A-O中试工艺中亚硝酸氮积累现象的消失与重现[1]

第26卷第1期2007年1月环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol.26,No.1January2007中国化学会“第八届水处理化学大会暨学术研讨会”论文(2006年8月10日).3北京市科委“863计划”配套项目(Z0005186040421),北京市科委国际合作项目,北京市创新团队.33通讯联系人,Email:pyz@bjut1edu1cnA/O中试工艺中亚硝酸氮积累现象的消失与重现3彭永臻33吴学蕾马勇(北京工业大学,水环境恢复工程重点实验室,北京,100022)摘要应用A/O工艺处理低C/N比的生活污水,SRT维持在15d左右,水温控制在21—25℃,pH值在712—716之间,污泥浓度为2500—4500mg·l-1,通过控制溶解氧(DO)浓度实现了亚硝酸氮积累、消失和重现.维持较低的DO浓度(≤017mg·l-1)可使亚硝酸氮积累现象重现.在两次试验的比较中,亚硝酸氮积累破坏的愈彻底相应恢复的过程就愈漫长.在长期较低的DO浓度条件下,亚硝酸菌充分利用了有限的溶解氧,在与丝状菌竞争DO中占到优势,因此,污泥沉淀性能很好,没有产生严重污泥膨胀.同时分析了pH值、游离氨(FA)浓度、温度等对亚硝酸氮积累的影响,DO是影响亚硝酸氮积累的关键因素.关键词生物脱氮,A/O工艺,亚硝酸氮,溶解氧.采用生物处理方法实现生活污水的脱氮一直是研究的热点和重点,其中短程生物脱氮更是焦点之一.传统的A/O生物脱氮处理低C/N比的生活污水,在稳定运行的基础上能实现亚硝酸氮的积累.本文主要讨论了A/O传统脱氮工艺中实现亚硝酸氮积累现象后,指出促使该现象消失的关键因素,并且最重要的是如何使亚硝酸氮积累这一现象重现.1试验方法A/O生物脱氮工艺由合建式缺氧2好氧推流反应器和竖流沉淀池组成,合建式反应器总有效容积为300L,其中缺氧区占25%,好氧区占75%.为了模拟推流运行状态,将反应器沿池长分为8个格室,缺氧区2个格室,好氧区6个格室.缺氧区通过机械搅拌使反应器内的活性污泥与进水底物、回流污泥和回流硝化液充分混合.好氧区由空压机供气,采用烧结砂头作为微孔曝气器,DO浓度通过气体流量计和阀门控制.污泥为高碑店污水处理厂二沉池的污泥,原水为北京工业大学家属区的生活污水.生活污水由蠕动泵计量进入缺氧2好氧反应器反应,经沉淀池沉淀获得处理水.回流污泥量和硝化液回流量由蠕动泵计量控制.COD采用5B23型快速测定仪,NH32N采用纳氏试剂光度法,NO-3采用麝香草酚分光光度法,NO-2采用N2(12萘基)2乙二胺光度法,pH及DO采用WTWOxi330i测定仪测定.试验中原水的C/N比较低,约为215—315.进水COD为200—300mg·l-1,总氮(TN)为70—90mg·l-1,NH32N为60—80mg·l-1,pH为712—716.污泥回流比基本在0185,硝化液回流比在210左右.SRT在15d左右,系统处理出水COD≤50mg·l-1,反应器中的污泥浓度基本维持在2500—4500mg·l-1.2DO对亚硝酸氮积累的影响溶解氧(DO)浓度是控制亚硝酸氮积累的关键参数之一.根据目前的分类,硝化菌主要由亚硝酸菌和硝酸菌组成,这两种菌在不同DO浓度所表现出的增长速率不同.在低DO浓度下,亚硝酸菌在数量上会有明显的增加,而硝酸菌则会受到明显的抑制[1].如果反应器长期在低DO浓度下运行,会导致亚硝酸菌在硝化菌中占优势,同时硝酸菌的活性被抑制,这就会造成亚硝酸氮积累现象.图1为试验第一阶段即第一次实现亚硝酸氮积累现象的破坏、恢复与重现,通过大幅提高曝气量18环境化学26卷来增加水中DO浓度,使得整个硝化阶段能正常进行,从而破坏了之前形成的亚硝酸氮积累的现象.恢复过程中的DO浓度基本保持在015mg·l-1,从4月22日到5月22日这一个月的时间内亚硝酸氮的积累率维持在20%以下.图2为试验第二阶段亚硝酸氮积累率曲线与DO的关系,采用提高DO浓度的方式来破坏亚硝酸氮积累,为了使亚硝酸氮积累现象重现同样需要降低DO浓度.但是这两次有着很多不同之处.第一阶段在破坏亚硝酸氮积累的过程中,亚硝酸氮的积累率基本在20%以下,最低在10%左右,而在第二阶段中,亚硝酸氮积累率几乎为零,并且第二阶段的恢复过程大约经历了4个月的时间,第一阶段的恢复过程仅仅用了1个月的时间.显然亚硝酸氮积累破坏的愈彻底相应恢复的过程就愈漫长.同时,在第一阶段恢复过程的前期,DO浓度基本维持在014mg·l-1左右,而第二阶段的DO在013mg·l-1左右,这主要是考虑到第二阶段亚硝酸氮的积累率很低,所以要通过进一步降低DO浓度这一手段来使亚硝酸氮积累现象迅速出现.第一阶段中当DO提高到015mg·l-1左右时重现了亚硝酸氮积累,第二阶段的DO达到017mg·l-1时