应用在线控制优化污泥种群强化AO工艺短程硝化

第28卷第5期2007年5月环境科学ENVIRONMENTALSCIENCEVo1．28，No．5May，2007应用在线控制优化污泥种群强化A／O工艺短程硝化马勇，彭永臻，吴学蕾，曾薇(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，北京100022)摘要：应用A／O中试试验装置处理实际生活污水，研究了在线过程控制对微生物种群活性和结构的影响，分子生物学FISH检测表明，污泥种群的优化是可能的也是有效的，基于D0、pH传感器在线信息动态控制D0浓度和曝气量可以实现系统中亚硝酸盐氧化菌(NOB)的淘洗，从而获得稳定的短程硝化反应．应用过程控制不但可实现污泥种群优化，提高系统脱氮效率，而且可最大程度的节约运行费用．关键词：污泥种群优化；在线过程控制；短程硝化；A／O工艺；FISH中图分类号：X703．1文献标识码：A文章编号：0250．3301(2007)05．1044．06SludgePopulationOptimisationinBiologicalWastewaterTreatmentSystemsThroughOn．HneControlMAYong，PENGYong—zhen，WUXue．1ei，ZENGWei(KeyLaboratoryofBeijingforWaterQualityScienceandWaterEnvironmentalRecoveryEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Bering100022，China)AbstractThestructureandfunctionofactivatedsludgecommunitywerestudiedinanA／Opilot-scaleplanttreatingactualdomesticwastewater．FISHresultsshowthefeasibilityandefectivenessofsludgepopulationoptimisation．A／Oprocessshort-cutnitrificationwithprocesscontrolofDOandaerationbasedonDOandpHon-linesensorscanbeachieved，andgraduallyeliminatednitriteoxidisingbacteria，andthereforeachievednitrogenremovalviathenitritepathway．Itcanberealizedsludgepopulationoptimisation，improvingnitrogenremovalandsavingoperationalcostatthebestwithon-lineprocesscontro1．Keywords：sludgepopulationoptimization；on-linecontrol；sh0rt-cutnitrification；A／Oprocess；FISH活性污泥是有大量微生物种群组成的复杂体系，微生物的种群结构及其功能是由污水水质以及一些外界因素——物理或化学特性决定的．外界因素可通过工艺运行(如过程控制)或设计一定程度上改变，但进水一般很难改变．近年来有大量的文献报道污水生物处理系统的控制和优化问题，从单环路控制器(对工艺单元进行控制)到整个污水处理厂的综合控制系统(对整个污水厂进行优化)。．所有控制系统的设计原则是以出水污染物(BOD、氮和磷)浓度满足排放标准的情况下，尽可能节省运行费用，检测变量通常是化学变量(氨氮、硝酸氮、正磷酸盐和DO浓度)或物理变量(例如污水流量)．尽管生物变量如NADH(还原型二磷酸砒啶核苷酸)有时也作为检测或控制变量，但并未明确地考虑控制作用对微生物种群和微生物特性的影响，虽然控制系统可以在短期内实现工艺的优化运行，但如果微生物种群或污泥特性受到不利影响，将长期恶化污水处理厂的性能，在短期内很难恢复，造成污水处理厂的崩溃．大量事实表明，活性污泥微生物特性以及微生物种群受系统运行的影响，所以，在污水处理系统的设计和运行方面应考虑活性污泥种群优化的问题，控制系统不仅在短期内实现优化，更重要的是优化活性污泥的微生物特性，从而使系统一直处于最优性能状态．生物脱氮工艺硝化过程氨氮转化成硝酸盐是由2类独立的细菌完成的2个不同反应，首先由氨氮氧化菌(AOB)将氨氮转化为亚硝酸盐(NO；)，然后由亚硝酸氮氧化菌(NOB)将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO；)．传统生物脱氮过程中硝化作用的最终产物是硝酸盐，反硝化作用以NO；为电子受体．而短程硝化反硝化反应以NO；为电子受体，因此，在硝化阶段可以节约25％的耗氧量，在反硝化阶段可减少40％的COD消耗量，可