常温下pH对短程硝化反硝化的影响_傅金祥

2010年3月第26卷第2期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Mar.2010Vol.26,No.2收稿日期:2008-01-20基金项目:辽宁省教育厅重点实验室基金项目(20060692);沈阳建筑大学市政与环境省级重点实验室开放基金项目(HJ-200603)作者简介:傅金祥(1955—),男,教授,博士后,博士研究生导师,主要从事水处理理论与技术研究.文章编号:1671-2021(2010)02-0316-05常温下pH对短程硝化反硝化的影响傅金祥1,韩晋英1,齐建华2,韩汝佳1,徐岩岩1,王利平1(1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168;2.中国核电工程有限公司河北分公司,河北石家庄105021)摘要:目的解决对短程硝化过程影响因素pH值研究不充分及短程硝化过程中氮的缺失的问题.方法在SBR反应器中用传统活性污泥作为种泥驯化污泥,以模拟生活污水为处理对象进行动态实验,考察pH值对系统短程硝化反硝化的影响及系统运行周期内总氮缺失原因.结果pH=8.5,6h的氨氮转化速率为8.9mg/(L·h),亚硝态氮积累率高达93%;亚硝酸盐氮积累率随反应时间逐渐降低,pH越低,下降越多,pH=7.1时,从2h的80%下降到6h的75%;进水pH值越高,反硝化2h时总氮的去除效率越高,pH=8.5时,系统总氮的降解速率达到5.6mg/(L·h);短程硝化过程中存在氮的缺失现象.结论进水pH越高,氨氮降解速率、亚硝态氮积累率和总氮去除率越高,系统周期中氮的缺失主要是同步硝化反硝化作用的结果.关键词:短程硝化;反硝化;pH值;氨氮转化速率中图分类号:TU991.2文献标志码:A传统的硝化反硝化脱氮工艺通过硝化过程使氨氮转化为NO-3-N,然后通过反硝化过程使NO-3-N还原为N2来达到降低处理水中TN质量浓度的目的.目前国内外很多研究表明,可以通过控制硝化过程,使微生物氧化氨氮生成中间体NO-2-N,然后利用NO-2-N进行还原反应生成N2,即短程硝化反硝化[1-7].与传统硝化反硝化相比,短程硝化反硝化具有以下优点[7]:①可节省供氧量约25%,能耗低;②节省反硝化碳源约40%,在C/N值一定的情况下能提高对TN的去除率;③减少污泥生成量约50%;④减少硝化过程碱的需求量;⑤反应时间短,可减少反应器容积.目前国内外关于短程硝化的研究主要集中在特殊水质,如污泥消化液、垃圾渗滤液、高氨氮质量浓度的工业废水和合成污水;同时结合特定的反应条件进行,如较高的反应温度(30～36℃)、较高的pH值(通常大于7.5)或者较低的溶解氧质量浓度等.目前国内外关于实际的城市污水或者生活污水在常温条件下进行短程硝化系统影响因素的研究尚不充分,结论不统一[8-9].实际污水厂面临占地面积大,运行费用较高等问题,所以对短程脱氮的影响因素的研究更具有理论价值和实践意义.笔者采用人工配制的生活污水为对象,在常温(23±1℃)条件下,通过控制进水pH值的方法,研究pH值对系统短程硝化反硝化的影响和控制条件.探索常温下短程硝化反硝化的最佳pH值,为实际工程提供借鉴.1材料与方法1.1实验用水实验原水为人工配水,配水水质见表1,实验用水中的COD、氨氮、亚硝态氮和硝态氮分别由葡萄糖、氯化铵、亚硝酸钠和硝酸钠组成.表1原水水质mg·L-1ρ(COD)ρ(TN)ρ(NH+4-N)ρ(NO-2-N)ρ(NO-3-N)100～20050.3～72.650～700.02～0.920.26～1.961.2实验装置和运行方式本实验装置如图1所示.第26卷傅金祥等:常温下pH对短程硝化反硝化的影响317图1实验装置图实验采用序批式生物反应器(sequencingbatchreactor,SBR),实验装置如图1所示.反应器工作容积12L,底部设曝气头,采用鼓风曝气,以转子流量计控制曝气量,控制DO质量浓度;以温控仪和加热棒控制水温为(23±1)℃;侧部设数个取样管,阀门控制,兼作排水和排泥.SBR采用进水、曝气反应、沉淀、排水和闲置5个工序.每个反应周期由瞬时进水(30s)、连续曝气(6h)、静置沉淀(20min)、出水(5min)构成.1.3分析项目与方法[11]COD:快速密闭催化消解法;氨氮:纳氏试剂分光光度法;NO-2-N:N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO-3-N:紫外分光光度法;碱度:滴定法;MLSS:滤纸称重法;pH:酸度计;DO:DO仪.实验所用药品均为分析纯.2结果与讨论2.1反应器的启动控制曝气量为30L/h,pH=7～8,其他工艺参数及环境变量保持不变,系统在该工况下稳定运行三周,每周期为6h,周期内氮元素的变化情况如图2所示.由图中所示,系统中短程硝化