SBR法去除有机物_硝化和反硝化过程中pH变化规律_高景峰

SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH变化规律＊高景峰　彭永臻　王淑莹(北京工业大学环境与能源工程学院,北京100022)摘要　为实现SBR法脱氮在线模糊控制,以啤酒废水为研究对象,通过不同进水氨氮浓度和不同进水有机物浓度的试验,研究了SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中pH的变化规律。试验结果表明在有机物去除过程中pH呈现大幅上升的现象;有机物去除结束时pH停止上升,随着硝化反应的进行pH不断下降直至反应结束,然后pH突然快速上升或维持不变。在反硝化过程中,pH不断上升直至反硝化结束出现转折点,然后持续下降,指示反硝化已经结束。不同进水氨氮浓度和进水有机物浓度的试验进一步验证了pH特征点的重现性,可以作为SBR法去除有机物、硝化和反硝化的模糊控制参数。关键词　SBR　pH　硝化　反硝化　模糊控制　　　　　　　　＊国家自然科学基金资助项目(59878016);北京市自然科学基金资助项目(8002005)1　概述生物脱氮是污水中的含氮有机物在生物处理中被异养菌氨化为氨氮,再由自养型硝化细菌将其转化为硝态氮,最后再由反硝化细菌将硝态氮还原为N2,达到脱氮的目的。间歇式活性污泥法(SequencingBatchReactor,简称SBR法)为实现脱氮其运行操作就更加复杂,传统的时间控制和流量控制很不经济,应用数学模型(ASM1、2和3)又因其太过复杂而难于付诸实践。而模糊控制可以在模拟人脑思维的基础上,很好地解决大滞后、非线形的生化反应器的实时控制问题。在当前简易快速的氨氮、亚硝态氮和硝态氮传感器尚未问世时,探索pH在SBR法去除有机物和脱氮过程中的变化规律,为实现SBR法的在线模糊控制作基础试验研究。2　试验材料和方法试验装置如图1。反应器高70cm,直径30cm,总有效容积38L,采用鼓风曝气,用转子流量计调节曝气量。反应过程中在线检测pH值,并根据pH的变化在一定的时间间隔取样。试验用水采用啤酒加适量自来水稀释,人工配制,投加氯化铵(NH4CL)和磷酸二氢钾(KH2PO4)作为氮源、磷源,投加碳酸氢钠(NaCHO3)调整pH。水温控制在30℃左右,恒定曝气量0.8m3h。为了实现生物脱氮,SBR反应器的运行方式为:图1　SBR试验系统与控制示意图1—ORP测定仪;2—ORP传感器;3—pH测定仪;4—pH传感器;5—溶解氧测定仪;6—DO传感器;7—温度控制仪;8—温度传感器;9—搅拌器;10—污泥池;11—压缩空气;12—曝气器;13—排泥管;14—空气转子流量计;15—排水口。瞬间进水,曝气(好氧去除有机物、硝化),投加碳源搅拌(反硝化),停止搅拌短时间曝气吹脱N2。试验方案:经过污泥接种、驯化和培养,维持MLSS=8000mgL左右,长期维持进水CODCr(指反应开始时反应器内的CODCr)在300～330mgL左右,磷足量,投加碳酸氢钠调节pH在中性偏碱的范围之内,首先维持进水氨氮浓度(反应开始时反应器内的氨氮浓度)一致的情况下运行一定的周期数,此试验共进行了2个水平:80～85mgL,110～120mgL,考察不同进水氨氮浓度情况下pH的变化规律;然后模拟在实际工程中进水水质冲击的情况,对这2种稳态分别进行了以4种不同进水氨氮浓度作为初始冲击氨氮浓度,验证硝化,反硝化过程中pH的变化规律;最21环　境　工　程2001年10月第19卷第5期DOI:10.13205/j.hjgc.2001.05.006后,模拟进水有机物冲击的情况,进行3种不同进水有机物浓度的试验,进一步验证有机负荷变化的情况下SBR脱氮过程中pH的变化规律。3