碳氮比对两段进水A_O工艺脱氮效果的研究_叶翠红

２０１７年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｒｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第６期收稿日期：２０１７－０２－２０作者简介：叶翠红（１９９２—），女，安徽建筑大学环境与能源工程学院硕士研究生。碳氮比对两段进水Ａ／Ｏ工艺脱氮效果的研究叶翠红，申慧彦（安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽合肥２３００２２）摘要：为解决传统工艺脱氮效率低的问题，采用分段进水Ａ／Ｏ工艺对脱氮效果进行了试验研究，在两段缺氧－好氧交替运行方式下，分析了序批式活性污泥反应器（ＳＢＲ）系统在Ｃ／Ｎ不同的条件下，主要污染物的去除效果和生物脱氮性能。结果表明：在Ｃ／Ｎ分别为５、６．５、８时，系统对ＣＯＤ、ＮＨ３－Ｎ和ＴＮ的去除率最高可以达到９０．５２％、９８．４９％和８３．７７％。关键词：两段Ａ／Ｏ工艺；不同Ｃ／Ｎ；生物脱氮中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－９９４４（２０１７）６－００１２－０３１引言随着科技的快速发展，人民生活水平有了很大的提高，用水量也在急剧增加。近年来，为防止水体富营养化和环境污染，国家提高了污水中氮的排放标准。就去除氮、节约成本和能源而言，相比物理化学处理，生物方法处理城市污水吸引了大量学者来进行研究。各种污水生物脱氮处理工艺迅速发展起来，且得到了广泛的应用，例如Ａ２／Ｏ工艺、Ａ／Ｏ工艺、ＵＣＴ工艺等。国内外的工艺试验研究和工程应用结果表明，分段进水生物脱氮工艺具有脱氮效果好、处理效率高、所需池容小、运行费用省、运行管理方便等优点［１，２］，具有很好的发展前景，适用于各种规模污水处理厂的改造和新厂建设。然而，工程实际应用中反应器段数多采用２～４段［３］，这是因为系统运行的稳定性、脱氮效率与反应器段数有着密切联系，脱氮效率会随着反应器段数的增多而增加，因此系统越稳定，但是工艺设计与运行也会随之变复杂。所以本研究采用的是两段进水Ａ／Ｏ处理工艺。２材料与方法２．１装置采用序批式活性污泥反应器（ＳＢＲ），材料为有机玻璃，高４０ｃｍ，直径１６ｃｍ，总有效容积为４Ｌ，反应装置如图１所示。在反应器侧壁上设置一排间距１０ｃｍ的取样口，用以取样和排水。安装搅拌器用以提供充分的泥水混合，反应器底部采用黏沙曝气头曝气，用转子流量计调节曝气量，维持反应器中溶解氧（ＤＯ）在２～３ｍｇ／Ｌ。２．２接种污泥与水质ＳＢＲ的接种污泥取自实验室已经培养好的具有硝化反硝化能力的污泥。实验采用人工配水，常量元素（ｍｇ／Ｌ）：ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ１０８，ＣａＣｌ２·２Ｈ２Ｏ１７．２，ＮＨ４Ｃｌ９２，ＫＨ２ＰＯ４１０．４，Ｋ２ＨＰＯ４·３Ｈ２Ｏ１７．６；微量元素（ｕｇ／Ｌ）：ＦｅＣｌ３·６Ｈ２Ｏ１．８，ＣｕＳＯ４·５Ｈ２Ｏ０．０３６，Ｈ３ＢＯ３０．１８，ＫＩ０．２１６，Ｎａ２ＭｏＯ４·２Ｈ２Ｏ０．０７２，ＺｎＳＯ４·７Ｈ２Ｏ０．１４４，ＭｎＣｌ２·４Ｈ２Ｏ０．１４４，ＣｏＣｌ２·６Ｈ２Ｏ０．１８，ＥＤＴＡ１２；ＣＯＤ浓缩液（用Ｃ２Ｈ３Ｏ２Ｎａ配制而成）（ｇ／Ｌ）；ＮＨ４ＨＣＯ３溶液（ｇ／Ｌ）：８７．８。进水Ｃ／Ｎ根据实验进行调整。图１ＳＢＲ反应装置示意２．３样品收集与分析方法实验中对此两段Ａ／Ｏ工艺的各级反应段的节点进行取样，再进行各指标测定与分析。每个典型周期取样间隔为：０ｍｉｎ、１ｈ、２ｈ、１ｈ、２ｈ、３０ｍｉｎ；上清液中氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和ＣＯＤ的浓度测定均参照《水和废水监测分析方法》［４］。氨氮（ＮＨ３－Ｎ）含量：纳氏试剂分光光度法；亚硝酸盐氮（ＮＯ－２－Ｎ）含量：Ｎ－（１－萘基）－乙二胺分光光度法；硝酸盐氮（ＮＯ－３－Ｎ）：紫外分光光度法；ＣＯＤ：重铬酸钾法。ＤＯ值：便携式ＤＯ仪；ＭＬＳＳ采用标准重量法测定。２．４试验方案试验过程中，将反应器中的ＭＬＳＳ维持在３０００～３５００ｍｇ／Ｌ，每天运行３个周期，每个周期运行时间为４８０ｍｉｎ，其中进水５ｍｉｎ（进水量为１Ｌ），搅拌１ｈ，曝气２ｈ，搅拌１ｈ（搅拌开始同时进水５ｍｉｎ），曝气２ｈ，沉淀３０ｍｉｎ，排水５ｍｉｎ，闲置８０ｍｉｎ。ＳＢＲ的排水比设置为５０％，从而反应器的水力停留时间（ＨＲＴ）为１６ｈ。试验分３个阶段进行，各阶段的Ｃ／Ｎ比、运行天数等如下２１DOI:10.16663/j.cnki.lskj.2017.06.004叶翠红，等：碳氮比对两段进水Ａ／Ｏ工艺脱氮效果的研究环境与安全表１所示。表１分段进水两级Ａ／Ｏ工艺中实现脱氮的试验方案试验方案Ｃ／Ｎ每周期溶解氧值／（ｍｇ／Ｌ）运行天数／ｄ阶段一５２～３２１（６３个周期）阶段二６．５２～３２４（７２个周期）阶段三８２～３２５（７５个周期）３结果与分析３．１不同Ｃ／Ｎ比对硝化效果的影响由图２可知，实验结果表明，系统中硝化产物大部分是ＮＯ－３－Ｎ，ＮＯ－２－Ｎ积累得很少。出水ＮＨ３－Ｎ浓度为０．５～６．８ｍｇ／Ｌ，其去除率保持在７８．７５～