进水方式及水质对厌氧-缺氧系统反硝化聚磷的影响研究-王振

传统生物除磷脱氮存在自身难以解决的矛盾[1-2]：聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争始终存在；硝化菌、反硝化菌、聚磷菌菌群龄不同，各种菌群混合在一起互相制约，难以使系统达到最优的运行条件。在实际的A2/O工艺运行中会出现脱氮时缺氧池中的硝酸盐浓度同时与磷酸盐浓度降低的现象。Kuba等[3-4]都证实一部分聚磷菌既可以利用氧气，又可在缺氧条件下利用硝酸盐作为电子受体吸磷，即存在所谓的反硝化聚磷菌（DPB），从此使聚磷和反硝化这2个独立的过程在DPB的参与下仅在缺氧环境下就可同时完成。吸磷和脱氮过程的结合不仅节省了对碳源的需要，而且吸磷在缺氧内完成可节省曝气所需要的能源，产生的剩余污泥量也大为降低[5]。反硝化聚磷技术是目前污水除磷脱氮研究领域的重点和热点之一。尽管存在DPB，但是从现有的实践以及研究成果看，在A2/O工艺中或者A2N、Dephanox工艺中反硝化除磷都远较好氧除磷速率低、除磷量小。而且上述工艺长期运行后，系统都会出现反硝化除磷效率下降，反硝化聚磷难以持久的现象[5-6]，因此对于厌氧/缺氧交替的系统，如何排除抑制反硝化聚磷的因素，长久实现反硝化聚磷，保持反硝化聚磷菌的优势等问题值得研究。本文利用人工废水和SBR反应器，通过设置较高的进水磷浓度和改变硝酸盐的投加方式，研究了影响反硝化聚磷效果的因素，探讨了反硝化聚磷菌富集的必要条件，设计反硝化除磷工艺，以及为A/A环境下维持反硝化聚磷菌活性提供理论基础。1材料与方法1.1试验装置采用2组有效容积为5L的SBR反应器（1#和2#反应系统）组成两套模拟处理系统，系统装置如图1所示。进水方式及水质对厌氧/缺氧系统反硝化聚磷的影响研究王振，袁林江，刘爽（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055）摘要：采用厌氧/缺氧（A/A）SBR和人工废水，研究了不同硝酸盐投加方式下反硝化除磷的效果，探讨了进水方式以及水质对反硝化除磷的影响。结果表明，在厌氧段进水，反应器内初期形成的较高浓度磷会对聚磷菌释磷及其吸收碳源产生抑制作用。控制投加的COD量，使反应器内在厌氧段存在充足的碳源而在缺氧段时基本不残留碳源，则有利于提高除磷效果。厌氧/缺氧交替的环境，若厌氧段初始进水后反应器内初期磷浓度较高则有利于反硝化而非反硝化聚磷。关键词：SBR；反硝化除磷；反硝化；磷浓度中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)08-035-04收稿日期：2008-12-25作者简介：王振（1985－），男，硕士研究生，研究方向为废水的生物资源化处理与环境的可持续性联系电话：13759957956；E-mail：61967991@qq.com�������KNO���������H�PO�����������������������������������!��!��SBR#�图1试验装置Fig.1Schematicdiagramofexperimentalsetup第35卷第8期2009年8月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.8Aug.,2009351.2接种活性污泥取运行良好的西安市邓家村污水处理厂的A2/O回流段活性污泥作为接种污泥。原污泥质量浓度为9.42g·L-1，污泥的VSS/SS为0.79。取回后用清水淘洗2次，分别取1.6L污泥加入1#系统和2#系统，按试验设计方式运行。1.3配水水质试验采用人工配水，进水水质见表1。1.4反应器运行2套系统每天均运行3个周期，每个周期为8h，均按厌氧/缺氧交替模式连续运行，1#系统在厌氧段初始瞬间进水（配水1）3L后厌氧搅拌2.5h，然后投加KNO3溶液（配水2）150mL，缺氧搅拌4h，沉淀45min，瞬间排水，闲置45min；2#反应系统在厌氧段初始瞬间进水（配水3）3L后厌氧搅拌2.5h，之后投加KNO3溶液（配水4）100mL后缺氧搅拌，缺氧进行到1.5h时第2次投加KNO3溶液（配水5）50mL，缺氧搅拌4h后沉淀45min，之后瞬间排水，闲置45min。系统泥龄控制在15d左右，反应器中的MLSS的质量浓度控制在约为3000mg·L-1。1.5分析方法PO43--P：钼銻抗分光光度法；TP：过硫酸钾消解法；NO2--N：N-（1-奈基）-乙二胺分光光度法；COD：重铬酸钾法；MLSS/MLVSS：重量法；NO3--N：紫外分光光度法；ORP：TOLED320型ORP测定仪；DO：YSL5000溶解氧分析仪；pH：pH200型在线pH计。2结果与讨论2.1系统的反硝化除磷效果两套系统启动至达到稳定的共140d系统除磷率变化结果如图2所示。由图2可知，在接种相同污泥后反应器运行之初，两系统的除磷能力都较弱，除磷率均只有10%～20%。随着运行时间的延长，2#系统对