AO短程硝化反应器处理高浓氨氮废水的SND吕宏德

A/O短程硝化反应器处理高浓氨氮废水的SND吕宏德1,　张树军2,3,　王　伟2,　毛心慰2,　王淑莹2,　彭永臻2(1.广州城市职业学院建筑工程系,广东广州510405;2.北京工业大学环境与能源工程学院,北京100022;3.北京城市排水集团有限责任公司,北京100038)　　　:　以垃圾渗滤液的UASB处理出水为研究对象,考察了A/O短程硝化反应器的同步硝化反硝化(SND)效果。当DO为2～5mg/L时,SND对TN的去除率为5%～30%,去除的TN大致等于硝化过程中减少的TKN与产生的NO-x-N的差值。C/N是影响SND去除总氮的决定性因素,随着C/N的提高,对TN的去除率增加。在进水C/N相同的情况下,短程硝化提高了SND对TN的去除率。活性污泥密实的结构和好氧颗粒污泥的存在,可能是发生SND现象的重要原因。　　:　高浓度氨氮废水;　同步硝化反硝化;　A/O;　短程硝化:X703.1　　:C　　:1000-4602(2008)13-0089-04StudyonSNDinA/OShortcutNitrificationReactorforTreatmentofHigh-concentrationAmmoniaNitrogenWastewaterLVHong-de1,　ZHANGShu-jun2,3,　WANGWei2,　MAOXin-wei2,　WANGShu-ying2,　PENGYong-zhen2(1.DepartmentofArchitecturalEngineering,GuangzhouCityPolytechnic,Guangzhou510405,China;2.SchoolofEnvironmentalandEnergyEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100022,China;3.BeijingDrainageGroupCo.Ltd.,Beijing100038,China)　　Abstract:　Thesimultaneousnitrificationanddenitrification(SND)inA/OshortcutnitrificationreactorwasinvestigatedusingeffluentfromUASBtreatinglandfillleachate.WhenDOisbetween2to5mg/L,theTNremovalratebySNDis5%to30%.TheTNremovalamountisequaltothedifferencebe-tweenTKNremovalamountandNO-x-Nproductionamountduringnitrification.C/Nisthedecisivefac-torofTNremovalbySND.WithincreaseoftheratioofC/N,theTNremovalratealsorisesproportional-ly.UnderthesameinfluentC/Nratio,theshortcutnitrificationimprovestheTNremovalrate.Thecom-pactstructureofactivatedsludgeandaerobicgranularsludgeinthereactorareprobablyamajorreasonforSNDoccurence.　　Keywords:　high-concentrationammonianitrogenwastewater;　SND;　A/Oprocess;　shortcutnitrification　　:(50521140075);　“”;　　　国内外的水处理研究者发现,在生物转盘、SBR、氧化沟、CAST、传统活性污泥法等工艺中能同时发生硝化和反硝化反应,即存在同步硝化反硝化(SND)现象[1～8]。目前,对SND的机制研究主要集·89·第24卷　第13期2008年7月　　　　　　　　　　　　中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATER　　　　　　　　　　　　　Vol.24No.13Jul.2008中在微生物学、生物化学和物理学等方面,且多是考察在低DO条件下全程硝化的SND现象。为此,笔者研究了在较高DO条件下,高氨氮废水短程硝化反应器中的SND现象及各影响因素之间的相互关系,以丰富SND理论和技术。1　试验材料和方法1.1　试验流程如图1所示。1　UASB+A/OFig.1　Flowchartoftwo-stageUASB-A/Osystem该系统由两级UASB与A/O工艺组成,试验中考察了两级UASB出水在A/O短程硝化反应器中的SND现象。UASB1与UASB2的有效容积分别为4.25、8.25L;A/O工艺的有效容积为15L,均分为10个格室,其中第一格室为缺氧,其余格室为好氧。装置在20～32℃的室温下运行。试验用渗滤液取自北京某垃圾填埋场,A/O池的进水水质:TOC为392～887mg/L,TC为1002～1571mg/L,NH+4-N为217～709mg/L,TN为223～727mg/L,pH值为7.2～8.5。1.2　工况1(3月23日—4月23日;5月23日—6月30日):系统的进水量为3.5L/d,系统出水按300%回流至UASB1,因此UASB1及A/O工艺的进水量均为14L/d;二沉池至A/O工艺缺氧段的污泥回流比为100%,即14L/d。工况2(4月24日—5月22日):处理水量为3.5L/d,取消出水至UASB1的回流,将A/O工艺的硝化液按300%(即10.5L)回流至其缺氧段,因此A/O工艺的进水量为14L/d。二沉池污泥回流比为100%,即3.5L/d。在工况2结束后,取消硝化液回流,同时恢复出水到UASB1的回流,即以工况1运行。两种工况下好氧段的DO均在2～5mg/L。1.3　COD:COD快速测定仪;NH+4-N:纳氏试剂光度法;NO-2-N:N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO-3-N:麝香草酚分光光度法;DO、pH、温度采用在线测量;BOD5采用OxiTopControl测定;TC、TOC、TN采用multiN/C3000TOC分析仪测定。2　结果和分析2.1　SND图2给出了在100d的连续试验中,A/O池缺氧段和系统出水TN及好氧段对TN的去除率。2　、Fig.2　VariationofinfluentandeffluentTNinaerobicreactor在第34～61天(4月24日—5月22日)系统取消了出水到UASB1的回流,而增加了A/O池硝化液的内循环。从图2可以看到,尽管条件有所变化,但好氧段始终存在TN损失,即连续发生了SND现象,好氧段对TN的去除率为5%～30%。2.2　SNDA/O反应器沿程TN、TKN、NO-x-N浓度的变化规律如图3所示。3　A/OTN、TKN、NO-x-NFig.3　VariationofTN,TKNandNO-x-NinA/Oreactor试验中A/O反应器的NO-2-N累积率为·90·第24卷　第13期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　。TKN从300mg/L降低到45mg/L,减少了255mg/L;NO-x-N从21mg/L增加到204mg/L,增幅为183mg/L;TN从322mg/L降低到249mg/L,减少了73mg/L,该值与TKN减少值和NO-x-N增加值的差值基本一致。这说明,由TKN转化而来的部分NO-x-N通过同步反硝化生成气态产物从系统中逸出。2.3　C/N、NO-2-NSND好氧段对TN的去除率及NO-2-N累积率随进水C/N的变化如图4所示。4　TNNO-2-NC/NFig.4　VariationofTNremovalefficiencyandNO-2-NaccumulationratewithinfluentC/Ninaerobicreactor由图4可知,当C/N3.5时,好氧段对TN的去除率16%;而当C/N2.0时,好氧段对TN的去除率基本在12%以下,最小值只有5%。可见,较高的C/N是提高SND去除总氮效果的重要因素。在第39～61天,C/N为1.5～2.0,对TN的去除率随着NO-2-N累积率的增加而提高,当NO-2-N累积率降低到1%～2%时,对TN的去除率基本保持在5%左右。所以,在进水C/N一定的条件下,提高NO-2-N累积率有利于提高好氧段对TN的去除率。分析产生上述现象的原因是:同步反硝化与传统反硝化一致,都需要以有机碳源作为电子供体,将NO-x-N还原为氮气等气态产物,所以较高的C/N是提高SND脱氮效果的重要条件;而高NO-2-N累积率的短程硝化可使对碳源的需求量减少到全程反硝化所需碳源量的40%[9～11],因而在C/N一定的前提下,提高NO-2-N累积率可有效提高SND的脱氮率。　　由于在较高的DO下,系统中仍存在明显的SND现象,所以推断本试验的活性污泥中存在异养硝化菌。而异养硝化菌在氧化NH+4-N时,是从氧化有机物的过程中获得能量的。同时,它还可以NO-2-N作为营养基质进行反硝化[12]。所以,不管SND的发生是因为存在缺氧环境而发生了传统的硝化反硝化,还是因存在异养硝化菌而发生了异养硝化反硝化,较高的C/N和NO-2-N累积率都是提高SND脱氮率的重要条件。2.4　SND试验期间MLSS、SV与SVI的平均值分别为5500mg/L、22%和47mL/g,而MLVSS/MLSS为68%～76%。可见活性污泥的结构比较密实,沉淀性能较好。另外,活性污泥中还含有一定比例的细小好氧颗粒污泥,这可能与UASB2的出水中存在流失的细小厌氧颗粒污泥有关。活性污泥密实的结构和好氧颗粒污泥的存在可能是在较高的DO下,系统仍能发生SND的原因之一。3　结论①　好氧段的DO为2～5mg/L时,通过SND可去除5%～30%的TN。②　C/N是影响SND对总氮去除效果的决定性因素,随着C/N的提高则对TN的去除率增加。③　在进水C/N相同的情况下,短程硝化提高了SND对TN的去除率。密实的活性污泥结构和好氧颗粒污泥的存在,可能是DO较高时仍能发生SND的一个重要原因。:[1]　YooHyungseok,AhnKyu-hong,LeeHyung-Jib.Nitrogenremovalfromsyntheticwastewaterbysimultaneousnitrifi-cationanddenitrificationvianitriteinanintermittently-a-eratedreactor[J].WaterRes,1999,33(1):145-154.[2]　KlangduenPochana,JurgKeller.Studyoffactorsaffectingsimultaneousnitrificationanddenitrification[J].WaterSciTechnol,1999,36(9):61-68.[3]　ElisabethV.Simultaneousnitrificationanddenitrificationinbatch-scalesequencingbatchreactors[J].WaterRes,1996,30(2):277-284.[4]　CollivignarelliC,BertanzaG.Simultaneousnitrification-denitrificationprocessinactivatedsludgeplants:Perform-anceandapplicability[J].WaterSciTechnol,1999,40(4-5):187-194.(下转第95页)·91·吕宏德,等:A/O短程硝化反应器处