氧吸收速率_OUR_表征短程硝化试验污泥活性的研究_刘宏伟

收稿日期:2007-05-16第一作者简介:刘宏伟,女,助教,河北廊坊人,华北科技学院土木工程系工作。氧吸收速率(OUR)表征短程硝化试验污泥活性的研究刘宏伟1,崔蕾1,郝春明2(1.华北科技学院土木工程系,河北三河065201;2.中国地质环境监测院,北京100081)摘要:研究了用氧吸收速率办法来验证溶解氧可以作为控制短程硝化试验的条件。利用生物抑制剂丙烯基硫脲和氯酸钠可以选择性地抑制亚硝酸菌和硝酸菌的活性;通过测定不同溶解氧浓度下不同菌种的OUR值,就可以清楚地得出亚硝酸菌和硝酸菌在高低溶解氧浓度下的活性比较,从而为短程硝化试验研究提供理论依据。关键词:氧吸收速率,生物抑制剂,生物活性中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1006-8759(2007)05-0021-03试验研究1试验方法与原理测量采用带数据输出的YSIM59型溶解氧仪,一个3000ml的广口瓶和一个磁力搅拌器。溶解氧仪通过R232接口与计算机相连,用VB编程采集数据。如图1所示。测量时在广口瓶中放一个磁针,进行混合搅拌。YSIM59型溶解氧的探头外面用橡皮塞套紧。并且橡皮塞刚好可以放进广口瓶的瓶口,所留口隙非常小,可以忽略。为了提高密闭性,取样后立即用生料带封闭好。为了与反应器中的环境一致,取样时首先把溶解氧仪的探头放入反应器中30s,然后把锥形瓶沉入混合液一定深度灌满混合液,把溶解氧探头放入锥形瓶。溶解氧仪探头的插入是在液面以下进行的。从反应器中把锥形瓶取出,迅速用生料带封闭,放入带磁力搅拌器的恒温箱(BOD测定箱)内。恒温箱内温度与水温保持基本一致。测量方法:首先从反应器内取出定量的混合液(约235mL)进行曝气,使其中的DO浓度达到饱和或者接近饱和,然后在密闭容器中测定其DO浓度的变化,作DO-时间t的曲线,同时测量其生物量(MLSS)。根据DO-时间t的曲线和生物量,按下式计算OUR[1]:式中:OUR为单位质量污泥在单位时间内利用的氧气量,mgO2/gMLSSmin;DO为溶解氧浓度,mg/L;t为测量时间,min;X为测量装置中生物固体浓度值,gMLSS/L。测量总得OUR。取相同的反应液,向混合样中加入氯酸钠(最适合的浓度为30mg/L),再测量此时的OUR;同理,向混合液中加入ATU(最适合的浓度为0.217mg/L),再测定OUR。三个不同的OUR值组成方程组,分别求出亚硝酸盐的耗氧速率和氨氧化反应的耗氧速率,然后进行比较得出理论依据。OUR=DO1-DO2X·(t2-t1)能源环境保护EnergyEnvironmentalProtectionVol.21,No.5Oct.,2007第21卷第5期2007年10月2试验结果与讨论试验取的混合液是低溶解氧下成功实现短程硝化试验[2]的反应液,反应器出水的氨氮几乎为0,亚硝酸盐和硝酸盐的浓度分别为70mg/L和50mg/L左右,试验温度为30℃左右,pH值为8左右,DO浓度控制在0.4～0.75mg/L,混合液污泥浓度为870mg/L。2.1考虑低DO浓度下基质浓度的影响在亚硝酸盐的积累率达到50%以上,污泥浓度比较稳定的情况下,测量本试验的两种菌种的各自的氧吸收速率值。用间歇式方法测定总的氧吸收速率时DO变化的曲线如图2所示。从图2可以看出DO的变化在2.0mg/L以上时变化得很有规律,存在了很好的相关性,R2=0.9969;而从2.0mg/L开始,DO开始有了波动,2.0mg/L以下时能很清楚地发现其变化的曲线是弯曲的,存在这种情况的原因可能为:反应器内基质浓度的影响,根据莫诺特方程式,,在低底物浓度的条件下,只有当sks的时候,方程才能简化成,此方程为一元线性方程即直线方程;而此时说明在低DO下基质浓度s和Ks应该差不多,不能被省略,影响了整个方程式从而变为二元方程即曲线方程。解决的方法是用同一个DO仪YSI59测量四种不同的条件下的试验:测量反应器内连续投加基质时,反应器内DO的浓度从停止曝气时到浓度降到很低的情况下的DO浓度随时间的变化曲线;连续投加基质时,反应器一直曝气使反应器内的DO浓度从原来的最高0.8mg/L瞬间曝气到7.0mg/L左右,在测量DO的浓度从7.0mg/L下降到很低的情况下时候的DO的浓度随时间的变化曲线;同时当反应器内DO达到最高点停止曝气时,迅速从反应器内取出一罐反应液,按照图1所示的方法测量间歇投加基质时DO从最高点的DO值降到很低的浓度值时,DO随时间的变化曲线;从反应器内取出一部分反应液体,在不投加基质的前提下,瞬间曝气至7.0mg/L(此时微生物还没有达到内源呼吸状态,达到内源呼吸的时间不同的资料有不同的说法,大多数认为当曝气时间超过2h后,DO的浓度达到10.0mg/L左右时,就认为微生物进入了内源呼吸。此时的曝气时间没有2h),再测量D