生物紊动床内短程硝化过程研究_张小玲

第29卷第1期2006年1月环境科学与技术作者简介：张小玲（1976-），女，讲师，博士，研究方向为污水处理及回用，（电话）029-83115376（电子信箱）zhangxiaoling101@126.com。图1实验装置进水箱蠕动泵紊动床温度控制DO控制压缩机反应区沉淀区图2紊动床初期运行进水氨氮浓度对硝化的影响浓度/mg·L-1t/d200150100500100806040200051015202530进水氨氮出水硝氮出水氨氮氨氮去除率出水亚硝氮亚硝氮积累率百分比/%生物紊动床内短程硝化过程研究张小玲1，王志盈2（1.长安大学环境科学与工程学院，西安710064；2.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安710055）摘要：采用生物紊动床反应器（BTBR），分别研究了氨氮浓度、溶解氧浓度和有机物浓度对硝化过程的影响，以及不同条件下短程硝化的实现方法及特点。试验结果表明，通过高浓度游离氨对硝化菌选择性抑制所获得的亚硝酸盐积累是不稳定的；在0.5~1.0mg/L溶解氧下，DO成为增殖的限制基质，可实现亚硝酸盐稳定的积累；当进水NH+4-N为300mg/L时，出水硝态氮中亚硝酸盐氮比例稳定在80%以上。在DO浓度为2~3mg/L的条件下，有机物浓度为200mgTOC/L时对硝化作用影响不大；DO浓度为0.5~1.0mg/L、TOC为100mg/L时硝化系统即受到破坏。关键词：生物紊动床；高浓度氨氮；低溶解氧；有机物浓度；短程硝化中图分类号：X17文献标识码：A文章编号：1003-6504(2006)01-0028-03传统生物脱氮法在废水脱氮方面起到了一定作用，但仍然存在许多问题。如：氨氮完全硝化需要大量的氧，增加了动力消耗；对C/N比低的废水，需外加有机碳源；工艺流程长、占地面积大，基建投资高等。短程硝化———反硝化工艺从理论上讲具有以下优势：好氧段节约25%的需要量、缺氧段节省40%的外加碳源量，减少反应器容积，减少剩余污泥量的排放。本文采用生物紊动床反应器研究了氨氮浓度、溶解氧浓度和有机物浓度对硝化过程的影响，重点讨论了几种条件下形成的短程硝化的效果及其稳定性。1试验材料和方法1.1实验装置采用气体式生物膜反应器的一种———生物紊动床（BiologicalTurbulentBedReactor），见图1所示。1.2废水人工模拟焦化废水的组成为：NH4CL、NaH2PO4、NaHCO3和微量元素，废水中的N∶P控制在(10~20)∶1，碱度按11~12gNaHCO3/gNH+4-N的比例投加。1.3分析方法NH+4-N：纳氏试剂比色法；NO-2-N：N-1-萘基乙二胺比色法；NO-3-N：紫外分光光度法；TOC：5000A型TOC仪；DO：Metller-ToldDO4100型在线DO监控仪；MLVSS：重量法；微生物计数：MPN法[1]。2结果与分析2.1进水氨氮浓度对硝化过程的影响（1）紊动床初期运行进水NH+4-N浓度对硝化的影响紊动床启动后，进出水的氨氮和硝态氮浓度变化如图2可见系统运行初期，出水亚硝氮占整个硝态氮的78%～80%（氨氮转化率在95%以上），这可能是由于亚硝酸菌优先在载体上生长繁殖，而硝酸菌因适应能力比较弱，生长率较慢，使得其在数量上不能与亚硝酸菌谐调，硝化能力相应小于前者，造成了亚硝氮的积累。随着运行时间的增加，硝酸菌逐步适应和增殖，硝态氮浓度开始上升，亚硝氮逐渐下降。第17d时进水NH+4-N浓度为150mg/L，出水NO-3-N浓度上升到120mg/L，NO-2-N积累率降低到15%。可见，在溶氧充足，环境适宜的条件下，生物膜上硝酸菌和亚硝酸菌的数量和硝化能力最终达到谐调或平衡，从而实现的稳定转化过程。（2）高氨条件下紊动床内短程硝化过程，生物紊动床运行29d后，把进水NH+4-N浓度由200mg/L迅速提高到300mg/L，NH+4-N去除率立即下降到80%，出水中的NO-2-N浓度再次上升。维持进水浓度在300mg/L左右，发现生物膜逐渐适应，去除率回升，但NO-3-N浓度仍下降。随着进水浓度的进一步提高，这一现象更加明显，出水NO-2-N比例达到67%。氨氮浓度提高后，进出水氨氮、亚硝氮及硝氮浓度的变化如图3所示。28··DOI:10.19672/j.cnki.1003-6504.2006.01.012试验运行到4d时，由于出水管受堵，一部分载体从反应器内流失掉，载体上的生物膜也由于受到冲击发生了脱落。为了弥补损失的生物量，尽快恢复硝化菌的活性，运行过程中，一方面补充反应器内载体量，另一方面降低投配负荷。从图3看出，在系统恢复期间，NO-3-N浓度不断上升，NO-2-N浓度持续下降。当进水NH+4-N浓度恢复到300mg/L时，系统中亚硝氮积累率下降到15%，与前期同样条件下67%的积