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第37卷第3期Vol372005年3j]哈尔滨工业大学学报JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMar.N0.32成卫)5工艺处理低C/N废水中L心对N--Oz积累的影响王少坡,,彭永臻,,李军`,甘一萍2,王亚宜,(l.北京工业大学水质科学与水环境恢复工程重点实验室,北京1以叉〕22,E一mall:wsPfr@,ian.co叭2.北京城市排水集团,北京1以X巧3;3.哈尔滨工业大学市政与环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:研究了有效容积为72L的循环式活性污泥法反应器在不同溶解氧浓度下,处理低碳氮比生活污水时,去除氨氮过程中亚硝酸盐积累的情况选取5个DO浓度水平进行试验,结果表明,在低DO浓度下有效去除氨氮的同时,实现了长期稳定的亚硝酸盐积累,并且无污泥膨胀发生,当DO在0.sm岁L时,系统内亚硝化率(NO:一/NO)可达80%以上,氨氮去除率90%,SVI在109m口g左右;当DO0sm岁l时,氨氮去除率下降;当DOlm岁L时,硝化反应较彻底,但硝化过程向全程硝化转化.关健词:生物脱氮;短程硝化;亚硝酸盐积累;循环式活性污泥法;溶解氧中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:0367一6234(2005)03一0344一04I顽uenceofidss0IvedoxygenontheultirteacetnnulaitonintheCASTreactorofrtreatinglowC/NwastewaterwANGShao一po’,pENGYong一zhen’,LlJun’,GANYi一ping,,WANGYa一yi(1.Keyhaboarto甲ofBeijingforWaterQualitySeieneeandWaterEnviornmentReeoveyrEngineeirng,BeijingUniversityofTeehnolo群,Beijingl以刃22,China,E一mail:wspfr@sina·eom:2·BeijingCitySewa罗Gorup(二0.,l·td.,BeijinglX(X)63,Chi-na;3.SehoolofMunieipalandEnviornmentalEngineeirng,HarbinInstituteofeTehnolo群,Habrinl50(巧心,China)Abstract:BiologiealnitrogenremovalvianitirtePathwayinwastewatert扮a之ment15可greatbeneifttosavingtheeostofaerationandorganioearbonsourcefordenitirifeation.Aeyeliea〔:tivaredslud罗teehnolo盯rea。、torwasoperatedinnitirifeationmode,feedingdomestiewastewaterwithlowC/Nratio.T卜leinfluerieeofD()wasstudied,ehangingtheDOeoncentrationform0.3to4.om群L.SettingaDOeoncentrationofo.sm岁1inthemainaeratedzoneofthereaetor,itwaspossibletoaehieveanitirteratio(NO:一/NO,一)morethan80%withameanammoniarem(,valrateover90%andaSVIoflO9mUg.WhentheD0eoneentartionwasabove0.5m岁L,thenitriteartiodeeerased.WhiletheDOeoneentartionwasbelow0.sm留L,theammoniaremovalbeean、elower·Fromtheexpeirmentalersults,it15eoneludedthataCAST(eyelieaetivatedsludgeteehnolo群)eraerorwithDOeontorl15feasibletoaehievingstablepartialnitirifeationfortreatingdomesticwastewaterwithlowC/Nratio.Keywords:biologiealnitorgenremoval;partialnitirifeation;nitirteaeeumulation;eyelieaetivatedsludgete(:hno1Ogy(CAST);dissolvedoxygen生物硝化、反硝化是污水脱氮处理中应用得收稿日期:基金项目:作者简介:20()3一10一28.国家高技术研究发展计划资助项目(Zoo3AA601创。);北京市教委重点资助项目(KZ2oo3l0(刃5(X〕3);北京市重点实验室资助项目.王少坡(1975一),男,博士研究生;彭永臻(1949一),男,教授,博士生导师.最为普遍的方法.脱氮过程中,反硝化反应以硝酸盐(N03一)为电子受体时称为全程硝化反硝化;反硝化反应以亚硝酸盐(NO:一)为电子受体的脱氮过程则称为短程硝化反硝化(见图1).实现短程硝化可比全程硝化节省25%的氧,还可在反硝化时降低有机碳源总需求量「’〕,这对低碳氮比废水的脱氮处理非常有利.第3期王少坡,等:CAST工艺处理低C/N废水中DO对NO-2积累的影响NH+4ee刁卜N02-月卜NO。--刁卜N0--2eses书卜N:阅卜一-一一-一一-一一一一一-l月卜一一一一--~一一一一一卜硝化阶段l反硝化阶段全程硝化反硝化脱氮20%.定时检钡」混合液的SV、SVI、MLSS、NH;十-N、No。一N、NoZ一N、和CoD等参数,在线监测Do、pH和水温.1.2试验用水试验原水采用北京工业大学教工生活区生活污水,原水水质:eoD200一26om岁L:NH4干-N50一80m岁L:TN60一95m群L:PT7一10m岁L;水温22一27℃:pH7.2一8.0:C/N为2一3.5:一ù一一短程硝化反硝化脱氮图l全程硝化反硝化和短程硝化反硝化脱氮途径有两种方法可实现短程硝化:亚硝酸菌纯种分离与固定化技术[’〕,或者在不影响亚硝酸菌活性的前提下,抑制硝酸菌的活性.前者成本昂贵且不易实施;后者可通过营造适于亚硝酸菌生长而不利于硝酸菌生长的环境来实现.由硝化微生物动力学方程可知,底物浓度、温度、pH、溶解氧(DO)浓度均对微生物生长有影响,国内外许多研究人员对这些影响亚硝酸盐型硝化的因素进行了研究,Riuz等人采用连续流反应器处理人工模拟高氨氮废水,结果表明控制DO质量浓度在0.5-1.7mg/L时,NoZ一N得以长期累积〔,]:Bal-melle认为适合于亚硝酸菌生长的最佳pH在8.5左右{43;HyungseokYoo等人认为实现亚硝化反应的最佳温度应控制在22一27℃,或者至少不能低于巧℃〔’〕;chugn等人采用连续流反应器处理垃圾渗滤液,当系统内游离氨(FA)质量浓度为10m岁L左右时,可取得最大氨氮去除率和稳定的NoZ一N积累川.然而,在这些影响因素当中,底物浓度与污水水质有关而不宜作为运行控制参数;当原水水温不高时,控制水温难以实现也不经济;调节pH也需通过投加药剂来实现,在经济上也不利;因此,选择DO浓度作为控制参数进行研究是合适的,l试验1.1试验装置试验采用有机玻璃CAST反应器模型,总体积约100L,有效容积72L,其中生物选择器容积约为总容积的1l/O,反应器的运行由定时器自动控制,根据需要对进水、曝气、回流、沉淀各过程的启动、停止时间进行调整.整个试验过程均在室温下进行,进水由蠕动泵供给;曝气气源由空气压缩机提供,采用粘砂块曝气头,由转子流量计控制气量.生物选择器设立搅拌器,提供混合作用.试验每周期进水3h,非限制性曝气(边进水边曝气)sh,缺氧搅拌lh,沉淀lh,排水lh,共sh,每天3个周期.混合液回流量为进水流量的1.3分析项目及方法水样分析项目中NH4干一N采用纳氏试剂光度法;NO;一N采用察香草酚分光光度法;NO:-一N采用N一(1一奈基)一乙二胺光度法;COD采用SB一3型快速测定仪;DO、pH采用WTWMulti3401多功能在线测定仪,SV、SVI、M烧S均按家环保局发布的标准方法测定〔’」.2结果与分析2.1污泥的培养和驯化本试验以北京市高碑店污水处理厂曝气池回流污泥为种泥,进行培养驯化,历时2个月,前一个月采用瞬时进水,限制性曝气,当M璐S达到400()左右时,按试验方案进行运行.其间,定期采样检测出水水质,当出水COD低于50m岁L,氨氮去除率达90%以上时结束驯化2.2结果和讨论本研究中采用了5个溶解氧水平(本文DO浓度均指CAST反应器主反应区内混合液的溶解氧浓度),即:p(DO)分别为0.3、0.5、1.0、2.0、4.om岁L,每一个溶解氧水平下都待系统运行稳定一段时间后才切换到另一个溶解氧水平进行运行,系统内M岱S维持在3800一400Om岁L图2描述的是不同DO浓度下的系统运行结果,Do在0.3m酬L左右时,系统平均亚硝化率(NO:一N/(NO:一N+N03一N)xlX()%)可达75.7%,氨氮平均去除率为91%;DO升至1.om岁L左右后,系统亚硝化率逐渐下降直至维持在一个稳定的值35.7%附近,与前段相比约降低了一半,平均氨氮去除率则增加到97%;而当DO从1.om岁L变化到0.sm梦L后,亚硝化率又逐渐回升,到系统运行稳定时在80.5%左右.DO增加到2.om岁L后,亚硝化率迅速跌落到19.8%左右,而氨氮去除率则接近100%;最后阶段DO水平为4.om岁L,此期间内亚硝化率锐减到不足3%,氨氮则几乎完全去除.图3中总结了各溶解氧浓度下系统稳定运行时亚硝化率、氨氮哈尔滨工业大学学报第37卷去除率和污泥指数(Svi)的平均值,其中误差线为各参数值的标准误差.可以看出DO在0.5m扩L左右时,系统亚硝化效率达到最大;当DO《0.sm留L时,氨氮去除率和亚硝化率均有下降,此时,溶解氧浓度成为硝化过程的限制因素;当DO1.om岁L时,系统亚硝化率迅速下降到50%以下,氨氮则几乎完全去除;当DO超过2.0m岁L以后,亚硝化率逐渐趋向于零SVI平均值在户(DO)=1.om酬L时最低,为97mUg;在川DO)二0.3时最高,为134mUg.需要说明的是,各个DO水平下系统对COD的去除率均达到80%以上,出水COD在50m岁L以下.择器内创造出的环境有利于絮状细菌的繁殖,而抑制丝状菌的增长毛”“伙从而在一定程度上避免了污泥膨胀的发生.为了比较不同DO下系统内氮的转化,从DO的质量浓度为0.3、0.5、1.0、2.om留L四个水平下分别选出一个运行稳定具有代表性的周期的数据进行比较.图4一6分别为4个周期中曝气阶段内的NH4+一N、NO3一N、NO:一N质量浓度随时间的变化,4个周期的进水氨氮质量浓度均在68m酬L左右.ǎ一1·切日à\(21铸HZà·进水NH犷一NoSVI`NH犷一N去除率。亚硝化率寡2刀m夸t4.om袭10003mglJ户归尹产,泪沪。溶解氧质量浓度101刀gL1asm月花、、沁。。、oo钱2掌沐份滚舞昏0060804020胜,..闷`l闷wel月esar,806O乙!铸H之厂林爪l}*队}飞户才\二冷价丫0501印150t/min20()2503印4020008060。、:.二上如~~二~.~日以010.’...’’.一+../…碑`…,’.图4不同DO下一个周期内曝气段NH;`一N变化图2203040506()周期哟、不同DO下的试验结果16l4l2l0一氦氮去除率一.一亚硝化率-,卜-SVI叨加008060ǎ一`·汕已é\八z!日z)d书泪ǎ一曰·汕已à沐之l巴H之àdǎùL皿。目日à\一A淆804000806040加冰、冬淡砌磁减等汉谬苦2345050p(Do)/(mg·-Ll)l阅15