快速启动短程硝化过程起始pH值对亚硝酸盐积累的影响_王淑莹

第37卷第7期2011年7月北京工业大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol．37No．7Jul．2011快速启动短程硝化过程起始pH值对亚硝酸盐积累的影响王淑莹，李论，李凌云，顾升波，杨庆(北京工业大学环境与能源工程学院北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京100124)摘要:为利用实际生活污水快速启动短程硝化，试验采用3个SBR装置在温度为25℃、ρDO=2mg/L、曝气时间分别为T/2、3T/4、7T/8(T为从曝气开始到“氨谷”出现的时间)时考察亚硝酸盐积累的情况．运行12个周期后，3个反应器中的亚硝酸盐积累率分别为5%、2%、5%．反应器混合液初始pH值从小于7.5水平调节到7.7～8.0，稳定运行几个周期后发现，亚硝酸盐积累率分别提高到了50%、47%、70%，曝气时间为7T/8时的反应器中的亚硝酸盐积累率上升速率最快，成功启动短程硝化．结果表明，在适当的曝气时间下，利用反应体系内pH对硝化菌群结构的影响及FA对硝酸菌的抑制作用可以提高亚硝酸盐积累率，快速启动短程硝化．关键词:序批式活性污泥法;快速启动;短程硝化;游离氨中图分类号:X703.1文献标志码:A文章编号:0254－0037(2011)07－1067－06收稿日期:2009-06-01．基金项目:“城市水资源与水环境国家重点实验室”开放研究项目(QAK200802);北京市高校人才强教计划资助项目;北京工业大学研究生科技基金(ykj－2009－2772)．作者简介:王淑莹(1953—)，女，黑龙江肇源人，教授，博士生导师．短程硝化反硝化生物脱氮工艺与传统的生物脱氮工艺的根本不同在于它在硝化阶段只将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，造成亚硝酸盐的积累，然后直接进入反硝化阶段．在曝气阶段可以节省25%因曝气而消耗的能源，在反硝化阶段可以节省40%的有机碳源，同时可以减少污泥产量和占地面积［1-2］．短程硝化反硝化工艺是目前生物脱氮领域的研究热点，各国学者做了大量研究，并开发出了许多污水脱氮新工艺，如Sharon、Oland、Canon、Anammox工艺［3-6］等．在硝化过程中，氨氧化菌(AOB)的活性高于亚硝酸氧化菌(NOB)的活性时可以使亚硝酸盐积累．pH、温度、溶解氧、CO2和重金属等因素都可以影响亚硝酸盐的形成［7］．彭永臻等［8］将供气量作为控制参数，使反应器中的ρDO平均为0.32mg/L，运行3个星期后亚硝态氮积累率达到了92.4%．高大文等［9］通过控制pH实现了短程硝化反硝化，经过25d的运行，亚硝态氮积累率达到了90%以上，并探讨了pH影响短程硝化的机理．本研究旨在一定的温度、溶解氧等条件下，控制合适的曝气时间及pH值，使反应器内亚硝酸盐积累率上升，逐渐淘汰NOB，使AOB成为优势菌种．通过过程控制在SBR中利用实际生活污水快速启动短程硝化反硝化．1试验材料与方法1.1试验装置本试验采用3个同样的SBR反应器，由有机玻璃制成，如图1所示，有效容积为12L，上部为圆柱形，底部呈圆锥体，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，底部设有排北京工业大学学报2011年1．温度控制仪2．温度传感器3．pH值测定仪4．pH值传感器5．DO测定仪6．DO传感器7．搅拌器8．取样口9．压缩空气10．转子流量计11．曝气器12．排泥管13．废水储存箱14．药液存放罐15．污泥储存箱图1SBR试验系统与控制示意Fig．1TheschematicdiagramofexperimentalsystemandcontrolequipmentsinSBRprocess泥管，以黏砂块作为微孔曝气器，采用鼓风曝气，采用转子流量计调节曝气量，由温度控制仪控制反应器内温度，温度传感器在线监测反应器内水温的变化，Multi340i型便携式多功能pH值、DO测定仪在线测定反应过程中的pH值和ρDO．1.2试验用水水质试验所用废水取自北京工业大学教工区生活中的实际生活污水．原水ρCOD=127.8～279.7mg/L，ρ(NH+4-N)=44～65mg/L，ρBOD5=105～150mg/L，ρ(NO－3-N)=0.04～0.42mg/L，ρ(NO－2-N)=0.06～0.15mg/L．反应器中首先进行硝化反应，然后在缺氧状态下进行反硝化．3个反应器中的停曝气时间都控制在“氨谷”出现之前，但每个反应器停曝气的时间按梯度有所不同．COD、NH+4-N、NO－2-N、NO－3-N和混合液悬浮固体(MLSS)质量浓度等的分析方法均按照国家环保总局发布的标准方法［10］，见表1．文中给出的试验结果都是经过几个周期试验得出的重现性很好的试验数据．表1分析项目和分析方法Table1Analysisitemsandan