MBR同步硝化反硝化及异养硝化试验研究

MBR同步硝化反硝化及异养硝化试验研究林燕，等MBR同步硝化反硝化及异养硝化试验研究林燕，何义亮，李春杰，王崇，孔海南(上海交通大学环境科学与工程学院，上海200240)摘要：在以限制混合液溶解氧浓度方式运行的MBR反应器中，通过改变进水COD／TKN、混合液DO浓度等工艺参数，研究了对系统中同步硝化反硝化(SND)过程的影响因素。根据试验结果探讨了MBR系统中所实现的SND机理，同时对系统中存在的异养硝化细菌进行了分离培养，并对其硝化特性进行了初步研究分析。试验结果表明：影响系统SND的主要因素是进水CODfrKN和反应器中控制的混合液DO浓度。系统中存在一定量的异养硝化菌。关键词：SND；异养硝化；MBR；硝化特性中图分类号：X131．3文献标识码：A文章编号：1003-6504~2006)0l_0007—o4同步硝化反硝化作用有生物学和物理学两方面的解释。生物学认为，硝化过程不仅由自养菌完成，异养菌也可以参与硝化作用，即存在异养硝化菌和好氧反硝化菌n。物理学强调溶解氧浓度和污泥絮体尺寸的作用，认为只要恰当地控制系统中溶解氧浓度，就可以在污泥絮体内外分别形成缺氧和好氧环境(即所谓“微环境论”)，实现同步硝化一反硝化作用[51。本文根据试验结果探讨了MBR系统中所实现的SND机理，同时对系统中存在的异养硝化菌进行了分离培养，并对其硝化特性进行了试验验证。1研究方法1．1试验装置总体积为20L的生物反应器，其工作容积为15L。膜组件为0．2p~m孔径的聚乙烯中空纤维膜，其表面积为0．4m2，膜通量为0．15mVmz·d(实验装置如图l所示)。图1实验装置示意图人工配制的原水置于进水箱，由进水泵打入MBR反应器，出水由出水泵经中空纤维膜抽出，为防止膜污染，膜过滤出水通过时间控制器，以“运行10min，停2min”间歇抽吸方式进行，穿孔曝气管布置在膜组件下方以保证空气气泡与膜组件表面充分接触以及为系统内混合液提供溶解氧。反应器置于恒温室(25~2℃)中，pH值通过投加基金项目：国家自然科学基金资助项目(20176027)作者简介：林燕(1976一)，女，在读博士，主要从事废水生物处理方面的研究。1MHCI或NaOH控制在7．2—8．0范围内。溶解氧浓度分别控制在0．3-0．6mg／L，0．8-1．2mg／L和1．3-1．6mg／L。剩余污泥定期排放，SRT控制在50d，HRT为6h，NH~-N容积负荷为0．132kgNI-~-N／(m。·d),TN容积负荷为0．192kgTN／(m3·d)，启动期COD容积负荷为2kgCOD／(m3·d)。1．2试验分析方法及用水水质分析方法和用水水质见表l、表2。表1分析项目及方法项目方法重铬酸钾法过硫酸钾氧化一紫外分光光度法凯氏法纳氏试剂分光光度法紫外分光光度法N一(1一萘基)一已二胺分光光度法105℃烘干称重法pHS一3精密数显酸度计830A型Orin溶解氧仪表2试验用水水质及条件项目浓度COD(mg／L)NI-g-N(mg／L)NO,~-N(mg／L)TN(mg／L)TKN(mg／L)SSpH1．3接种污泥、接种污泥取自位于上海市闵行区的处理城市生活污水的上海市闵行污水处理厂(其处理工艺为A—O法)，将在好氧曝气池回流管取得的活性污泥投入MBR，在上述人工合成废水中DO为2．0mg／L以上条件下曝气驯化两周左右。接种后反应器内污泥浓度为7．25g／L，经过近一个月的驯化后达到稳定。·7·一一～∞瑚棚邶～维普资讯http://www.cqvip.com弘砣尉铂矗求第29卷第1期2006年1月2结果与讨论2．1硝化茵的富集与同步硝化反硝化现象由于闵行污水处理厂脱氮效果达到设计要求，并且运行状态良好稳定，故接种污泥中含有一定量硝化菌，但要达到高效的一步脱氮效果，仍需要在试验初期对接种污泥进行驯化培养，而由于MBR具有高效截留作用，故可较快将世代周期长的硝化菌在反应器中大量富集。对活性污泥样品采用MPN方法计数，培养2周后，检测硝化菌阳性管数，查MPN指数表，得样品中硝化细菌数量，见表3。表3硝化菌MPN计数结果注：1接种污泥取自闵行污水厂；2反应器状态为：进水COD~KN为10，DO为1．0mg／L，TN去除率为80．1％对硝化菌的计数结果表明，MBR系统中可以将世代周期长的硝化菌高效截留，在适当条件下培养后可以获得硝化菌数量比接种污泥高一个数量级的结果，从而为MBR系统实现高效脱氮提供了保证。在系统按照实验装置与运行条件运行稳定之后，试验在进水TN容积负荷为0．2kgTN／(m3·d)，HRT为6h，SRT为50d的条件下分阶段进行：实验中，COD／TKN为5，l0，l5三个试验组，以保证反硝化阶段的碳源充足；溶解氧浓度控制在0．3—0．6，0．8一1．2以及1．3—1．6mg／L，即其平均值