低温条件下SBR系统中短程硝化研究_傅金祥

从氮的微生物转化过程来看，传统硝化过程是由两类独立的细菌共同作用完成的两个不同反应，应该可以分开，而对于反硝化过程，无论是亚硝酸盐还是硝酸盐均可以被反硝化菌作为最终受氢体，因而生物脱氮过程可以经历NH4+→NO2-→N2-这个过程完成，这个途径被定义为短程硝化反硝化生物脱氮工艺[1-3]。从反应历程分析，由于节省了两个步骤，短程硝化反硝化与传统硝化反硝化生物脱氮相比，具有许多优点，比如在硝化过程中，可节省约25%的耗氧量，从而降低运行能耗；在反硝化过程中可节省反硝化所需碳源约40%，在C/N一定的情况下可提高总氮去除率并降低污泥生成量。因此，它越来越受到人们的重视，并成为污水生物脱氮研究领域的热点[4]。从反应过程来看，短程硝化过程的实现是该工艺的关键，而由于亚硝酸盐具有较强的还原性，如何实现亚硝酸盐氮最大程度的积累是需要解决的主要难题[5]。目前通过大量的相关试验证明，短程硝化的影响因素主要包括游离氨（FA），温度，pH值，溶解氧（DO），污泥龄等条件[6]。其中温度是影响两类硝化细菌活性的主要因素，资料表明，硝化反应在4～45℃内均可进行，适宜温度为20～35℃，超过30℃，硝化反应速率降低，亚硝化反应速率增大。SHARON工艺认为实现短程硝化温度应控制在30～35℃[7]，但是这只对温度较高的废水脱氮处理才有实际意义，而对于大量的城市污水来说，一般属于常温低氨污水，要使大量废水升温、保持温度，动力消耗巨大[8]。对于大部分北方城市来说，秋冬季节废水的温度往往很低，由此造成的水处理动力费用相对较高。因此研究低温条件下的短程硝化对于降低实际工程中动力消耗方面具有重要的现实意义。本文主要研究了低温条件下短程硝化过程的维持及温度对氨氮转化及亚硝酸盐氮积累的影响情况。1材料与方法1.1试验装置及试验用水本试验装置为SBR反应器，内径14cm，高度90cm，有效体积为14L的透明有机玻璃柱体，设曝气装置及搅拌器，柱侧设有4个取样口。本试验的接种活性污泥取自沈阳市北部污水处理厂二沉池回流污泥，装置中MLSS控制在3000～5000mg·L-1。试验用水采用人工模拟的生活污水，其水质见表1所示。1.2分析项目及检测方法低温条件下SBR系统中短程硝化研究傅金祥1，2，王颖3，孙铁珩2，池福强4，张立成5，齐辛6（1.沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168；2.中科院沈阳生态研究所，辽宁沈阳110016；3.丹东市规划设计研究院，辽宁丹东118300；4.中国华西工程设计建设有限公司综合设计所，四川成都610031；5.北京工业大学市政工程系，北京100022；6.辽宁中部环保有限公司，辽宁沈阳110000)摘要:考察了低温条件下SBR系统中的短程硝化情况,研究不断降温对短程硝化的影响。结果表明,低温17～20℃时,控制DO在1.0～2.0mg·L-1,控制pH在7.8～8.3时,可以维持短程硝化系统较高的亚硝酸盐氮的积累率。同时,研究了低温下pH值对短程硝化的影响,得到在20℃下,当pH值维持在7.5以上时,亚硝酸盐氮的积累率基本维持在51%以上,继续下降后,短程硝化遭到破坏。关键词:低温;SBR系统;短程硝化;pH值中图分类号:X703.1文献标识码:A文章编号:1000-3770(2008)07-029-04收稿日期：2007-12-05基金项目：国家高技术研究发展计划（863）项目（2003AA601010）；沈阳建筑大学市政与环境省级重点实验室开放基金资助项目（HJ-200603）作者简介：傅金祥（1955-），男，教授，博士后，研究方向为水处理理论与技术研究联系作者：王颖，硕士研究生；联系电话：13674152098；E-mail：jeans2@163.com。第34卷第7期2008年7月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.34No.7Jul.,200829DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2008.07.0120246010203040506070��������������������������������������������020406080�����������图317℃三氮的转化情况Fig.3Changeofnitrifyingratewithrunningtimeat17℃影响亚硝酸菌和硝酸菌活性的因素很多，主要有游离性氨、温度、pH值、溶解氧浓度、污泥龄及盐度等。本试验的检测指标包括温度，COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、DO、pH值。试验指标的检测方法均采用标准检测方法[9]。2结果与讨论本阶段试验的室内温度为10～17℃，首先利用加热装置将系统温度控制在常温23～25℃下驯化培养。由于接种污泥本身具有一定量的硝化细菌