DO和pH作为SBR硝化终点参数试验研究姚瑞珍

DO和pH作为SBR硝化终点参数试验研究姚瑞珍`周国胜`张杰`刘年丰2(1黄石理工学院环境科学与工程学院,黄石435003;2华中科技大学环境科学与工程学院,武汉430074)摘要为更好地实现BSR脱氮在线模糊控制,以生活污水为研究对象,通过改变味气童、氛氮负荷等因素,研究以)和pH作为好氧峭化过程终点控制参数的特点。结果表明:曝气1过大时,以〕曲线不能明显反映出好氧峭化终.点;曝气量在0.16~0.8m3h/范围内时,SBR好氧稍化阶段出现两次跃升,分别指示异氧菌降解有机底物的结束和自氧菌降解氮氮的终点。pH在7.5~8.2之间,有机物降解至难降解时pH出现极大值,随着峭化反应的进行直至峭化结束,pH不断下降并出现极小值,然后pH快速上升或维持不变。关健词序批式活性污泥法好氧峭化氮氮负荷IX〕pHSBR的优点在于能够根据底物的去除情况,灵活地改变反应时间。目前简易快速的有机物、氨氮、硝态氮的传感器尚未问世,SBR能耗主要集中在好氧段,过量曝气不仅浪费能量,而且不利于微生物的生长。YaunZG等川基于环境变量基础上提出拐点判断控制策略。高景峰等〔2一们对SBR去除有机物、好氧硝化、反硝化过程中以〕、pH、(〕RP的变化规律做过研究,并取得一定的效果。本文针对不同氨氮浓度、曝气量,对比研究以〕和pH作为SBR硝化终点的间接控制指标,为实现在线模糊控制奠定基础。1试验材料与方法1.1试验装置与工艺流程试验装置如图1,反应器高28cm,直径22cm,总有效容积12L,采用鼓风曝气,用转子流量计调节曝气量,并根据以〕和pH变化规律在一定时间间隔取样,为了更清楚地反映好氧硝化过程同时节省外加碳源,SBR反应器的运行方式为:瞬间进水搅拌(反硝化)一曝气(好氧去除有机物、硝化)一静置沉淀一出水。1.2检测项目及分析方法MLSS(滤纸称量法);COD(重铬酸钾法);NH3一N(纳氏试剂分光光度法);NOa-一N(察香草酚分光光度法);pH,以〕(均采用在线监测仪)。1.3试验水质试验以生活污水作为BSR反应器的进水,维持此进水浓度培养驯化污泥数周后进行试验。水温在...二二二二二二二二二二二二二二(干寻寻OOOOOOO白白OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOl弓二二:::C)33311刀传感器2以)侧定仪3pH传感器4pH侧定仪5搅拌器6压缩空气7空气转子流t计8.气器9排水口10排泥口图1SBR试验装t(23士2)oC,投加NaHCq调节pH,投加NH;CI来调节氨氮负荷。污泥取自某城市污水处理厂二沉池回流污泥,经过接种,驯化后进行试验。1.4试验方案维持污泥浓度MLSS约4000mg/L,维持CO跳r浓度一定,改变进水氨氮浓度,分别进行了3种不同浓度的冲击试验,考察以〕、pH在SBR好氧硝化过程的变化规律,并将其确定的好氧硝化终点与实际CO残r、氨氮检测比较;在3种不同曝气量下,观察以〕、pH变化规律,分析以)、pH作为好氧硝化终点参数的特点。2结果与分析2.1一个反应周期以〕、pH变化规律由于主要考虑好氧硝化过程中以〕、pH的变化规律,因此本文将SBR反应工序中反硝化部分的数162给水排水vd.33增刊2加,DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2007.s1.074据绘制于图中,每次好氧时间从40min开始。好氧段的反应时间是尽量使反应进行完全。选择进水氨氮浓度为35mg/L的典型图见图2,图3为pH及dpH/dt导数图,进水氨氮为80mg/L、136mg/L的IX〕、PH变化规律见图4、图5。~Dose`尸pH;.}987毛,了,尸,沙目了,声,一之之犷犷,,,.....4035253020151050é锄写侧理时间加in图2进水NH3一N35吨/L,曝气tQ=0.3耐/h好氧硝化过程中Olb、NH3一N、N衡一N的变化以及对应的以〕、pH变化规律8.2r-击一PH8180”78工d77767.50.015馨::二入甲一oo岛犷喃801X()120140l6()18(时间m/lnfng/L时pH、dpH/山的变化规律182时间lmin图5进水NH3一N浓度为136mg/L好氧硝化过程中以)、pH的变化规律曲线的变化特点是:首先在C以厌)的去除pH由进水7.57不断上升至第20而n的7.68,这是因为异氧微生物对底物的代谢并转化为Cq,以入溶解在水中导致pH下降,但曝气不断地将仪入吹脱,从而导致pH上升。凡m等圈在交替好氧一缺氧优化脱氮系统中得出dPH/dt一。极值点可以较好地指示有机物的去除和硝化的终点。Yu等困得出利用pH微分曲线可较好地识别硝化终点。pH出现转折点,见图3中pH导数的箭头①,随着曝气的不断进行,pH开始从7.68不断下降,(见图2),这是因为硝化开始不断产生H+,pH的下降一直持续至105而n的7.62,此时硝化反应已经基本结束或停止,(见图2中pH曲线和图3中pH导数的箭头②)。然后,pH迅速上升然后维持不变或在硝化结束时就维持不变。pH迅速上升是因为碱度含量大于硝化所需,曝气吹脱以飞所致。随着进水氨氮浓度的增大,无法满足硝化所需碱度(见图5),使得反应结束时还有23mg/L氨氮剩余,此时用pH曲线来指示硝化终点不明确。从图2、图4和图5可以看出,由于进水中有机物的含量一致,所以去除CO氏的时间大都集中在50~65min,pH、以〕曲线出现转折的时间与CO及r结束的时间十分吻合。当进水氨氮浓度分别为35mg/L、80mg/L,对应着硝化结束的时间为105min、165min。pH、以)转折点出现的时间也有105min增至165min,正确指示了硝化的结束。氨氮没有剩余,反应进行完全。当氨氮浓度为136mg/L时,在第205min时pH没有出现上升的转折点,而是保持水平基本不变,这是碱度不足所致,此时氨氮去除已经结束,但氨氮有剩余。结合以)曲线可以正确指示硝化反应的终点。2.3不同曝气量IX)、pH变化分析二dlǐUO产只,声6咤O丹ù1001月了,沙,,J进水NH3一N35“l,oo劝巾H11卜卜瞬冲抽锰三ù00OL一一``曰```曰``法司406080100120l40l60l8020()220240时间m/in图4进水NH3一N浓度为80mg/L好氧硝化过程中以〕、pH的变化规律2.2进水氨氮负荷冲击IX〕、pH变化分析恒定曝气量Q一0.3时h/,好氧硝化过程中pH给水排水vol.33增刊200,163~`~-.~~~......~....丫犷以〕曲线及其微分曲线见图6,在硝化反应过程中出现两次拐点,分别指示有机底物CO联r的去除和硝不长洁束的终点z[]。不同曝气管下田、pH变化见图7、图8。维持氨氮浓度在35rl官L,从图7、图2、图8可以看出,随着曝气量的增加,仪皿)的去除时间不断的减少,从80而n减少到55而n;硝化过程中仪)浓度也在不断增加,但曝气量0.3耐/h和0.8耐h/在硝化过程中IX〕浓度较为接近。随着曝气量的增加,硝化反应速率不断加快,3种曝气量条件下的硝化速率分别为:0.07吨N践一N/(gMI泛石·而n),0.135哩N践一N(/gMI袋·而n),0.159gnrN践一N/(gMI乏巧.而n),当曝气量为0.8耐h/,硝化速率增长较慢,其速率为0.16耐h/和0.3耐h/的2.27倍和1.18倍。曝气量0.16耐h/、0.3mah/的硝化结束时间分别为165min、105min。但曝气量达到0.8耐h/,11〕曲线指示硝化终点不明确(见图8),因为曝气量过高,硝化过程中IX〕就越接近饱和值,以〕上升的余地不大,不利于终点的判断,此时,由于碱度适宜,可以结合pH曲线来判断硝化反应的终点。8「__.____:}一二..··……!:.:鲁4t,’·……’{:t::8}`二:!;;一’护一“`…““……`一`肖::飞岔亩气扩依六贫喃产宙偏。时间m/in图8曦气tQ二0.8m3/h好氧硝化过程中田、pH的变化规律3结论(l)在碱度适宜的范围内pH曲线可以正确指示CO氏r的去除和硝化反应的终点;在碱度不足时,应结合L发)曲线来综合判断硝化反应的终点。通过pH曲线还可判断体系的碱度条件是否适宜。(2)(D〕在好氧硝化过程中出现两个拐点,可以正确指示有机物的去除和硝化的结束;但曝气量过大时,以〕跃升的现象不明显,不利于终点的判断,此时应结合pH曲线来综合判断。(3)在碱度、曝气量适宜的条件下,pH和以〕及其微分曲线均能可靠判定好氧硝化的终点。参考文献刀邓2420161208住众仓以众仓勺、OOP。飞6()80100120140160180时间m/in好氧硝化过程中以)、d以〕/dt的变化规律,8281807978”7675+1洲〕去pHYuanZG,KelleJ,aLntROPtimizationandoCntorlofNitorgenRemovalAetivatdelSu龙ePoreess:AReviewofReeent)veloP-ment.IWA一ICAPreli而naryDraftofSTRaPrt2.2001:0~14高景峰,彭永臻,王淑莹.以)和ORP与SBR法硝化反硝化的相关关系.哈尔滨建筑大学学报,2002,35(1):61~65高景峰,彭永臻,王淑莹.SBR法去除有机物、硝化和反硝化过程中的pH变化规律.环境工程,2001,19(5):21~24高景峰,彭永臻,王淑莹.以pH作为SBR法硝化过程模糊控制参数的基础研究.应用与环境生物学报,2003,9(5):549一553KimH,Hao0J.pHadno元dation一R司uetionOPtentialC匕ntorltSartgeyforOPtimiaztionofNitrogenRemovalinAlteanrti吧Aeorbie一八刀。元eSyst呱WaternEviornmentResaereh,2001,73(1):95~101YuRF,LiawSL,hCa吃CN,etal.Appl扒昭Real一TimeoCntorltoEnhaneethePeformarneeofNitrogenRemovalintheoCntinu-ou-sFlowSBRySst呱Wat豁Tech,1998,38(3):271~280飞执流流茹茹毓毓旅蔽兹漏时间加in图7睡气量Q~。.16m3/h好氧硝化过程中OD、pH的变化规律&电话:(07一4)6567656E一~l:[e-mail]收稿日期:2006一08一15修回日期:2007一03一16164给水排水v川.33增刊2007