不同电子受体反硝化除磷脱氮性能研究

2009年05月第25卷第3期沈阳建筑大学学报(自然科学版)JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)May2009Vol.25,No.3收稿日期:2007-11-06基金项目:辽宁省教育厅基金项目(20060692);沈阳建筑大学省级重点实验室开放基金项目(HJ-200602);沈阳建筑大学青年基金项目(2007107)作者简介:张立成(1972—),男,博士研究生,主要从事污水深度处理与再生利用研究.文章编号:1671-2021(2009)03-0544-04不同电子受体反硝化除磷脱氮性能研究张立成1,2,傅金祥2,李冬1,李相昆1,田智勇1,池福强2,王颖2,张杰1(11北京工业大学建筑工程学院,北京100022;21沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳110168)摘要:目的研究以硝酸氮和亚硝酸氮为电子受体时,污水中氮磷的去除效果.方法采用两个厌氧/缺氧SBR反应器(1#和2#)处理配制的含磷污水,每个反应器的有效容积为16L,反应周期为615h,污泥龄为32d,运行方式采用SBR反应器,一次集中进水-厌氧搅拌(2h)-缺氧搅拌(4h)-沉淀(015h)-排水.在缺氧时段开始时,1#反应器一次性投加硝酸钠,2#反应器投加亚硝酸钠.每天运行两个周期.结果反应器运行2～3周之后,可以维持比较稳定的同步脱氮除磷效果,反硝化除磷反应器启动成功.1#反应器总磷的平均去除率为69%,硝酸氮的平均去除率为89%,2#反应器总磷的平均去除率为75%,亚硝酸氮的平均去除率为91%.以硝酸氮为电子受体时,一部分硝酸氮转化成亚硝酸氮,进而两者共同发挥电子受体的作用,去除污水中的氮和磷.结论硝酸氮和亚硝酸氮都可以作为除磷的电子受体,在缺氧条件下实现同步脱氮除磷,并且亚硝酸氮作为电子受体时的脱氮除磷效率高于硝酸氮.关键词:SBR;反硝化除磷;电子受体;硝酸氮;亚硝酸氮;同步脱氮除磷中图分类号:TU98612文献标志码:A0引言反硝化除磷突破了传统生物除磷工艺中厌氧释磷、好氧吸磷的机理,利用兼性厌氧反硝化菌在缺氧环境下以硝酸盐作为电子受体,实现过量吸磷同时反硝化脱氮.对反硝化除磷现象的最早报道是1977年Osborn和Nicholls在硝酸盐异化还原过程中观测到的磷快速吸收现象,这表明某些反硝化功能的菌类也能过量吸磷[1].国外许多研究人员进行了大量的实验室研究以及中试和生产规模的研究[2-6],证实了在缺氧区里面存在反硝化除磷现象.国内的研究人员通过试验研究,大多数人也认可硝酸盐可以充当生物除磷的最终电子受体[7-9].早期的研究还发现,当进水初期硝酸盐质量浓度比较高时,容易造成亚硝酸盐积累,同时随着硝酸盐量的减少,吸磷也相应减少,一旦系统中的硝酸盐被消耗尽,即使系统中还存在大量的亚硝酸盐,吸磷也随之停止,取而代之的是开始放磷,从而影响吸磷效果.这一现象表明,系统中的聚磷菌不能以亚硝酸盐作为电子受体吸磷.随着研究的不断深入,发现当亚硝酸盐质量浓度不是很高的情况下,不会抑制反硝化聚磷菌(DPB)缺氧吸磷,相反可作为DPB的电子受体,只有当亚硝酸盐超过一定的质量浓度时,才会严重抑制DPB的缺氧吸磷.可见,以亚硝酸盐为除磷最终电子受体的研究还需要进一步深入.1试验装置与方法111试验装置试验采用两套相同的厌氧/缺氧SBR反硝化除磷反应器,如图1所示.反应器采用有机玻璃制成,直径为150mm,高为1000mm,底部泥斗为圆台形,总有效容积16L.反应器固定在铁架上,第25卷张立成等:不同电子受体反硝化除磷脱氮性能研究545在反应器的侧壁竖向上每间隔150mm设置一个取样口,厌氧时段和缺氧时段均采用电动搅拌器进行机械搅拌,以保证反应器内的泥水混合均匀.1.反应器2.搅拌器3.ORP仪4.测温仪5.泄空口6.取样口图1SBR反硝化除磷装置112项目分析方法水质参数检测分析方法采用国家环保总局规定的方法,其中COD采用快速密闭催化消解法,NH+4-N采用纳氏试剂光度法,NO-2-N采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法,NO-3-N采用紫外分光光度法,TP采用钼锑抗分光光度法,ORP和温度分别采用手持式ORP仪和测温仪,MLSS采用重量法.113试验用水和污泥试验用污水采用化学试剂配置,每升蒸馏水中加入试剂质量分别为:CH3COONa·3H2O,110g;KH2PO4,011g;MgSO4,01045g;KCl,01018g;Na2CO3,0108g;微量元素,013～016mL.其中微量元素配方中每升溶液含有试剂质量为:FeCl3·6H2O,115g;CuSO4·5H2O,0103g;KI,0118g;MnCl2·4H2O,0112g;ZnSO4·7H2O,0112g;CoCl2·6H2O,0115