沸石吸附SBR工艺对味精废水脱氮的试验研究王莉

书书书不同温度下溶解氧对短程硝化的影响及相关研究卞!伟!!李!军!!王!盟!!侯爱月!!岳耀冬!!张彦灼!!张舒燕!!梁东博北京工业大学建筑工程学院!北京##$%#!!摘!要!!着重考察了不同温度条件下!溶解氧&’#对硝化阶段出水中亚硝酸盐氮积累率!的影响$结果表明!温度分别为(#%$)%$#*时!&’对!值的影响呈现很大的差别$同时!在试验过程中发现!实现亚硝酸盐氮的初期积累作为短程硝化启动的重要环节具有一定的特殊性!其中+,值是影响亚硝酸盐氮初期积累的重要因素$此外还对&达标’点和两种&氨谷’点的定义及确定方法进行了说明!并分析了三者之间的关系!能够在出水氨氮达标的前提下!高效地实现短程硝化$!!关键词!!温度(!溶解氧(!亚硝酸盐氮积累率(!初期积累(!达标点(!氨谷点中图分类号!-.#(!!文献标识码!/!!文章编号!###0%1#$!$#.#.0##2%0#)!#$%&’()&&’*+#,-./0#1’1234%)3*5)%4))$3%)’161,#4()#4#1%7#89#43%64#&31,:#*3%#,:#"$;3456789#!:4;=#!756?8=@#!,’A59BC8#!DAEDFGBHG=@#!I,56DF=BJKG#I,56LKBCF=#!:456&G=@BMG!!##$%$&’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’4,&$!P8U+8VFPV8’!H9QQGRS8HGTC@8=’!FOOURFP9G=VFP8GN=9PV9P8’!9=9P9FRFOOURFBP9G=’!OGU+RC9=@+G9=P’!R8FQPFUUG=9F+G9=P!!基金项目!国家水体污染控制与治理科技重大专项!$#%I-#.$#0#’!国家自然科学基金资助项目!)#.2##2’!北京工业大学研究生科技基金资助项目!CZ[0$#(0#%)\!!通信作者!李军!!E0UF9R$[@R9[=]M[PX8HXO=!!实现短程硝化反硝化的关键是将硝化过程控制在6’0$阶段#硝化阶段出水中亚硝酸盐氮的积累率!是体现短程硝化效果最直观(最有效的指标#其中!^6’0$_!6’0$‘6’0()近年来#已建立了很多可行的实现短程脱氮的控制手段和策略#研究了低&’浓度(高温(抑制剂(高+,值(短污泥龄等的作用*a(+)在L3b工艺中#硝化过程的+,值伴随时间的变化存在一定的规律和特征点!%氨谷&点#通,%2,第((卷!第.期$#.年%月!!!!!!!!!!!!中国给水排水/,46575YEbc75LYE75YEb!!!!!!!!!!!!!dGRX((6GX.5+VX$#.过+,值的特征曲线能大致确定硝化阶段的最佳曝气时间#目前#以+,值特征曲线为基准的控制技术对于短程硝化的启动和稳定运行有很大贡献*%a1+)笔者着重考察了不同温度条件下#&’对硝化阶段出水的亚硝酸盐氮积累率的影响’同时#在研究过程中#对亚硝酸盐氮初期积累的特殊性以及通过+,值特征曲线确定最佳曝气时间的方法有了一些新的认识)!材料与方法!#!试验废水及接种污泥试验废水由人工配制#以氯化铵作为氨氮的来源#其对应氨氮浓度为.#U@_:’以碳酸氢钠为碱度的来源#其对应碱度为)##U@_:!以/F/’(计’以磷酸二氢钾作为磷的来源#其对应磷的浓度为$U@_:’+,值为.X2a.X\)接种污泥取自北京高碑店污水处理厂曝气池#其硝化性能良好#&值在#X.)左右#Ld4值在\#U:_@左右)!#$试验装置试验装置主要由定时搅拌器(&’探头(+,探头(7Y7主机(恒温水浴槽(加热棒(精确曝气装置(反应器等组成#如图所示)!#$%&’()#!*+,-./0#$*[phone]图!试验装置示意e9@X!LOK8UFP9OH9F@VFUGN8T+8V9U8=PFR8f9+U8=P反应器由有机玻璃制成#为立方体结构)总有效容积为)X$:#长(宽(高分别为2($($%OU)!#%试验过程采用活性污泥法的L3b工艺#考察了不同温度条件下溶解氧对硝化出水亚硝酸盐氮积累率的影响)接种启动后#整个试验过程主要包括两大阶段#分别为亚硝酸盐氮初期积累阶段和影响考察阶段#其中亚硝酸盐氮初期积累又分为$个阶段#影响考察分为.个阶段#整个过程合计为\个阶段#即阶段!a)各阶段运行参数见表)表!&’(反应器各阶段运行参数YFMX!’+8VFP9G=+FVFU8P8VQGN8FOKQPF@8GNL3bV8FOPGV项!目阶段!阶段#阶段$阶段%阶段&阶段’阶段(阶段)阶段&’_!U@,:0#X)a#X)a#X)a#X)a#X)aaX)aX)X)a$X)a$温度_*(#g(#g(#g$)g$#g(#g$)g(#g$)g+,值.X\a.X$!2.X\a.X$.X\a.X$.X\a.X$.X\a.X$.X\a.X$.X\a.X$.X\a.X$周期数$$(((((((!!在曝气时间的确定上#本文引入了%达标&点的概念#即按出水氨氮达到一级5排放标准!)U@_:作为硝化的结束点)阶段!(#在%达标&点之前停曝气#阶段#通过持续添加碱度#维持+,值!2)阶段$a以%达标&点对应的时间为曝气时间#它们的试验过程相同#每个阶段依次为$第个周期#按要求控制初始溶解氧#恒定曝气#在线测定+,值的沿程变化#绘出+,值特征曲线#得到其%氨谷&点对应的时间,)第$个周期#按要求控制整个周期的溶解氧#渐减曝气#在线测定+,值的沿程变化#绘出+,值特征曲线#得到其%氨谷&点对应的时间,$’试验过程中#按一定时间间隔取样并测定其%三氮&!6,‘%(6’0$(6’0(浓度#绘出%三氮&浓度随时间的变化曲线#在曲线上查找氨氮%达标&点所对应的时间#记为,(#并计算出,(时刻的亚硝酸盐氮积累率!)第(a$个周期#按表中的参数进行培养运行#曝气时间为,(#每个周期沉淀(#U9=#通过出水口排水)第(个周期#按要求控制整个周期的溶解氧#渐减曝气#按一定时间间隔取样并测定其%三氮&浓度#绘出%三氮&浓度随时间的变化曲线#在曲线上查找氨氮%达标&点所对应的时间#记为,%#并计算出,%时刻的亚硝酸盐氮积累率!$)阶段!(#曝气时间的确定以及亚硝酸盐氮积累率的计算等均借鉴上述过程)!#)分析项目与方法氨氮$纳氏试剂分光光度法#亚硝酸盐氮$60!0萘基0乙二胺光度法#硝酸盐氮$麝香草酚分光光度法),)2,@FQK8FPXOGU卞!伟!等)不同温度下溶解氧对短程硝化的影响及相关研究第((卷!第.期试验后期采用e4L,技术对5’3(总菌两者之间的比例关系进行测定)e4L,分析过程*.#2+$活性污泥样品首先在%*(%h的多聚甲醛溶液中固定(K’固定后的污泥样品经超声分散处理后#取a(*:散布于明胶包埋过的玻片上’玻片在空气中干燥后#依次用)#h(2#h(\2h的乙醇各浸渍(U9=#以脱去细胞中的水分’此后#使用探针进行杂交#取\*:探针混合液滴入每个凹槽后#迅速将玻片放入杂交管中#置于%1*杂交炉中杂交$K’杂交完成后#用数毫升淋洗液润洗玻片#并在%2*淋洗液中洗脱$#U9=’玻片在空气中干燥后#滴加抗荧光衰减剂)采用’:D?iAL3-)$荧光显微镜对每个污泥样品随机拍摄$#a$)张照片#用:89OFj746软件进行分析#从而确定5’3在总菌中所占的比例)$结果与讨论$#!亚硝酸盐氮的初期积累试验初期#并没有考虑到亚硝酸盐氮初期积累的特殊性)在反应器全程硝化性能稳定后#直接进入阶段!#经过该阶段的运行后#发现其亚硝酸盐氮积累率并没有提高)故增加了阶段##具体结果见图$)阶段!(#均在%达标&点之前停曝气#每个周期的曝气时间均为\#U9=)!#$#%$!!#$%&’()*+,&’#$%#()*%)!%!-.&+,-/0!12/0!34/012/034!#$!!-.图$初期积累阶段亚硝酸盐氮积累率的变化e9@X$!dFV9FP9G=GNFOOURFP9G=VFP8GN=9PV9P89=9=9P9FRFOOURFP9G=QPF@8由图$可知#经过阶段!的运行#亚硝酸盐氮积累率几乎没有提高’而经过阶段#的运行#亚硝酸盐氮积累率有了显著提高#从$X)h提高至.X%h)阶段!中&’(温度分别控制在#X)aU@_:(!(#g*#采取提前停曝气的方式进行渐减曝气)根据已有的大量文献可知#前述的参数和方法均有利于短程硝化的实现#这一点在后续的阶段$中也得到了证明#然而#阶段!并没有达到预想效果#这一点足可以看出亚硝酸盐氮初期积累的特殊性)阶段#与阶段!的唯一区别就在于控制整个周期的+,值在2以上#+,值对短程硝化的影响主要体现在两个方面$5’3与6’3对环境+,值有不同的最佳范围#5’3的最适+,值为.a2X)#6’3的最适+,值为1a.X)’+,值对游离氨!e5的浓度有很大影响#6’3对e5更敏感)对比分析阶段!(#可知#+,值是实现亚硝酸盐氮初期积累的重要影响因素#从微生物学的角度来看#亚硝酸盐氮的初期积累与后续进一步提高亚硝酸盐氮积累率有很大的不同)究其原因在于#亚硝酸盐氮的初期积累实际上是打破5’3与6’3之间的竞争平衡关系#而后续积累率的提高实际上是提高了5’3对6’3的竞争优势#当+,值不利于5’3成为优势菌群时#快速实现亚硝酸盐氮的初期积累将会受到一定的影响)图$给出了阶段!(#运行前后的达标时间#阶段!从%1U9=变化到%%U9=#阶段#从%#U9=变化到$\U9=)与阶段!相比#阶段#的变化较为显著#原因在于阶段#中亚硝酸盐氮积累率得到一定提高#从而缩短了硝化时间)$#$不同温度下&’对亚硝酸盐氮积累率的影响为了考察温度和&’对提高亚硝酸盐氮积累率的协同影响#根据实际情况设计了.个运行阶段#分别为阶段$a#具体的试验过程与运行参数在前述内容中已经介绍)以,(((,%((,)((,1((,.((,2((,\(分别表示阶段$a运行前的达标时间’,(%(,%%(,)%(,1%(,.%(,2%(,\%分别表示阶段$a运行后的达标时间’!((!%(!)(!1(!.(!2(!\分别表示阶段$a运行前的出水亚硝酸盐氮积累率’!($(!%$(!)$(!1$(!.$(!2$(!\$分别表示阶段$a运行后的出水亚硝酸盐氮积累率)从试验得到#,(((,%((,)((,1((,.((,2((,\(分别为(1(%2(11(