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好氧颗粒污泥同步硝化反硝化现象研究 摘要 以好氧颗粒污泥为研究对象，通过对SBR反应系统运行参数进行调控，研究同步硝化反硝化现象。在温度为24℃，pH值为7~8，反应周期为6h，曝气阶段的DO为5~6mg/l条件下，系统连续运行3个月的结果表明，好氧颗粒污泥对碳氮具有非常稳定的去除效果，当进水氨氮和有机物浓度分别为50~60mg/l和500~600mg/l，系统SVI和MLSS分别为32.31ml/g和8752.32mg/l时，颗粒污泥对氨氮和有机物的去除率均达高达95%以上，对总无机氮的去除率也80%以上，系统内同步硝化反硝化现象十分明显。 关键词：好氧颗粒污泥 同步硝化反硝化 SBR 与传统活性污泥相比，好氧颗粒污泥具有诸多优点，如沉降性能良好，处理效果优越，污泥含水率低，剩余污泥排量少，同步硝化反硝化和同步脱氮除磷等。目前，国内外有很多学者已经对好氧颗粒污泥的形成条件，影响因素，形成机理以及对工业废水的处理方面做了大量的研究[1-2]。 影响好氧颗粒污泥形成和脱氮除磷效果的因素有很多，如碳源底物，水流剪切力，溶解氧，水力停留时间，pH，沉降时间，污泥龄和温度等。好氧颗粒污泥培养时间较长，且颗粒污泥结构不够稳定，用不同方式培养出的好氧颗粒污泥，其外观和形态和处理效果都有较大的差异[3-4]。 本试验在成功培养出好氧颗粒污泥的基础上，研究好氧颗粒污泥系统对氨氮和总无机氮的去除效果，分析好氧颗粒污泥同步硝化反硝化现象。 1 材料与方法 1.1 试验装置及运行参数 本试验采用的SBR反应器由有机玻璃圆筒制成，高1000mm，内径90mm，有效容积5L，排水口分别位于距底部1/3处、1/2处，根据不同试验阶段和试验要求调整排水口的位置。顶部进水，底部曝气，用温控仪和加热器控制反应器内温度。整套装置的进水、曝气、排水通过三个时间控制器自动控制。试验装置流程图如图1.1所示。 图1.1 SBR试验装置流程图 Fig 1.1 SBR flow program 本试验采用的SBR反应器排水口在距底部1/3处。装置为间歇进水，周期运行。运行周期360min，进水3min，静沉3min，出水5min，曝气速率维持在0.20~0.30 m3·h-1，气水比在40：1~60：1之间，碳酸氢钠调节pH在7.5~8.0之间，温度为室温（24±1） 浓度（·l-1） COD~800 50~80 10~20 125 125 300 1ml/l 注：微量元素(g/l)配方为EDTA 15.00，ZnSO4·7H2O 0.43，CuSO4·5H2O 0.25，MnCl2·4H2O 0.99，NaMoO4·2H2O 0.228，NiCl2 0.199，CoCl2 0.05，NaSeO3·5H2O 0.21，H3BO3 0.05。COD NH4-N NO3-N NO2-N MLSS SVI Ph DO TN 温度 重铬酸钾法 纳式试剂光度法 酚二磺酸法 N-（1-萘基）-乙二胺光度法 重量法 重量法 快速pH测定仪 DO测定仪 紫外分光光度法 温度计 2 结果与讨论 2.1 好氧颗粒污泥硝化能力的考察 硝化反应是将NH4+-N转化为NO2--N和NO3--N的过程，参与硝化反应的氨氧化细菌和亚硝化细菌为好氧微生物，反应为好氧过程，氧为氨和亚硝酸盐氧化的电子受体，在好氧颗粒污泥的培养过程中，配水中加入了一定浓度的NH4+-N，作为硝化微生物的生长底物。图1.2为好氧颗粒污泥培养过程中氨氮的动力学变化过程，培养20d，配水中的NH4+-N浓度一直维持在50mg/l左右，残留的NH4+-N浓度逐渐下降，去除率从70%一直上升到90%左右，培养30d后，逐渐降低进水中NH4+-N的浓度，观察在较低浓度下颗粒污泥硝化反应的情况，试验发现，经过较高浓度的NH4+-N培养后的颗粒污泥，硝化反应能力强，在低浓度的NH4+-N情况下，颗粒污泥能很快消耗水中的NH4+-N，去除率可达到95%以上。这一试验结果表明经过驯化培养，好氧颗粒污泥具备了较强的硝化反应能力。 图1.2好氧颗粒污泥培养过程中氨氮的变化 Fig 1.2 NH4+-N variation during the process of aerobic cultivation of AGS 2.2 好氧颗粒污泥反硝化能力的考察 好氧颗粒污泥仅通过硝化反应，将NH4+-N转化为NO2--N和NO3—N，并不能真正将氮从水中去除，还需要反硝化反应，将NO2--N和NO3—N转化为气态的氮（N2，N2O）。反硝化微生物是兼性厌氧的细菌，在厌氧条件下，以有机碳源作为电子供体，NO2--N和NO3—N作为电子受体，使NO2--N和NO3--N得到进一步的还原。 颗粒污泥是良好的微生物载体，表面由于与空气良好的接触，好氧微生物