低碳氮比污水对同步硝化反硝化脱氮的影响_肖静

低碳氮比污水对同步硝化反硝化脱氮的影响肖静，许国仁（哈尔滨工业大学，城市水资源国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150090）摘要：试验考察了低溶解氧含量连续曝气的序批式反应器内，低C/N污水对氮去除的影响，评价了氮的去除效率。结果表明，m(C)/m(N)为2.95和3.94的条件下，COD的去除并未受到影响，去除率高于95%。最高的TN和NH4+-N的去除率在m(C)/m(N)为2.95时达到，分别为47.4%和54.7%。当m(C)/m(N)降至1.98和1.05时，TN去除率下降为13.66%和16.26%。TN去除率低的原因是反硝化反应受到了C/N的影响，尤其是较低的C/N；并且，不平衡的硝化和反硝化反应导致了低的同步硝化反硝化效率。系统内，最高的同步硝化反硝化效率为94.72%，发生在m(C)/m(N)为3.94时，出水中的NOx--N量很少。关键词：低C/N；COD去除；脱氮；同步硝化反硝化中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2012)11-0077-004收稿日期：2012-04-23基金项目：国家高技术研究发展计划（863）项目（2009AA064704）；国家自然科学基金重点项目（51038003）；新世纪优秀人才项目（NCET-08-161）作者简介：肖静（1980－），女，博士研究生，研究方向为污水脱氮技术联系电话：18646515950；E-mail：mdifferent@126.com含过量氮化合物的废水进入天然水体导致水体富营养化，严重影响了人类健康和生态环境平衡，引起人们广泛的关注[1]。氮素主要以NH4+-N和NO3--N的形式存在于生活污水和工业废水中[2]。生物脱氮是最常用的方法，与物化脱氮相比，其对污染物的转化过程中不需要升温加压，可以在常规条件下进行，且微生物来源广、繁殖快、对环境的适应性强，被公认为是一种工艺简单、成本低廉、较易推广和最有发展前途的脱氮方法之一[3-4]。传统生物脱氮是通过硝化菌的作用，将NH4+-N通过硝化转化为NO2--N、NO3--N，然后再利用反硝化菌将NO3--N和NO2--N转化为N2，释放到大气中，从而达到从污水中生物脱氮的目的[5]。近年来，由于微生物学和生物化学领域的迅速发展，推动了各种新型生物脱氮技术的研发与应用。其中，同步硝化反硝化工艺就是研究较多的新型脱氮技术之一。允许硝化反应和反硝化反应发生在同一操作条件下且在同一反应器内，与传统的生物脱氮工艺相比，同步硝化反硝化工艺具有明显的优越性：能够有效地保持反应器中pH稳定；耗碱量小，需氧量、消耗碳源量和产泥量可分别减少25%、40%和50%等[6-7]。因此，引起广泛的关注。1试验部分1.1试验装置试验采用由机玻璃制成的反应器，通过时间程序控制器控制反应器的运行，有效容积2L。反应器底部设有微孔砂芯曝气头，采用电磁式空气压缩机（海利ACO-318）对系统提供曝气气源，空气管路上设有可进行流量控制的空气阀门以调节曝气量的大小，反应器底部放置小型潜水泵以提高固液混合的程度。1.2试验水质试验用水为人工配制，主要组分有NH4Cl、KNO3、KH2PO4、CaCl2、NaHCO3，可溶性淀粉做为碳源，微量元素量元素I（FeSO4）和微量元素II（ZnSO4·7H2O、CoCl2·6H2O、MnCl2·4H2O、CuSO4·5H2O、H3BO3和NiCl2·6H2O）。1.3分析方法试验过程中主要检测项目包括COD和NH4+-N、NO3--N、NO2--N、TP、TN含量等，另外还包括污泥沉降比（SV）、pH、水温和MLSS、MLVSS、DO含量等。试验中的水质分析方法均依照文献[8]进行。1.4试验方法主要考察低C/N的进水对氮去除的影响。进水第38卷第11期2012年11月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.38No.11Nov.,201277DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2012.11.017NH4+-N的质量浓度维持在60mg/L左右，通过向污水中投加淀粉的量改变进水的COD，以调节m(C)/m(N)分别为1.05、1.98、2.95、3.94。试验中以的实测结果为准。DO的质量浓度维持在0.5mg/L左右，pH为7.5～8.0，HRT为7h。进水方式为限制曝气式瞬时进水，依次进行曝气7h、沉淀1.0h、排除处理水，闲置2h后开始下一周期的运行。系统稳定后，测定1个运行周期内各污染物成分的变化情况。2结果与讨论2.1COD的去除COD的去除情况如图1所示。由图1可见，系统中COD的周期变化情况差别显著，m(C)/m(N)为1.05与1.98的COD变化的趋势相接近，m(C)/m(N)为2.95的则与3.94有相似的