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ao生物脱氮工艺运行方式的比较研究 生物脱氮过程主要由两个阶段完成。通过硝化作用将氨氮转化为硝化作用，然后通过反硝化作用将亚硝酸盐转化为水中的氧气。在硝化作用阶段，将氨氮转化为亚硝酸盐（no-2-氮），并从亚硝酸盐（nit）转化为亚硝酸盐（no-3-氮）。硝化作用的最终产物是亚硝酸盐，硝化作用以亚硝酸盐为电子受体。短程硝化抗硝化生物脱氮的基本原则是将硝化作用控制在亚硝酸盐阶段，防止进一步硝化no-2-硝基，并直接反硝化。与传统的生物脱氮工艺相比，短程硝化抗硝化生物脱氮工艺可以避免将硝化作用亚硝酸盐氧化为亚硝酸盐，并避免将硝化作用亚硝酸盐转化为亚硝酸盐。因此，理论上，大约可以节省约25%的预硝化反应，大约40%的反硝化反应可以减少污泥的生成量，降低硝化作用的耐碱性，缩短反应时间，相应地减少30%40%的反应体积。这是由于短期硝化反硝化生物脱氮技术的上述优点。近年来，该技术已成为水处理领域的研究重点和热点。 研究发现高游离氨(FA)浓度、高pH值、高温(>28℃)、低DO浓度等因素可抑制硝酸菌增殖或活性,从而造成亚硝酸菌在硝化系统中占优势,实现短程硝化.由于一般生活污水的氨氮浓度相对较低(<100mg/L),进水pH值一般在7.0～7.8之间变化,一般不会出现高游离氨浓度和高pH值情况,虽然生活污水水温随季节性变化,但平均水温维持在20℃左右,因此,实现连续流A/O工艺的短程硝化难度很大,国内外在此方向上的研究基本处于空白.本试验基于短程硝化反硝化和全程硝化反硝化生物脱氮理论的不同,应用中试试验装置处理实际生活污水在常温下实现A/O工艺短程硝化反硝化的基础上,从供氧量、总氮去除率、污泥特性和反应机理等方面详细研究了短程/全程硝化反硝化的不同之处和存在的问题,以及它们之间相互转化所需注意的问题,从而为污水处理厂的运行和 优化提供技术支持和理论依据. 1 材料和方法 1.1 反应器及ro、orp的控制 试验所用反应器已达到中试规模,由聚氯乙烯塑料制作(如图1).反应器运行体积为300L.分为8个格室(每个格室体积相等,根据需要反应器的格室数可以变换),反应器前2个格室缺氧运行,后6个格室好氧.二沉池采用竖流式,体积为100L.试验进水、回流污泥和硝化液回流均采用蠕动泵控制.反应器混合液的温度维持在20～22℃范围内,反应器污泥浓度为3 400～3 700mg/L,SRT控制在15d左右,内循环回流比为2,污泥回流比为0.7,进水流量为30L/h,HRT为10h,通过调节鼓风机阀门开启度来控制好氧区DO,反应器中放置DO、pH和ORP在线传感器,以测定硝化反硝化反应过程中DO、ORP和pH的变化规律. 1.2 生活污水中总氮含量tn 采用北京工业大学家属区化粪池内的生活污水,进水水质如表1所示,平均进水COD浓度为248.6mg/L,而平均进水总氮(TN)浓度为84.9mg/L,由此可知试验所应用的生活污水具有C/N低(仅为2.93)的特点,反硝化所需碳源远远不足,由于短程反硝化可以降低碳源消耗量,因此对短程硝化反硝化的研究更具有实际应用意义. 1.3 水样的测定方法 COD、TN、NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N、PO3?443--P、总碱度、MLSS等测定均采用国家规定的标准方法,水样经离心后测定.DO和温度测定采用WTW-level 2溶解氧在线仪,pH值和ORP采用WTW在线测定仪. 2 结果与讨论 2.1 do浓度对a/o工艺实现短程硝化反硝化的影响 试验中维持其它条件不变,改变好氧区DO浓度获得系统亚硝酸氮的积累率[NO-2-N/(NO-2-N +NO-3-N)×100%]和DO浓度之间的关系(图2).由图2可知,试验初期维持反应器内低DO浓度(0.3～0.7 mg/L,均值为0.5mg/L),随着反应的进行,亚硝酸氮积累率逐渐升高,20d后达到85%左右或更高(甚至实现了100%的亚硝酸氮积累率),随后增加DO浓度, 10多天的高DO运行,反应器内亚硝酸盐积累率开始以较快的速度下降,并降低到15%.然后再次维持低DO浓度,大约经过2个污泥龄时间运行,重现了短程硝化反硝化,最后亚硝酸盐积累率稳定在80%以上.由此可知,DO浓度是本试验A/O工艺实现短程硝化反硝化的主要原因,另外,可知DO浓度也是A/O工艺实现短程硝化反硝化最可行、最易于控制的因素.维持低DO浓度可重现系统短程硝化反硝化反应,而提高DO浓度将破坏系统短程硝化反硝化. 溶解氧浓度对硝化菌比增长速率的影响可由下式表示: μ硝化=μASNHKA,NH+SNH?SOKA,O+SO(1)μ硝化=μASΝΗΚA,ΝΗ+SΝΗ?SΟΚA,Ο+SΟ(1) 式中,μ硝化为硝化菌的比增值速率(h-1),即单位生物量的增值速率;μA为硝化菌最大比增值速率(h-1);KA,