低溶解氧條件下短程硝化反硝化的研究

王雪微+左金龍

哈爾濱商業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究中心，黑龍江哈爾濱 150076

摘 要 本實驗采用序批式活性污泥法（SBR）進行全程硝化和短程硝化的對比研究，將試驗過程中的溶解氧（DO）控制在較低濃度。試驗表明：短程硝化的過程中，亞硝態(tài)氮的積累率呈上升趨勢，直到好氧吸磷過程完成，積累率逐漸達到穩(wěn)定狀態(tài)；而在全程硝化過程中，亞硝態(tài)氮的積累率在短暫的上升趨勢后又降低了。

關(guān)鍵詞 SBR工藝；溶解氧；短程硝化

中圖分類號 X7 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）13-0024-01

原始的硝化反硝化脫氮工藝是利用硝化作用將氨氮降解為硝態(tài)氮，之后進行反硝化作用將硝態(tài)氮還原生成氮氣，以此來去除水中的總氮。近年來，國內(nèi)外的研究學(xué)者指出，將硝化過程進行控制，使氨氮與微生物進行氧化，得到名為亞硝態(tài)氮的中間體，也就是短程的硝化反硝化過程[1]。與全程的硝化反硝化相比，短程的硝化過程中的供氧能耗可以節(jié)省25%，短程的反硝化過程中的碳源需求量可以節(jié)省40%[2]。所以，在各種廢水脫氮過程中短程硝化反硝化的應(yīng)用越來越廣泛。

1 試驗

1.1 試驗用水來源和水質(zhì)

試驗中的廢水來源是自配的模擬生活污水。向污水中投加一定量的NH4Cl，使污水中達到實驗需要的NH4+-N的濃度；用NaHCO3調(diào)節(jié)進水的堿度，從而達到硝化反應(yīng)最佳堿度范圍；為了保持反應(yīng)器內(nèi)的微生物的活性，需要不斷地向進水投入MgSO4和CaCl2[3]以及適量的微量元素。

1.2 試驗裝置

試驗中SBR反應(yīng)器的外部材料是有機玻璃，由圓柱形和圓錐體組成。反應(yīng)器的直徑是200mm，總高度為700mm。反應(yīng)器的總?cè)莘e是12L，周期排水量可達到3L，充水比例是1/4。反應(yīng)容器右側(cè)玻璃壁上設(shè)置五個間隔同等的開關(guān)，用于試驗過程中的排水和提取污泥樣本。反應(yīng)器的底部設(shè)置排空管，為試驗結(jié)束后的排泥提供方便[4]。

1.3 檢測分析項目

試驗中指標(biāo)NO2-N和NH4+-N的測試方法分別是N-（1-萘基）-乙二胺光度法和納氏試劑分光光度法。

2 全程與短程硝化過程的各項參數(shù)變化

全程硝化要比短程硝化復(fù)雜一些，全程硝化是NH4+-N→NO2-N→NO3-N的過程，短程硝化只進行NH4+-N→NO2-N的過程[5]。試驗中的整個好氧反應(yīng)中，全程硝化的氨氮降解速率是6.28mg/（L·h），而短程的氨氮降解速率僅為5.79mg/（L·h）。究其原因，要從化學(xué)平衡的方面分析問題。由于短程硝化過程中單純的NH4+-N→NO2-N反應(yīng)進行比較慢，但全程硝化的第二步反應(yīng)過程會加快第一步反應(yīng)的速率，使亞硝態(tài)氮的濃度降低，也就促進了氨氮的降解速度。

由圖1得出，在曝氣開始的20min之前，全程硝化中總氮的去除是曝氣過程總氮減少量的52.38%，而短程硝化中總氮的去除是曝氣過程總氮減少量的58.56%。進水采用直接混合的引入方式，在曝氣反應(yīng)初期，進水的化學(xué)需氧量（COD）被活性微生物絮體吸收，是好氧反硝化過程中碳源的來源。由圖2得出，全程與短程硝化反應(yīng)的亞硝態(tài)氮的積累率分別是短時段的上升后又降低和逐漸上升達到穩(wěn)定兩種狀態(tài)。反應(yīng)了短程硝化過程在廢水處理中的優(yōu)勢。

3 結(jié)果與討論

低溶解氧條件下，短程硝化的亞硝態(tài)氮積累率呈上升趨勢，一定時間后趨于穩(wěn)定。說明在污水處理中短程硝化較全程硝化更簡便，且去除效率更理想。

參考文獻

[1]鄭平，徐向陽，胡寶蘭.新型生物脫氮理論與技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[2]楊慶，彭永臻.中試規(guī)模的城市污水常、低溫短程硝化反硝化[J].中國給水排水，2007，23（15）：1-3.

[3]G.Rui，D.Jeison，O.Rubilar，G.Ciudad，et.Nitrification-denitrification via nitrite accumulation for nitrogen removalfrom wastewaters.Bioresource Technology[J].2006（97）：330-335.

[4]S.Marsili-Libelli.Control of SBR switching by fuzzy pattern recognition[J].Water Research，2006（40）：1095-1107.

[5]Changyong Wu，Zhiqiang Chen，et.Nitrification-denitrification via nitrite in SBR using real-time control strategy when treating domestic wastewater[J].Biochemical Engineering Journal.2007（36）：87-92.