温度对不同水质条件下生活污水短程硝化的影响_孙晓杰

第27卷第2期Vol.27No.22006青岛理工大学学报JournalofQingdaoTechnologicalUniversity温度对不同水质条件下生活污水短程硝化的影响孙晓杰1,彭永臻2,于德爽3(1.同济大学环境科学与工程学院,上海200092;2.北京工业大学,北京100022;3.青岛大学,青岛266071)摘要:采用SBR工艺研究了温度对不含海水的城市生活污水和含30%海水的城市生活污水短程硝化的影响.试验结果表明:对于不含海水的城市生活污水,提高温度有利于实现短程硝化,当温度升至32℃时,可以实现短程硝化;生活污水中海水比例为30%时中温条件下可以实现短程硝化.关键词:温度,氨氮去除率,城市生活污水,短程硝化中图分类号:P746;TU992.3短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理就是将硝化过程控制在亚硝化阶段,阻止亚硝酸盐氮的进一步氧化,然后直接以亚硝酸盐氮作为电子受体进行反硝化反应.其明显的标志是在硝化过程中实现稳定且较高浓度的亚硝酸累积,即亚硝化率大于50%,亚硝化率是指生物脱氮中硝化结束时亚硝态氮占亚硝态氮与硝态氮之和的比率.短程硝化反硝化脱氮工艺的优点是缩短生物脱氮反应历程,降低硝化反应所需耗能,节省反硝化所需碳源等.在短程硝化反硝化的两个主要反应步骤中,反硝化技术比较容易控制实现,因此硝化过程中控制亚硝化反应过程不仅成为技术难点,而且也是目前污水处理领域研究的热点[1-6].我国许多沿海城市存在缺水问题,利用海水冲厕可以替代30%左右的城市生活用淡水,具有非常重要的节水意义.目前,青岛已在崂山区沙子口建立了海水冲厕示范小区,成为继香港之后我国第二个利用海水冲厕的城市.但是利用海水冲厕也会给城市生活污水的处理带来一定的影响,如对COD和氨氮去除的影响,因此对含海水污水的生物处理研究具有重要的意义.影响短程硝化的因素有很多,例如温度、pH、氨氮浓度、溶解氧、有害物质及泥龄.笔者考察了温度对不含海水的城市污水和含30%海水的城市污水短程硝化的影响,以探讨短程硝化反硝化工艺规律和特性及其在工程应用中的可行性.1研究方法1.1试验装置本试验采用SBR反应器,试验装置如图1所示.反应器直径30cm,高70cm,总有效容积42L.采用鼓风曝气,用转子流量计调节曝气量,控制溶解氧浓度.采用恒温器控制温度.1.2试验条件本试验所用污水为城市生活污水,CODcr为300～400mg/L,氨氮浓度为40～70mg/L,控制水温在25～32℃,pH值为8.3左右,DO为2～3mg/L.试验所用活性污泥取自城市污水处理厂的二次回流污泥,经过接种、驯化和培养,污泥浓度约为2g/L.1.3分析方法氨氮,钠氏试剂光度法;硝态氮,麝香草酚法;亚硝态氮,N-(1-萘基)-乙二胺光度法;pH,pH211型台式酸度离子计;DO、温度,YSIMODEL50B溶解氧测定仪;CODcr,重铬酸钾法.收稿日期:2005—09—14第2期孙晓杰等:温度对不同水质条件下生活污水短程硝化的影响图1SBR试验装置示意图1-ORP检测仪;2-温度控制仪;3-温度传感器;4-ORP传感器;5-电动搅拌器;6-pH传感器;7-pH检测仪;8-取样口;9-转子流量计;10-微孔曝气器;11-排泥口;12-压缩空气2结果与讨论2.1温度对不含海水城市污水短程硝化的影响为了考察温度对不含海水城市生活污水的影响,试验在温度分别为25℃、28℃、32℃的条件下对短程硝化的影响作了探讨,以期为城市生活污水的短程硝化提供合适的环境条件和合理的工艺参数.试验条件如下:污泥浓度为2000～3000mg/L,pH值为8.3,DO为2～3mg/L.温度为25℃和28℃时的处理效果如图2和图3所示.由图2和图3可以看出,在温度为25℃和28℃的条件下,每个周期经过7h的曝气,硝化结束时产生大量NO3--N积累,而未出现NO2--N积累.表明硝酸菌的正常硝化未受到抑制,硝化过程中NH3-N转化为NO2--N后又迅速转化为NO3--N,SBR反应器中硝酸细菌占绝对优势.SHARON工艺[7,8]认为实现短程硝化的温度应该控制在30～40℃,因此试验过程中将温度进一步提高到32℃,此时处理效果如图4所示.图2温度为25℃时氨氮、亚硝态氮、硝态氮浓度变化由图4可以看出,在温度为32℃的情况下,硝化结束时反应器中出水NO3--N和NO2--N浓度的对比发生了明显的改变,即NO3--N浓度降低而NO2--N浓度升高.试验第一天亚硝化率仅为9%,第二天为53%,第三天为88%.此后亚硝化率一直在93%以上,而NO3--N浓度极低.其机理是在高温条件下,亚硝酸菌的生长速率明显高于硝酸菌的生长速率,利用SBR工艺中SRT等同于HRT并通过控制SBR系统的HRT介于硝酸菌和亚硝酸菌的最小HRT之间,实现硝