低有机污染水的脱氮效果与机理解析吴浩恩，魏才倢，吴为中*北京大学环境科学与工程学院，北京100871收稿日期:2015-12-26修回日期:2016-07-27录用日期:2016-07-29摘要:采用“微曝气+缺氧”的两段式多级土壤渗滤系统(multi-soil-layeringsystem，MSL)工艺，建立了在缺氧段模块中添加不同碳源的MSL系统并进行脱氮效率对比．其中，MSL1系统添加了传统碳源木屑，MSL2系统添加了一种基于PHBV(聚羟基丁酸戊酸酯)的共混固相碳源(GC-4)．通过10个月的连续运行，深入探讨碳源、水温、表面水力负荷等条件对该工艺脱氮性能的影响．整个运行过程期间不同条件影响下，添加新型固相碳源的MSL2比MSL1表现出更好的强化脱氮性能．在相同表面水力负荷(1．0m3·m－2·d－1)条件下，水温的降低会直接降低系统的脱氮效率．当水温从平均19℃下降到＜15℃时，MSL1系统对NH+4-N、TN的平均去除率分别由91%、62%下降为81%、45%，MSL2系统对NH+4-N、TN的平均去除率分别由88%、72%下降为80%、55%，但MSL2系统仍然优于MSL1系统．水力负荷的降低会提高2个系统TN去除率大约20%，证明了低水力负荷利于系统的脱氮效果．在各个运行阶段，MSL系统添加固相碳源均没有出现碳源过度释放现象，表现出较好的COD去除效果．分子生物学研究揭示了两段式MSL系统中微生物、硝化菌、反硝化菌的功能分区及其丰度，在生物量和反硝化基因数量上MSL2均大于MSL1，硝化菌(amoA基因)集中分布在微曝气段，反硝化菌(nirS、nirK)集中分布在土壤模块层，比较好的解释了不同碳源类型条件下MSL系统的脱氮效果的差异性．关键词:多级土壤渗滤系统;固相碳源;低污染水;强化脱氮文章编号:0253-2468(2016)12-4392-08中图分类号:X703文献标识码:AStudyonnitrogenremovalperformanceandmechanismofexternalcarbonsourceaddedtwo-stagesmulti-soil-layeringsystemsforlowpollutantloadingwastewatertreatmentWUHaoen，WEICaijie，WUWeizhong*CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering，PekingUniversity，Beijing100871Received26December2015;receivedinrevisedform27July2016;accepted29July2016Abstract:TheMSL(multi-soil-layering，MSL)systemswithoneaerobicstageandonea