关键词:
黑臭水体底泥
生物-化学联合处理技术
活性污泥
硝化细菌
强氧化剂
摘要:
黑臭水体是我国目前急需解决的水环境污染之一,其底泥中累积大量有害物质,成为水体长期黑臭一个重要污染源。目前对黑臭水体通常采用清淤来削减内源污染,但是清淤后的底泥如果不经三化(即干化、稳定化和无害化)处置,可能会存在二次污染的风险。因此,对清淤的黑臭底泥进行合理处理至关重要。本课题组前期分别采用化学法和生物法对黑臭底泥进行处理,对有机质和总氮(Total nitrogen,TN)均取得了较好的处理效果,然而化学法处理成本高,生物法又耗时长。因此将生物法和化学法联合用于底泥处理,能够充分利用两种方法的优势,为黑臭底泥处理提供经济高效的处理思路。在课题前期研究的基础上,本研究分别选取纯生物菌剂(硝化细菌)和活性污泥(二沉池污泥、消化池污泥)作为生物试剂,选择强氧化剂(过氧化氢、过硫酸钠)作为化学试剂,通过将不同生物试剂和化学试剂组合,对底泥进行处理研究。采用前置生物法+后置化学法对黑臭水体底泥进行处理研究时,发现二沉池污泥+过氧化氢实验组对底泥处理效果最好,过氧化氢最佳投加量为5.88m L/(kg底泥),反应7天后底泥的含水率下降了20.35%,有机质及可溶性有机碳去除率分别为19.78%和39.45%,总氮及总磷去除率分别为71.4%和52.15%。通过高通量测序,相比空白对照组,投加二沉池污泥后生物的多样性增加,但投加化学试剂后,部分微生物被氧化降解,减少了底泥的微生物多样性。底泥处理前后的优势菌门均主要为Proteobactria、Chloroflexi、Firmicutes、Bacteroidetes和Actinobacteria,但丰度有不同的变化。采用前置化学法+后置生物法对黑臭底泥进行处理研究,结果表明过氧化氢+二沉池污泥实验组为最优实验组,发现过氧化氢投量为5.88m LH2O2/(kg底泥)对底泥总体处理效果较好,反应7d后底泥含水率降低23.23%,TN、TP去除率分别达到42.97%和44.06%,有机质和可溶性有机碳去除率为18.44%和38.60%。相比前置二沉池污泥+后置过氧化氢实验组,前置过氧化氢+后置二沉池污泥实验组的各指标去除效果较差。高通量结果表明,前置过氧化氢+后置二沉池污泥实验组的微生物多样性明显少于二沉池污泥+过氧化氢实验组,先投加化学试剂会对底泥中的微生物种群结构产生较大影响。由于过氧化氢的氧化性更强,且采用液体形式添加,与底泥接触更充分,因此对底泥中微生物的破坏作用更强。且反应过程中优势菌种与前置生物法+后置化学法相似,只是丰度差距较大。