低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累的动力学研究

SBR孙洪伟1,　彭永臻1,　魏东洋2(1.北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室,北京100124;2.环境保护部华南环境科学研究所,广东广州510655)　　　:　严格控制试验条件,以缺氧/厌氧UASB预处理的实际垃圾填埋场渗滤液为研究对象,考察了低温条件下SBR反硝化过程中亚硝态氮的积累。结果表明:在温度为13.5～15.5℃的低温条件下,对于4种不同的NO-3-N初始浓度(64.9、54.8、49.3、29.5mg/L),NO-2-N均实现了明显积累,最大积累浓度分别为37.8、21.5、25.2、18.9mg/L。在反应过程中,ORP曲线先后出现“硝酸盐膝”和“亚硝酸盐膝”两个拐点,指示NO-3-N和NO-2-N还原反应的结束。对于有明显亚硝态氮积累的反硝化过程,仅以NO-3-N作为反硝化速率的单值函数是不准确的,应以总氧化态氮(NO-x-N=NO-2-N+NO-3-N)计,如仅以NO-3-N为底物,则应定义为“名义反硝化速率”。　　:　垃圾渗滤液;　SBR;　反硝化;　低温;　亚硝态氮积累:X703　　:C　　:1000-4602(2011)05-0099-05　　:“”(2006BAC19B03);　(PXM2008014204050843)DynamicsofAccumulationofNitriteNitrogenduringDenitrificationinSBRatLowTemperatureSUNHong-wei1,　PENGYong-zhen1,　WEIDong-yang2(1.KeyLaboratoryofBeijingforWaterQualityScienceandWaterEnvironmentRecoveryEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China;2.SouthChinaInstituteofEnvironmentalSciences,MEP,Guangzhou510655,China)　　Abstract:　Underthestrictly-controlledexperimentalconditions,theaccumulationofnitritenitro-genduringthedenitrificationofactuallandfillleachatewhichwaspre-treatedbyanoxic/anaerobicup-flowanaerobicsludgebed(UASB)wasinvestigatedinalab-scalesequencingbatchreactor(SBR)atlowwatertemperatures.TheexperimentalresultsshowthatatfourdifferentinitialNO-3-Nconcentra-tionsof64.9,54.8,49.3and29.5mg/L,anobviousaccumulationofnitritenitrogenisachievedinSBRundertheconditionsoflowerwatertemperatureof13.5to15.5℃.Themaximumaccumulationconcentrationsare37.8,21.5,25.2and18.9mg/Lrespectively.Duringtheaccumulationofnitriteni-trogen,twobreakpointsof“nitrateknee”and“nitriteknee”ontheoxidationreductionpotential(ORP)profileindicatethatthenitratereductionreactionandnitritereductionreactionarecompleted,respective-ly.Forthedenitrificationwithobviousaccumulationofnitritenitrogen,itisnotaccuratethatnitrateni-trogenisonlyusedasthesoleparameterofthedenitrificaionrate.Thenitratenitrogenplusnitritenitro-·99·第27卷　第5期2011年3月　　　　　　　　　　　　中国给水排水CHINAWATERWASTEWATER　　　　　　　　　　　　　Vol.27No.5Mar.2011genshouldbeused.Itshouldbenamedasnominaldenitrificaionratewhennitratenitrogenisusedastheonlyutilizablesubstrate.　　Keywords:　landfillleachate;　sequencingbatchreactor(SBR);　denitrification;　lowtemper-ature;　nitritenitrogenaccumulation　　(NaR)、(NiR)、(NoR)(N2oR),N2[1],,(rRed,NO-2-N),NO-3-N(rRed,NO-3-N),NO-2-N,[2]。,,、[2～6]。Betlach[5],,,,,。Martienssen[6]Alcaligenes(),Al-caligenes,,;Alcaligenes、,,。Martienssen[6],。Kone[7],//,。Requa[3]。ORP。SBR/UASB,SBR,13.5～15.5℃,NO-2-N,3:①(13.5～15.5℃),;②ORP“”(Nitrateknee)“”(Nitriteknee)、;③。1　试验材料与方法1.1　SBR/UASB,/UASB/,SBR/。SBR:NH+4-N=111.5～250mg/L,COD=517.2～934.2mg/L,pH=8.15～8.63。1.2　SBRSBR,,200mm、210mm、500mm、9L。4,100mm。。SBR:、※(,)※(,)※、※。:SBR,。:①,,C/N5～6;②NO-2-N0.5mg/L、NH+4-N0.12mg/L。1.3　(100mL),0.45μmMillipore,105℃2h,(MLSS),600℃2h,(MLVSS)。,NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N,DO、ORPpH·100·第27卷　第5期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　、。2　结果及分析2.1　NO-x-NORP,116d,SBR/。,13.5～15.5℃4NO-3-N(64.9、54.8、49.3、29.5mg/L),SBRNO-2-NORP,64.9、29.5mg/L1。1　NO-3-N,SBRNO-3-N、NO-2-NORPFig.1　VariationsofNO-3-N,NO-2-NandrelativecharacteristicofORPfordifferentNO-3-NinitialconcentrationduringdenitrificationofSBR,13.5～15.5℃,4NO-3-N,,NO-2-NNO-3-N,NO-3-N,NO-2-N,。4,3、2、12.5h,NO-2-N,37.8、21.5、25.218.9mg/L。,SBR,。,ORPNitratekneeNitriteknee。NO-3-NNO-2-N,ORPNitratekneeNitriteknee[8～12]。,,SBRORPNi-tratekneeNitriteknee。,NO-3-N、NO-2-N,ORPNitratekneeNitriteknee,NO-3-N、NO-2-N,NO-2-N。ORP。NitratekneeNitritekneeORPORPNO-3※NO-2、ORPNO-2※N2。ORPNO-3※NO-2Nitrateknee,,rRed,NO-2-NrRed,NO-3-NNO-2-N,NO-x-N(NO-3-N+NO-2-N),NO-3-N※NO-2-N、NO-2-N※N2,NO-3-N‖NO-2-N、NO-2-N‖N2(E)ORP。ORPNO-2※N2NitratekneeNitriteknee,NO-3-N(5mg/L),NO-2-N,ORPNO-2※N2NO-2-N‖N2E。,ORP。,Nitriteknee,ORP,,1NitritekneeORP。:,,ORP,。　E=E0-2.303RTnFlg[Red][Ox](1)　E0———　n———　R———·101·孙洪伟,等:低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累的动力学研究第27卷　第5期　T———　F———　[Red]———　[Ox]———,,,ORP。,NO-3-N、NO-2-N[1],ENO-2/NO-3EN2/NO-20.430.956V,,NitratekneeNitriteknee,ORPNO-3※NO-2ORPNO-2※N2。2.2　,,rRed,NO-2-N=rRed,NO-3-N。,(、、),。,,,,。,,,,。,。,,,,。rDN,Monod[1]:　rDN=kSKS+S(2)　rDN———,mg/(L·d)　S———NO-3-N,mg/L　k———,d-1　KS———,mg/L,,,,,rDN:rDN=f(S)(DO、)。1,NO-3-N,NO-2-N,“”。,,rDN。,:①(NO-2-N+NO-3-N);②NO-3-N,“”,“rDN”。3　亚硝态氮积累的微生物机理,,(1.7～2.7),。,:①　。Betlach[5]Fla-vobactiumsp.P.fluorescens,P.fluores-cens,,,,。Flavobacertiumsp.,。,。Mar-tienssen[6]3,AAlcaligenes,,,,;BAcinetobacter,,,,,;CAl-caligenes、,,。A、C,。CAl-·102·第27卷　第5期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　。②　。Kone[7],,。,,。Wilderer[2],,,。,,//。/SBR,。③　Wilderer[2],。a.;b.,;c.Bock,Nitrobactersp.NO-3-N※NO-2-N,,。4　结论SBR,NO-2-N,0.117、0.136、0.2350.068gN/(gVSS·d),ORPNitratekneeNi-tritekneeNO-3-N、NO-2-N。,NO-3-N,。Alcaligenes,、,,。:[1]　MetcalfEddy.WastewaterEngineering:TreatmentandReuse(5thed)[M].Boston:McGraw-HillInc,2003.[2]　WildererPA,JonesWL,DauU.Competitionindeni-trificationsystemsaffectingreductionrateandaccumula-tionofnitrite[J].WaterRes,1987,21(2):239-245.[3]　RequaDA,SchoederED.Kineticsofpacked-beddeni-trification[J].JWPCF,1973,45(8):1696-1707.[4]　BdaszczykM,MycielskiR,DeptuchHJ,etal.Effectofvarioussourcesoforganiccarbonandh