中温短程硝化反硝化的影响因素研究_于德爽

中温短程硝化反硝化的影响因素研究于德爽1,彭永臻1,张相忠2,崔有为1,孔范龙3,刘栋3(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090;2.青岛市城市规划设计研究院,山东青岛266071;3.青岛大学环境科学与工程系,山东青岛266071)摘要:通过中温条件下生活污水的SBR法短程硝化反硝化试验发现,当温度为20～30℃时控制进水的pH值可造成硝化过程中亚硝态氮的积累,且平均亚硝化率达95%以上,并得出在温度为20、25和30℃时亚硝化菌的比增长速率分别为0.0113、0.0190、0.0366d-1。此外,还就氨氮负荷对短程硝化反硝化的影响进行了研究,探索了脱氮过程中的pH值变化规律。关键词:中温短程硝化反硝化;SBR法;氨氮中图分类号:X703文献标识码:C文章编号:1000-4602(2003)01-0040-03基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(50138010)1试验装置和方法1.1试验装置试验装置如图1所示。图1SBR试验装置SBR反应器的直径为30cm、高为70cm,总有效容积为42L。试验时采用鼓风曝气(用转子流量计调节曝气量)、恒温器控制水温。1.2试验方法试验所用污水为生活污水,其COD为300～400mg/L,氨氮浓度为50～120mg/L。试验用活性污泥为污水处理厂的二沉池回流污泥,经过接种、驯化和培养后控制污泥龄使亚硝化菌成为优势菌种。检测项目:氨氮(纳氏试剂分光光度法)、硝态氮(麝香草酚分光光度法)、亚硝态氮(N-1-萘基乙二胺光度法),pH值(pH211型台式酸度离子计HANNA)、DO及温度(YSIMODEL50B溶解氧测定仪)、SV(100mL量筒)和COD(重铬酸钾法)。2结果及分析2.1温度对脱氮效果的影响在pH=8.5、DO=2～3mg/L、COD为364mg/L、污泥浓度为4500mg/L的试验条件下中温范围的不同温度对短程硝化反硝化效果的影响如表1、图2所示。可以看出,在中温范围的不同温度下硝化过程中的亚硝化率都很高(>95%),亚硝化菌的比增长速率随着温度升高而提高,而出水氨氮浓度随温度升高而降低,相应的氨氮去除率逐渐增加(30℃时的亚硝化菌比增长速率是20℃时的3.22倍)。表1不同温度时的氨氮去除率、亚硝化菌比增长速率项目30℃25℃20℃进水氨氮浓度(mg/L)89.2585.3587.33出水氨氮浓度(mg/L)6.1615.4127.24氨氮去除率(%)93.0981.9468.81亚硝化菌比增长速率(d-1)0.03660.01900.0113·40·中国给水排水2003Vol.9CHINAWATER&WASTEWATERNo.1图2不同温度时的NH3-N、NO-2-N浓度变化2.2pH值对脱氮效果的影响pH值对短程硝化反硝化的影响表现在pH值高低会直接影响游离氨浓度(氨氮和游离氨在溶液中存在着电离平衡),即随着pH值提高游离氨浓度增加。Anthonison认为游离氨会对亚硝化菌和硝化菌的活性产生抑制作用,但硝化菌比亚硝化菌更敏感(游离氨对亚硝化菌的抑制浓度为10～150mg/L,对硝化菌的抑制浓度为0.1～1.0mg/L)。笔者在温度为28℃、DO=2～3mg/L、COD=327mg/L、NH3-N=74.41mg/L、进水pH=8.53的条件下进行了试验,结果见图3。图3NH3-N、NO-2-N、NO-3-N的浓度变化从图3可以看出,在反应过程中硝态氮浓度始终很低,而从反应的2h后亚硝态氮的增长速率很快,亚硝化率很快达到95%以上。在pH=8.53时亚硝化菌的比增长速率为0.0244d-1,氨氮去除率为95.80%。对于不同性质的污水,短程硝化反硝化要求的pH值范围也不尽相同。徐冬梅在亚硝化型硝化的试验研究中发现,亚硝化型硝化要求pH值必须在7.4～8.3之间[1]。Groeneweg等[2]在试验中发现pH值对亚硝化率有明显影响,他们得出的最佳pH值在6.0～7.0之间。在本试验条件下,笔者得出其最佳的pH值范围为7.5～8.8,并且pH值的历时变化具有一定的规律性。在反应开始后的0.5h内pH值迅速下降,然后又迅速上升,1h后开始缓慢下降(直到硝化过程临近结束),但当硝化过程即将结束时pH值又迅速升高。反硝化开始后pH值迅速下降,然后又迅速上升,而后开始缓慢下降。试验中发现pH值变化程度能反映氨氮降解速率,pH值的变化差值越大则氨氮降解速率越快,反之则降解速率越慢。短程硝化反硝化过程中在有机物降解结束、硝化与反硝化过程结束时一般都会出现拐点,这一pH值的变化规律对实现短程硝化反硝化过程的自动控制具有重要意义。2.3氨氮负荷对脱氮效果的影响在温度为28℃、DO=2～3mg/L、pH=7.55、COD=327mg/L、不同进水NH3-N浓度的试