宁国市一体化污水处理设备

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针对以上问题, 本研究采用SBR处理实际生活污水, 在实现半亚硝化时, 以其出水作为厌氧氨氧化的进水, 控制温度为24℃, 考察了HRT对NH4+-N、NO2--N及COD去除效果的影响, 以期为厌氧氨氧化工艺在实际工程中的应用提供一定的借鉴和指导.

　　1 材料与方法1.1 试验装置

　ASBR反应器采用圆柱形有机玻璃制成(图 1), 直径14 cm, 高45 cm, 有效容积5 L.在其侧壁的垂直方向设置取样口, 底部设有排泥口, 上部设有通气口, 反应产生的气体经水封瓶排出, 为防止光对厌氧氨氧化菌活性的影响, 反应器外侧用黑色塑料布覆盖.

1. ASBR反应器; 2.排水口; 3.搅拌器; 4.水封瓶; 5.排泥口; 6.缓冲瓶; 7.pH、ORP检测仪; 8.温控仪图 1 ASBR反应器示意 Fig. 1 Schematic diagram of ASBR reactor宁国市一体化污水处理设备

2. 
   

　　1.2 接种污泥

　　试验污泥取自成功启动的厌氧氨氧化中的活性污泥, 具有良好的脱氮性能, 其MLSS为3 380mg·L-1, VSS为2 530 mg·L-1.

　　1.3 试验用水水质及检测方法

　　实际生活污水取自兰州交通大学家属区, 其水质见表 1.试验采用SBR(处理实际生活污水)半亚硝化出水作为厌氧氨氧化进水：COD为120 mg·L-1左右, NH4+-N平均浓度为37.27 mg·L-1, NO2--N平均浓度为39.97 mg·L-1, 即进水NO2--N/NH4+-N≈1, NO3--N<1 mg·L-1, pH为7.2±0.2.

　　宁国市一体化污水处理设备从反应器中取100 mL水样, 用定量滤纸过滤, 滤纸残余物在105℃的烘箱内烘至恒重, 冷却后测量MLSS, 然后在600℃的马弗炉内烘至恒重, 冷却后测量MLVSS.水样经过0.45 μm滤纸过滤后根据国家标准方法测定：COD, 快速消解分光光度法; NH4+-N, 纳氏试剂分光光度法; NO2--N, N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法; NO3--N, 麝香草酚法; pH和DO采用Multi3420仪测定.

　　1.4 计算方法

　　厌氧氨氧化在系统中对脱氮的贡献率A及反硝化在系统中对脱氮的贡献率D的计算, 参考魏思佳等[15]的公式; 总氮容积负荷(TNLR)及总氮去除负荷(TNRR)的计算参考周同等[16]的公式：

　　式中, NH4+-Nrem、NO2--Nrem分别为NH4+-N、NO2--N去除量(mg·L-1), ΔNO3--N为NO3--N变化量(mg·L-1), cinf表示进水总氮浓度(mg·L-1), ceff表示出水总氮浓度(mg·L-1), HRT表示水力停留时间(HRT分别为36、33、30及27 h).

　　2 结果与讨论2.1 不同HRT下氮素的变化特性

　　图 2表示不同HRT条件下NH4+-N、NO2--N及NO3--N的变化.从中可知, 在整个试验过程中, 进水NO2--N浓度有一定的波动, 但系统对其去除效果良好, NO2--N平均出水浓度均低于0.70 mg·L-1, 这是由于发生厌氧氨氧化后剩余的NO2--N发生了异养反硝化.宁国市一体化污水处理设备

　　然而在NH4+-N平均进水浓度为37.27 mg·L-1的条件下, 当HRT由36 h缩短至27 h的过程中, 每次缩短HRT后, 出水NH4+-N浓度均增大, 随着运行周期数的增加, 出水NH4+-N逐渐减小, 发现HRT越短, 出水NH4+-N达到稳定所需时间越长.其中当HRT为33 h时, 前9周期出水NH4+-N浓度在1.57~8.98 mg·L-1之间波动, 运行至第10周期之后平均出水浓度及去除率分别为1.36 mg·L-1和96.30%.当HRT为30 h和27 h时, 系统出水NH4+-N平均浓度分别为4.10mg·L-1和7.99 mg·L-1.综合考虑, HRT为33 h时, 系统脱氮效果zui佳.李宁宁等在较短的HRT下, 也获得了较好的脱氮的效果, 但是其控制的温度较高(35±1)℃, 而本试验是在接近室温的条件下进行的.

　　宁国市一体化污水处理设备厌氧氨氧化反应过程中生成NO3--N, 导致出水NO3--N浓度高于其进水浓度, 但是由于本试验采用实际生活污水, 其中含有一定量的有机物, 所以在异养反硝化的作用下, 生成的部分NO3--N还原为N2, 故出水NO3--N的平均浓度始终低于5.80 mg·L-1.然而胡永春等采用人工配水, 研究表明HRT越短, NO3--N日生成量越多, 其原因是当HRT减小时水力负荷增大, 进水中NH4+-N和NO2--N消耗后能得到快速补充, 导致生成物NO3--N浓度提高; 另一方面, 人工配水中不含COD, 故不能发生异养反硝化, zui终使NO3--N浓度积累.

　　马朝阳等利用UAFB反应器富集培养厌氧氨氧化细菌, 控制温度为31℃, 发现HRT为6 h效果zui佳.祁迪等采用UASB反应器以模拟亚硝化进水, 控制温度为30~35℃, 当HRT为12 h时, 能较好地发挥厌氧氨氧化菌的活性, 得到较好的污水处理效果.本试验zui佳HRT为33 h, 比上述研究者所得HRT都长, 分析原因：①本试验中以SBR半亚硝化处理过的实际生活污水为研究对象, 实际生活污水中所含成分比人工配水复杂; ②本试验是在接近常温(24℃)的条件下进行的, 比厌氧氨氧化菌zui适温度(32~37℃[9, 19])低, 故本试验中厌氧氨氧化菌活性可能受到一定的抑制, 但是本试验对于实际工程的应用更有借鉴意义.然而魏琛等采用模拟亚硝化出水, 研究表明HRT为10 dzui宜, 系统HRT过短会导致含氮污染物去除不完全, HRT过长则污泥可能已经解体, 与本试验相比HRT更长, 可能是由于本试验进水基质浓度较低, 且进水中含有COD, 导致系统中发生厌氧氨氧化的同时存在异养反硝化.