DO对SBR短程硝化系统的短期和长期影响_王淑莹

第36卷第8期2010年8月北京工业大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol．36No．8Aug．2010DO对SBR短程硝化系统的短期和长期影响王淑莹1，黄惠珺1，郭建华2，郑雅楠1，葛士建1，王中玮1(1.北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京100124;2.哈尔滨工业大学市政与环境工程学院，哈尔滨150090)摘要:采用实际的生活污水，在SBR反应器内分别考察了溶解氧(DO)对短程硝化效果及污泥种群结构的短期和长期影响．结果表明，通过采用实时控制曝气时间，高ρDO(ρ(DO)=(3±0.5)mg/L)与低ρDO(ρ(DO)=(0.5±0.1)mg/L)条件下SBR系统的亚硝酸盐积累率均能达到90%以上，而低ρDO相对于高ρDO更利于提高系统的同步硝化反硝化(SND)效果，两者的平均同步硝化反硝化率(SND率)分别为45.5%和9.5%，低ρDO下最高SND率达86%．FISH的检测结果表明，实时控制模式下反应器内亚硝酸氧化菌(NOB)逐渐被淘洗，而氨氧化细菌(AOB)变为优势硝化菌群．在高ρDO运行末期，稳定的短程污泥中AOB和NOB的相对数量分别为8%～10%和不足0.5%;在低ρDO运行末期，AOB数量出现了微弱上升，增至10%～12%，而NOB进一步被淘汰，基本检测不出．可见，采用好氧曝气时间实时控制，能对短程硝化系统内污泥种群起到优化作用，且在高、低ρDO下均能实现稳定的短程硝化效果，而低ρDO更有利于系统内亚硝酸氧化菌(NOB)的淘洗、短程硝化率的提高以及系统SND效果的加强．关键词:生物脱氮;短程硝化;同步硝化反硝化;污泥种群结构;低溶解氧;SBR中图分类号:X703.1文献标志码:A文章编号:0254－0037(2010)08－1104－07收稿日期:2009-01-09．基金项目:国家“八六三”计划项目资助(2006AA06Z319);国家自然科学基金项目资助(50778005);新加坡环境与水工业协会创新发展项目资助(EDBS07/1－53974092)．作者简介:王淑莹(1953—)，黑龙江肇源人，女，教授，博士生导师．如何利用较少能耗实现污染物的高效去除是目前城市污水处理厂急需解决的问题．近几十年来，开发了许多新型污水生物脱氮技术，其中包括短程硝化反硝化脱氮和同步硝化反硝化等．相对于传统的全程脱氮而言，短程脱氮可在硝化、反硝化阶段分别节约25%的曝气量和40%的有机碳源，并同时具有反硝化速率高和污泥产量低等优点，被认为是一种可持续的污水脱氮新技术．与短程脱氮相似，同步硝化反硝化(SND)无需外加碳源、节省反硝化池容积、简化脱氮工艺等优点也引起了广泛关注［1］．经亚硝途径的SND工艺能综合SND以及短程脱氮二者的优点，若能在城市污水处理中得到运用将更大程度地节省能耗、降低运行费用．短程硝化是短程脱氮技术的关键，而实现稳定短程硝化的关键在于实现氨氧化细菌(AOB)的富集以及亚硝酸氧化菌(NOB)的抑制和淘洗［2］．迄今为止，已建立了一些可行的实现短程硝化的控制手段和策略，主要包括低溶解氧(DO)、高温、SRT控制、游离氨抑制、运行方式及曝气时间控制等．由于能节省供氧能耗，控制DO浓度和曝气时间是经济有效且灵活的控制策略，而对同步硝化反硝化(SND)技术来说，DO亦是控制其实现的关键因素．有报道［3］称，ρ(DO)=0.5mg/L时，硝化速率与反硝化速率相同，可实现SND．至今，很多研究指出短程脱氮及同步硝化反硝化(SND)在低ρDO条件下才能实现［4］，并进行了许多ρDO对生物脱氮短期影响的静态试验［5-6］．然而，关于不同ρDO对短程硝化性能以及污泥种群结构的长期影响的研究报道较少．本研究通过考察SBR反应器内ρDO对短程硝化性能和污泥种群结构的短期和长期影响，旨在比较不同ρDO对短程硝化性能、同步硝化反硝化(SND)及污泥种群结构的差异，并建立起种群结构与ρDO之间的关系，找到面向污泥种群结构优化的控制策略．第8期王淑莹，等:DO对SBR短程硝化系统的短期和长期影响1材料与方法1.1反应器装置与运行方案图1SBR反应器装置图Fig．1SchematicdiagramoftheSBRwithreal-timecontrolsystemSBR反应器用有机玻璃制成，上部为圆柱形，底部呈圆锥体，高450mm，直径200mm，总有效容积10L．在反应器壁上的垂直方向设置一排间距为10cm的取样口，用以取样和排水;底部设有排泥管;以黏砂块作为微孔曝气器，采用鼓风曝气，以转子流量计调节曝气量;由加热棒控制反应器内温度(20±0.5℃)，用温度传感器在线监测反应器内水温的变化;采用Multi340i型便携式多功能pH、DO测定仪在线测定反应过程