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第４２卷第２期北京工业大学学报Ｖ〇１．４２Ｎｏ．２２０１６年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＢＥＩＪＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１６ＳＢＲ短程硝化工艺的启动及稳定运行适宜ＤＯ探究卞伟，李军，王盟，侯爱月，张舒燕，阚睿哲，王文啸（北京工业大学建筑工程学院，北京１００１２４）摘要：在温度２１￣２３１Ｃ时，通过考察溶解氧（ＤＯ）对短程硝化快速启动的影响发现，Ｐ（Ｄ０）为０＿２５￣Ｉ．２５ｍｇ／Ｌ时均能启动短程硝化，其中０．２５￣０．７５ｍｇ／Ｌ属于实现短程硝化快速启动的／＾（ＤＯ）范围；ｐ（ＤＯ）为０．２５￣０．５０ｍｇ／Ｌ与０．５０－０．７５ｍｇ／Ｌ对快速启动的效果相当，主要是因为当ｐ（ＤＯ）为０．２５￣０．５０ｍｇ／Ｌ时，虽然氨氧化菌（ＡＯＢ）的竞争优势更加显著，但是ＡＯＢ自身利用基质倍增所需的时间却会增大．在短程硝化的运行阶段，当ｐ（ＤＯ）较高（１．５０￣１．７５ｍｇ／Ｌ）时，可以通过间歇性大幅降低ｐ（ＤＯ）至０．５０－０．７５ｍｇ／Ｌ的方法实现短程硝化的长期稳定运行．对稳定运行后期的污泥样品进行微生物分析，总细菌通用引物分析结果表明：Ａ０Ｂ、亚硝酸盐氧化菌（ＮＯＢ）占总细菌的比例分别为２２．５０％、３．７５％，其中，亚硝化单胞菌属（／ＶｔＶｏｓｏｍｏｎａｓＳｐ．）是ＡＯＢ的优势菌属，比例高达总细菌的１７．５０％．关键词：溶解氧；短程硝化；快速启动；稳定运行；分子生物学中图分类号：Ｘ７０３．１文献标志码：Ａ文章编号：０２５４－００３７（２０１６）０２－０２６９－０８ｄｏｉ：１０．１１９３６／ｂｊｕｔｘｂ２０１５０４００７６ＳｕｉｔａｂｌｅＤｉｓｓｏｌｖｅｄＯｘｙｇｅｎ（ＤＯ）ｆｏｒＳｔａｒｔｕｐａｎｄＳｔｅａｄｙＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＳＢＲＰａｒｔｉａｌＮｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓＢＩＡＮＷｅｉ，ＬＩＪｕｎ，ＷＡＮＧＭｅｎｇ，ＨＯＵＡｉｙｕｅ，ＺＨＡＮＧＳｈｕｙａｎ，ＫＡＮＲｕｉｚｈｅ，ＷＡＮＧＷｅｎｘｉａｏ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎＳＢＲｐｒｏｃｅｓｓ，ｒａｐｉｄｓｔａｒｔｕｐｏｆｐａｒｔｉａｌｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗａｓｎｏｔｏｎｌｙａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｙｃｌｅｓｎｅｅｄｅｄｆｏｒｓｔａｒｔｕｐ，ｂｕｔａｌｓｏｗｉｔｈｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｉｍｅ（ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅ）ｏｆｅａｃｈｃｙｃｌｅ．Ｗｈｅｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ２１－－２３＾，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎ（ＤＯ）ｏｎｐａｒｔｉａｌｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔＤＯｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ０．２５￣１．２５ｍｇ／Ｌｗａｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｓｔａｒｔｕｐｏｆｐａｒｔｉａｌｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｗｈｉｃｈｐ（ＤＯ）ｏｆ０？２５？７５ｍｇ／Ｌｗａｓｓｕｐｅｒｉｏｒｆｏｒｒａｐｉｄｓｔａｒｔｕｐ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐ（ＤＯ）ｏｆ０■２５？０．５０ａｎｄ０．５０？０．７５ｍｇ／Ｌｏｎｒａｐｉｄｓｔａｒｔｕｐｏｆｐａｒｔｉａｌｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｗｅｒｅｆａｉｒ，ｍａｉｎｌｙｂｅｃａｕｓｅｗｈｅｎｐ（ＤＯ）ｗａｓ０．２５￣０．５０ｍｇ／Ｌ，ａｌｔｈｏｕｇｈｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆＡＯＢｗａｓｍｏｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ，ｄｏｕｂｌｉｎｇｔｉｍｅｏｆＡＯＢｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｐａｒｔｉａｌｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｗｈｉｃｈｐ（ＤＯ）ｗａｓａｂｏｕｔ１．５０？１．７５ｍｇ／Ｌ，ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍｓｔｅａｄｙｏｐｅｒａｔｉｏｎａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｒｅｄｕｃｉｎｇｐ（ＤＯ）ｔｏ０．５０￣０．７５ｍｇ／Ｌａｔｉｎｔｅｒｖａｌｓ．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｙｗａｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｌｕｄｇｅｓａｍｐｌｅｔａｋｅｎｆｒｏｍｓｔｅａｄｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ．ＲｅｓｕｌｔｓｏｆｇｅｎｅｒａｌｐｒｉｍｅｒｓａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆＡＯＢａｎｄＮＯＢｉｎｔｏｔａｌｂａｃｔｅｒｉａｗａｓ２２．５０％ａｎｄ３．７５％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓｓｐ．ｗａｓｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｂａｃｔｅｒｉａｌｇｅｎｕｓｉｎＡＯＢ，ａｎｄｉｔｓｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｂａｃｔｅｒｉａｗａｓ１７．５０％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎ（ＤＯ）；ｐａｒｔｉａｌｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｒａｐｉｄｓｔａｒｔｕｐ；ｓｔｅａｄｙｏｐｅｒａｔｉｏｎ；ｍｏｌｅｃｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｙ收稿日期：２０１５－０４－２４基金项目：国家科技重大专项资助项目（２０１４ＺＸ０７２０１￣０１１）；北京工业大学研究生科技基金资助项目（ｙｋｊ－２０１３－１０４５９）作者简介：卞伟（１９８９—），男，博士研究生，主要从事污水深度脱氮、污水资源化利用方面的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇＺｈ〇ｕｂｗ＠１２６．ｃｏｍ２７０北京工业大学学报２０１６年无论是异养型的短程脱氮工艺还是自养型的脱硼（Ｈ３Ｂ０３）０．２ｍｇ／Ｌ，锰（ＭｎＣｌ２＿４Ｈ２０）０．２ｍｇ／Ｌ，氮工艺，短程硝化都是至关重要的环节，因此如何实锌（ＺｎＳ０４？７Ｈ２０）０．２ｍｇ／Ｌ，铜（ＣｕＳ０４？５Ｈ２０）现短程硝化的快速启动和稳定运行已成为污水处理０．１ｍｇ／Ｌ＾（ＭｇＳＯ４，７Ｈ２Ｏ）０．１ｍｇ／ＬＫＮｉＣｌ２＿领域的热点问题．目前，通过高温、低溶解氧（Ｄ０）６Ｈ２０）０．２ｍｇ／Ｌ，钴（Ｃ〇Ｃｌ２．６Ｈ２０）０．３ｍｇ／Ｌ．反应条件实现稳定的短程硝化已经得到了中外学者的一器内的接种污泥取自北京某污水处理厂曝气池，其致认可［１＿３］，但是，实际工程中，通过升高温度来实现硝化性能良好，／值在〇．７左右，ＳＶＩ值在９０左右，短程硝化并不可取，而由于自控技术的发展趋于成实验过程中ＭＬＳＳ控制在３５００ｒａｇ／Ｌ左右，温度为熟，使得通过ＤＯ控制实现短程硝化具有较高的可２１为７．９￣７．２．行性？短程硝化实现的关键是将硝化过程控制在揽拌装置ｎｏ２阶段，硝化出水中亚氮的积累率ｎａｒ是体现短ＤＯｆｔ头ｐＨｆ木头程硝化效果最直观、最有效的指标，其中ＮＡＲ＝－ｎＮＯｆＡＮＯｆ＋ＮＯ／），ＮＯ”Ｎ（Ｖ均是指由Ｎｉｌ：氧化取样Ｉ卜：义：）：缚：ｐ加热择而来的部分．低ＤＯ质量浓度能实现稳定的短程硝化已经毋［ＪＵ庸置疑，但是关于ｐ（ｄ〇）范围的报道还存在－定的■ＨＨｈ■差异：Ｂａｌｍｅｌｌｅ等４和Ｌａａｎｂｒｏｅｋ等认为ｐ（ＤＯ）＾｜＾应该不高于ｍｇ／Ｌ；张朝升等［６］报道的ｐ（ＤＯ）上限为１．０ｍｇ／Ｌ；ＲＵｉｚ等！７１指出实现短程硝化所需的ｐ（ＤＯ）应在１．４ｍｇ／Ｌ以内？另外，在现有文献报道出／Ｃ口曝气水浴槽＊［８？，ＳＢＲ工艺中关于短程硝化的快速启动考虑比较多的是完成短程硝化所需的周期数，而缩短的图１实验装置示意图硝化时间（硝化速率的提高）对快速启动的积极作ｄ＿ｉｎｇｄｅｘｐｅｎｍｅｎｕｄｄｅｖｉｅｅ用往往不被量化甚至忽略．关于短程硝化的稳定运１．２实验方案行一般通过控制较低的Ｐ（Ｄ〇）来实现，而低Ｐ（Ｄ〇）本实验中采用亚氮积累率ＮＡＲ作为评价短程导致的效率降低问题同样需要考虑．因此在上述背硝化启动完成与长期稳定运行效果的重要指标．同景下，研究丨）〇对短程硝化的快速启动及稳定运行时，短程硝化长期稳定运行以期在维持较高水平的的影响非常有必要．本实验将着重考察短程硝化快亚氮积累率的前提下，最大限度地提高运行的速启动的最适宜Ｐ（Ｄ０）；在此基础上，在ｐ（Ｄ０）较ｐ（Ｉ）（）），缩短硝化时间，提高处理能力．高时（１．５０￣１．７５ｍｇ／Ｌ），通过采取间歇性大幅度实验主要分为２部分．第１部分通过考察不同降低ｐ（ＤＯ）的方法成功实现了短程硝化的长期稳Ｐ（ＤＯ）对短程硝化启动的影响，确定短程硝化快速定运行．启动的最适宜ｐ（Ｄ０）范围，包括Ａ（０．２５￣ｉ实验材料与方法〇．５０ｍｇ／Ｌ）Ｊ．（〇．５０－０．７５ｍｇ／Ｄ．Ｃ（０．７５－１．００ｍｇ／Ｌ）、Ｄ（１．００￣１．２５ｍｇ／Ｌ）、Ｅ（１．２５￣１．１实验装置１．５０ｍｇ／Ｌ）５个不同ｐ（ＤＯ）范围，以亚氮积累率达实验装置主要由ＳＢＫ反应器、定时搅拌器、ＤＯ到９０％指示短程硝化启动的完成，每隔１〇个周期探头、ｐＨ探头、水质分析仪（ＷＴＷ）、恒温水浴槽、力卩测定一次亚氮积累率ＮＡＲ和硝化时间则启动所热棒、精确曝气装置等组成（见图１）．其中，ＳＢＲ反需总时间的计算公式为：：Ｔ＝１０ｘ（０．５＾＋？２＋…＋应器由有机玻璃制成，为立方体结构，总有效容积为５？？），其中，ｒ为总时间４、《２、分５．２Ｌ，长、宽、高分别为１８、１２、２４ｃｍ．进人反应器别为各次测量确定的硝化时间；ｎ根据ＮＡＲ的变化的实验废水为人工配置，氨氮（ＮＨ４Ｃ１）质量浓度为确定；总周期数应为１〇（〃－１），以１〇个周期为一７０叫几；碱度（０３（：０３）为５００１＾几；磷（］〇１２？０４）的组，各组相应的曝气时间分别为、…人由硝质量浓度为２ｍｇ／Ｌ，实验废水中添加适量营养液以化时间、污泥浓度以及氨氮浓度确定各测量周期的提供体系内微生物的生理活动所需的微量元素，各硝化速率１；，２；＝广（腿４＋）／（／？（１＾１＾）＼（）．第２部分组分的质量浓度分别为：铁（ＦｅＳ＜Ｖ７Ｈ２０）１ｍｇ／Ｌ，选取ｐ（ＤＯ）为１．５０￣１．７５ｍｇ／Ｌ进行短程硝化的长第２期卞伟，等：ＳＢＲ短程硝化工艺的启动及稳定运行适宜ＤＯ探究￡７１＿期运行，根据运行效果，采取间歇性大幅度降低ｉｏ＾Ｄ＋Ｅｐ（ＤＯ）（具体ｐ（ＤＯ）借鉴第１部分的实验）的方法９（＞－一—｜以期实现短程硝化的长期稳定运行．同样，每隔１〇＃７０－个周期测定一次亚氮积累率ｎａｒ和硝化时间卜并Ｉ；６０－Ａｙ＇＇计算相应的硝化速率〃．采集长期稳定运行后期的Ｉ／／／．＾泥样进行微生物定量分析，为后续的理论研究提供舊进一步的依据．１．３常规分析项目与方法１少「，，，，，，ＩＮＨ／：纳氏试剂分光光度法；Ｎ０２＿：Ｎ－（１－萘基）－０２０４０二８０１００１２０周期乙二胺光度法；Ｎ０３＿