用ORP作为氧化沟同步硝化反硝化控制参数

第32卷第12期2006年12月北京工业大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVoI.32No.12Dec.2006用ORP作为氧化沟同步硝化反硝化控制参数侯红勋1，陈伦强1，王淑莹1，TakashiMino2，HiroyasuSatoh2（1.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；2.InstituteofEnvironmentaIStudies，UniversityofTokyo，Tokyo，113-8656Japan）摘要：同步硝化反硝化（simuItaneousnitrificationanddenitrification，简称SND）是氧化沟工艺实现优良脱氮效果的主要原因，为了较好实现SND，采用ORP作为氧化沟工艺SND的控制参数.采用缺氧-厌氧-氧化沟模型对市政污水进行了生物脱氮研究.!ORP在-30~30mV，NH+4和NO-3的含量均比较低，发生了较好的SND；!ORP在30mV以上，出水的总无机氮（TIN）中95%以上为NO-3，该状况下硝化效果良好，!ORP在-30mV以下，硝化不充分，出水的TIN中78%以上为NH+4；!ORP在-30~30mV，TN的去除率在88%以上，SND作用去除的NO-3占总的NO-3去除的99%以上；氧化沟中的NH+4和NO-3之比的对数与!ORP有着很好的相关性，相关系数=-0.97.关键词：污水处理；脱氮；氧化沟；同步硝化反硝化中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：0254-0037（2006）12-1093-04收稿日期：2005-11-28.基金项目：国家自然科学基金项目（50521140075）；国家自然科学基金资助（20377003）.作者简介：侯红勋（1977-），男，河南南阳人，博士生.同步硝化反硝化为硝化和反硝化两种生物反应在同一反应器中进行的微生物反应现象.近年来有许多关于SND的研究报道［1］，Hyungseok［2］和Rikke［3］用SBR反应器研究发现SND的发生，Bertanza［4］研究了传统时曝气工艺中的SND，Koji［5］研究了厌氧、缺氧、好氧工艺中的SND，Xiaodi［6］则通过氧化沟工研究了SND，多停留在SND现象的观察分析，而对于SND进行有效的控制方面研究较少.在实现SND的环境中，DO变化较快，且变化幅度大，可以作为辅助控制参数；连续流中pH值相对稳定，且变化幅度小，受进水水质影响小，不能有效反映SND；而在连续流中ORP相对稳定，与水中的!（O2）1!（OH-），!（NO-3）1!（NH+4）有较好的相关性，ORP能很好的反映活性污泥絮体内部的微观好氧缺氧比例［8］.本研究通过ORP和DO综合控制氧化沟中的曝气量，在DO较低情况下，ORP能够反映活性污泥宏观和微观生态环境，定性反映活性污泥中的!（O2）1!（OH-），!（NO-3）1!（NH+4），从而通过ORP来控制系统的SND.1试验材料与方法1.1试验装置图1实验装置示意Fig.1Schematicdiagramofoxidationditchsystem试验装置由进水水箱、带前置缺氧、厌氧选择区的氧化沟反应器和二沉池组成，有效容积分别为200、280和95L，试验装置示意图如图1所示.前置缺氧区、厌氧区和氧化沟的容积分别为7、21和252L，水力停留时间（HRT）分别为0.5、1.5和18h.试验模型内平均流速约为1cm/s，循环一次需时5~7min.在氧化沟前端的缺氧区实现前置反硝化，!ORP在-100mV以下，而在氧化沟内，通过严格北京工业大学学报2006年控制曝气量，使沟中硝化反应实现的同时进行反硝化反应.在氧化沟中没有严格缺氧段也能实现总氮损失.进水由储水箱经蠕动泵与回流污泥混合进入前置缺氧区，混合液经厌氧区流入氧化沟，缺氧区和厌氧区分别设搅拌器进行搅拌，氧化沟内设曝气装置和搅拌推流装置使活性污泥在氧化沟内循环流动，泥水经二沉池分离后上清液排出系统，大部分污泥回流入前置缺氧区，剩余污泥定期排放.在氧化沟的出水口处设置DO、ORP、pH在线测定仪.!#$活性污泥和试验用水该研究在北京市某大型氧化沟工艺污水处理厂进行，接种污泥来自该水厂的回流污泥，试验用水取自该水厂的曝气沉砂池.中试用水为城市市政污水.原水中!COD，!BOD，!（NH+4），!TN和!TP分别为260~430、160~230、35.5~51.2、55.4~66.8和7.1~8.0mg/L.pH为7.4~7.5，!MLSS为5.5~6.0g/L，!VSS为2.9~3.5g/L，温度17~24C.#$试验结果与讨论氧化沟工艺为传统的污水处理工艺，实现SND生物脱氮更是得天独厚的.主要因为该工艺HRT通常为1