限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究_曾薇

第36卷第9期2010年9月北京工业大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol．36No．9Sep．2010限氧曝气实现亚硝酸型同步硝化反硝化的研究曾薇，张悦，李磊，王淑莹，彭永臻(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)摘要:在(19±1)℃条件下，采用SBR工艺处理低碳氮比实际生活污水，没有外加有机碳源，通过限氧曝气实现了亚硝酸型同步硝化反硝化生物脱氮(simultaneousnitrificationdenitrificationvianitrite，亚硝酸型SND)．试验结果表明，较长污泥龄下(50～66d)，通过控制曝气量使系统溶解氧处于较低水平，好氧末端ρDO＜2.0mg/L，平均ρDO≈0.65mg/L，不仅可在常温条件下实现短程硝化，ρ(NO－2－N)/ρ(NO－x－N)稳定在95%以上，而且可同时在该好氧硝化系统中获得高效的反硝化效果，稳定运行后，经亚硝酸型SND途径的总氮去除率(ESND)平均为52%，最高可以达到63.1%．试验分析表明，低ρDO水平是实现亚硝酸型SND的关键因素，通过低ρDO影响硝化菌群的构成、反硝化菌的缺氧微环境以及有机物和ρ(NH+4－N)的降解特性，促进了亚硝酸型SND的形成．关键词:亚硝酸型同步硝化反硝化;亚硝化菌;限氧;续批式活性污泥中图分类号:X703.1文献标志码:A文章编号:0254－0037(2010)09－1263－08收稿日期:2008-12-05．基金项目:国家自然科学基金项目(50878005);北京市自然科学基金项目(8072005，8102005);霍英东教育基金会高等院校青年教师基金(121076)．作者简介:曾薇(1974—)，女，黑龙江哈尔滨人，副教授．同步硝化反硝化(simultaneousnitrificationanddenitrification，SND)是指硝化和反硝化反应在同一反应器中、相同操作条件下发生的现象．与传统生物脱氮工艺相比，SND的优越性主要表现在缩短反应时间、节省碳源、减小反应器容积和节省碱度等［1-2］．通过控制适当的运行条件，可在污水处理系统中强化SND以提高生物脱氮效率．近年来，在传统SND基础上产生了亚硝酸型SND工艺，它是通过亚硝酸盐途径进行的一种SND工艺，集合了短程硝化和SND工艺的优点，以其高效、节能的优势越来越受到人们的重视［3］．国内外对SND的机理进行了大量研究，形成了以“微环境理论”和“生物学理论”为主导的理论基础，但对亚硝酸型SND的研究相对较少，到目前为止还没有形成主导理论［4］．目前关于亚硝酸型SND的研究多集中在易于实现SND的生物膜系统［5-7］和颗粒污泥系统［8-10］等，普通絮状活性污泥系统中亚硝酸型SND的研究较少．本文主要研究SBR普通絮状活性污泥系统中实现亚硝酸型SND的途径，重点讨论限氧曝气下的低溶解氧(DO)对亚硝酸型SND的影响，并对产生的亚硝酸型SND现象进行了机理分析，从而为低ρ(C)/ρ(N)的实际生活污水的强化脱氮提供依据．1材料与方法1.1污水及污泥试验所用污水取自居民生活区的实际生活污水，属典型的低ρ(C)/ρ(N)废水，其水质指标如表1所示．接种污泥取自北京某城市污水处理厂二沉池回流污泥，属全程硝化污泥．北京工业大学学报2010年表1试验进水水质Table1Characteristicsoftheinfluentusedintheexperiments项目ρCOD/(mg·L－1)ρ(NH+4－N)/(mg·L－1)ρ(NO－3－N)/(mg·L－1)ρ(NO－2－N)/(mg·L－1)pHρ(C)/ρ(N)总碱度(CaCO3计)/(mg·L－1)范围121～41654～780～0.210～0.097.46～8.011.89～2.51455.6～556均值18865.60.150.087.612.05521.91.2试验装置图1SBR试验装置Fig．1SchematicdiagramofSBRsystem试验采用SBR反应器(见图1)．该反应器由有机玻璃加工而成，总有效容积为11L．转子流量计调节曝气量，保证反应器中溶解氧处于目标范围内．通过温控装置将反应器内水温控制在设定温度(19±1)℃．1.3试验方案反应器运行期间维持ρMLSS在3～3.5g/L，每天运行2～3个周期，每个周期包括瞬时进水、曝气、沉淀、排水、闲置5个阶段，采用恒定供气的曝气方式．试验期间通过有规律的排泥控制泥龄在50～66d．试验分4个阶段进行，各阶段每周期的曝气量、曝气时间和运行天数如表2所示．表2实际生活污水常温下实现短程硝化的试验方案Table2Schemeoftheexperimentsforpartia