短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨_杨宗玥

第13卷第1期2019年1月Vol.13,No.1Jan.2019环境工程学报ChineseJournalofEnvironmentalEngineeringhttp://www.cjee.ac.cnE-mail:cjee@rcees.ac.cnDOI10.12030/j.cjee.201806158中图分类号X703.1文献标识码A杨宗玥,付昆明,廖敏辉,等.短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨[J].环境工程学报,2019,13(1):222-231.YANGZongyue,FUKunming,LIAOMinhui,etal.Discussiononinhibitionstrategiesoftwonitriteoxidizingbacteriainnitritation[J].ChineseJournalofEnvironmentalEngineering,2019,13(1):222-231.短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨杨宗玥，付昆明*，廖敏辉，仇付国，曹秀芹北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室，中-荷污水处理技术研发中心，北京100044第一作者：杨宗玥(1995—)，男，硕士研究生。研究方向：水处理技术。E-mail：Yangzongyue_bj@163.com*通信作者：付昆明(1981—)，男，博士，副教授。研究方向：污水自养脱氮技术等。E-mail：fukunming@163.com摘要为维持短程硝化稳定，保证亚硝酸盐高效积累，需要对污水处理系统亚硝酸盐氧化菌(NOB)的性质进行深入了解。分别对Nitrospira以及Nitrobacter的动力学参数，以及在活性污泥系统、生物膜系统、颗粒污泥系统中2菌属特性进行比较。经分析后认为，Nitrospira相对于Nitrobacter比增长速率较低，对O2，NO2-底物亲和性较好，适宜生长于低浓度环境中，是A2/O、短程硝化-厌氧氨氧化工艺中的主要NOB菌属；Nitrobacter则适宜在高浓度环境中生长。在颗粒污泥系统中，NOB主要处于污泥内部，由于缺乏O2，NO2-更容易被淘汰出反应器。通过对比短程硝化主要控制参数，认为NOB的抑制策略包括：在活性污泥系统中维持合理的污泥龄(SRT)以及游离氨(FA)浓度；在生物膜系统中对溶解氧(DO)以及水力停留时间(HRT)进行联合控制；在颗粒污泥系统中维持适量剩余NH4+-N，并淘洗出掺杂其中的絮状污泥。此外，利用“饱食饥饿”效应间歇曝气并维持较低的曝停比同样有利于阻止亚硝酸盐被NOB进一步氧化，保证短程硝化稳定运行。关键词短程硝化；亚硝酸盐氧化菌(NOB)；Nitrobacter；Nitrospira；动力学参数；自养脱氮相对于传统的硝化/反硝化工艺而言，全程自养脱氮(completelyautotrophicnitrogenremovaloverni⁃trite,CANON)工艺为污水脱氮过程提供了一种新思路。CANON工艺几乎无需有机碳源、节省57.5%曝气量的特点可以减少污水处理厂的药剂投加量以及能源消耗[1]，具有可持续性。我国市政污水C/N比通常难以满足《室外排水设计规范》(GB50014-2006)推荐值4.0[2]的要求而导致需要投加外加碳源，CAN⁃ON工艺可以避免这一点，故具有广阔的应用前景。然而，由于亚硝酸盐氧化菌(nitrite-oxidizingbacte⁃ria,NOB)与氨氧化菌(ammonium-oxidizingbacteria,AOB)是共生关系，两者生长所需的环境条件较为相似，当系统存在AOB时往往伴有NOB的生长。若NOB大量增殖，NO2-被氧化为NO3-，将制约CANON工艺的实际应用。因此，如何在保证AOB活性的同时对NOB的活性进行抑制，是CANON工艺能够高效脱氮的基础和关键。很多研究者对短程硝化的实现条件进行了研究，但除了在中温条件下SHARON(singlereactorforhighammoniumremovalovernitrite)工艺已投入实际工程应用之外，还没有其他具体应用的工程实例[3]，部分有关NOB抑制策略的研究结果也不一致。目前，SHARON工艺经常与ANAMMOX工艺组合成短程硝化-厌氧氨氧化工艺，但是，在实际应用过程中，SHARON工艺往往不具备中温条件，而导致短程硝收稿日期：2018-06-28；录用日期：2018-11-19基金项目：北京市教育委员会科技发展计划项目(SQKM201710016006)；北京建筑大学市属高校基本科研业务费专项基金资助项目(X18214,X18182)文章栏目：环境生物技术第1期杨宗玥等：短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨化失效。而短程硝化这一基石若被忽视，厌氧氨氧化将无从谈