常温下低DO和高pH短程硝化过程研究_傅金祥

传统的硝化反硝化脱氮工艺通过硝化过程使氨氮转化为NO3--N，然后通过反硝化过程使NO3--N还原为N2来降低处理水中TN浓度。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NO2--N，然后利用NO2--N进行还原反应生成N2，即短程硝化反硝化[1-2]。与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化具有以下优点[3]：节省供氧量约25%，能耗低；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；减少污泥生成量约50%；减少硝化过程碱的需求量；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（通常大于7.5）或者较低的溶解氧浓度等。而对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的影响因素DO和pH的研究尚不充分，结论不统一[4-5]。并且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DO和pH的研究更具有理论价值和实践意义。本文以人工配制的生活污水为对象，在常温(23℃)条件下，通过控制曝气量的方法，研究了低溶解氧和高pH对短程硝化的影响和控制条件。1材料与方法1.1试验用水试验原水为人工配水，配水的水质指标见表1。1.2试验装置和运行方式试验采用序批式生物反应器(Sequencingbatchreactor，SBR)，反应器工作容积为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，由阀门控制，兼作排水，底部设排泥管。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。常温下低DO和高pH短程硝化过程研究傅金祥1，韩晋英1，齐建华2，宋雨雨3，刘宇4，白霞5(1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168；2.重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400045；3.保定市城市设计院唐山分部，河北唐山063000；4.中国市政工程东北设计研究院，吉林长春130021；5.唐山市房屋建筑安装工程总公司，河北唐山063000)摘要：采用SBR反应器，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，进行动态试验并通过改变系统的DO和pH，考察DO和pH对系统典型周期中氮元素变化、NO2--N积累率的影响及系统运行周期内氮的缺失原因。试验表明，系统稳定运行期间，降低DO和提高pH都可以提高系统的NO2--N积累率：pH=7.5，DO=0.84mg·L-1、0.52mg·L-1时，氨氮降解速率没有明显变化，NO2--N积累率分别为73%、90%；DO=0.52mg·L-1，pH=7.5、8.5时，氨氮降解速率有所提高，NO2--N积累率分别为90%、96%。系统周期中氮的缺失原因主要是反硝化作用，即系统短程硝化的同时发生了同步硝化反硝化。关键词：短程硝化；SBR；生活污水；同步硝化反硝化中图分类号：TQ424文献标识码：A文章编号：1000-3700(2008)12-019-04收稿日期：2008-03-27作者简介：傅金祥（1955-），男，博士后，教授，博士生导师，主要从事水处理理论与技术研究联系作者：韩晋英，硕士研究生；联系电话：13889122866；E-mail:hanjinying666@163.com。项目CODTNNH4+-NNO2--NNO3--N范围100～20022.3～32.650～700.02～0.920.26～1.96表1原水水质／mg·L-1Table1originalwaterquality第34卷第12期2008年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.34No.12Dec.,200819DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2008.12.0061.3分析项目与方法[6]COD：快速密闭催化消解法；氨氮：纳氏试剂分光光度法；NO2--N：N-（1-萘基）-乙二胺光度法；NO3--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。试验所用药品均为分析纯。2结果与讨论2.1反应器的启动2.1.1硝化菌的培养间歇进水并根据进水中的氨氮浓度适当补充磷、钙、镁和各种微量元素，保持HRT为6h、曝气量为150L·h-1（DO﹥2mg·L-1）、pH为7.5连续运行10个周期。稳定运行工况下，典型周期内氮元素的变化如图1所示。图1显示，此周期内系统表现为全程硝化的特性，出水中NO2--N浓度为1.7