游离亚硝酸对垃圾渗滤液NO_2_还原过程的抑制影响_王燕

渗滤液具有成分复杂、水质水量变化大、有机物和氨氮浓度高、微生物营养元素比例失调等水质特点，给其处理带来较大困难[1]。研究表明[2-3]，生物处理可实现真正意义的氮去除且较经济，因此被广泛应用于垃圾渗滤液的处理中。传统生物脱氮包括硝化和反硝化两个过程，硝化是通过氨氧化菌（AOB）将氨氮氧化为亚硝酸盐（NO2--N），进而被亚硝酸氧化菌（NOB）氧化为硝酸盐（NO3--N），反硝化则通过反硝化菌将NO3--N逐步还原为NO2--N、NO、N2O，最终以N2形式排放[4]。近年来随着人们对生物脱氮技术的不断研究，研究者开发出了许多新型脱氮工艺，其中短程生物脱氮工艺可弥补传统生物脱氮工艺耗能、占地面积大、处理成本高等不足，进一步达到了节能减排的目的[5]。短程生物脱氮就是将传统生物脱氮过程中的硝化过程控制在亚硝化阶段，然后通过反硝化作用将NO2--N还原成N2。研究发现[6-7]，影响短程硝化实现的主要因素有温度、pH、DO、氮负荷、有害物质、污泥龄等。由垃圾渗滤液的水质特性可知，游离氨（FA）、游离亚硝酸（FNA）是其较易实现和维持短程生物脱氮的主要原因[8-12]。目前关于FNA对反硝化过程抑制的研究较多，袁志国[13]等发现当FNA质量浓度在0.02～0.04mg·L-1时，NO2-还原速率变为其最大反应速率的60%。Almeida[14]在试验中发现当FNA质量浓度为0.03mg·L-1时，反硝化速率减少了40%。Glass和Silverstein研究表明[15]，FNA对反硝化过程的抑制浓度临界值在0.02mg·L-1左右。FNA可按式（1）计算[16]：ρ（FAN）=ρ(NO2--N)exp(-2300273+T)·10pH（1）从式（1）可以看出，当温度一定时，NO2-质量浓度和pH之一改变就会使FNA发生改变。本试验以实际垃圾渗滤液为研究对象，在UASB-SBR组合工艺实现短程硝化反硝化的基础上，通过改变NO2-质量浓度和pH研究FNA对NO2-还原过程的抑制影响。1试验部分1.1试验水质和接种污泥游离亚硝酸对垃圾渗滤液NO2-还原过程的抑制影响王燕，王淑莹，王凯，孙洪伟，彭永臻，郝坤（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，北京100124）摘要：采用UASB-SBR组合工艺处理实际垃圾渗滤液，在获得稳定短程生物脱氮的前提下，以SBR系统内短程污泥为研究对象，通过设定不同的NO2-质量浓度和pH梯度考察NO2-质量浓度和pH与NO2-还原速率的相关性，并在此基础上进一步研究游离亚硝酸（FNA）质量浓度对反硝化菌的抑制影响。试验结果表明，当NO2-质量浓度和温度一定时，相同pH条件下，不控制pH时NO2-还原速率较恒定pH时NO2-还原速率高；且恒定pH在6.5～8.0范围内，NO2-还原速率随着pH的升高逐渐升高。当pH和温度一定时，NO2-还原速率随着NO2-质量浓度的增加呈现先升高后降低或不变的趋势。由此可知，pH和NO2-质量浓度对NO2-还原速率有较为重要的影响。FNA是NO2-质量浓度、pH和温度三者的函数，试验发现FNA质量浓度在0.005～0.01mg·L-1范围时对NO2-还原过程有明显的抑制作用。关键词：垃圾渗滤液；游离亚硝酸；pH；NO2-；抑制中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)05-0017-005收稿日期：2010-07-02基金项目：国家自然科学基金（50978003）；北京市自然科学基金重点项目（8091001）作者简介：王燕（1986－），女，硕士研究生，研究方向为高氨氮垃圾渗滤液的生物处理技术研究与应用；联系电话：010-67392627E-mail：wangyan_2008@emails.bjut.edu.cn；联系作者：王淑莹，教授，博士生导师；E-mail：wsy@bjut.edu.cn第37卷第5期2011年5月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.37No.5May,201117DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2011.05.004试验所用垃圾渗滤液取自北京市六里屯垃圾填埋场，呈深黑色、粘稠、有恶臭，其水质为pH7.1～8.5；COD为3000～5000mg·L-1；TN、NH4+-N、TS质量浓度分别为1500～2600、1000～2400、15800mg·L-1；色度500～750倍，深褐色；臭味4级。UASB接种的厌氧颗粒污泥取自某啤酒污水处理厂，SBR接种的活性污泥取自本实验室其它课题组处理生活污水的活性污泥反应器。1.2试验装置采用UASB-SBR组合工艺处理垃圾渗滤液，该系统由原水箱、UASB、中间水箱、SBR顺序连接组成，试验装置如图1所示。