基于HCO3-/N控制部分亚硝化及影响因素.pdf

部分亚硝化的稳定控制是基于厌氧氨氧化的两段式自养脱氮高效运行的关键 在好氧条件下(/)通过控制 与 的摩尔比在 系统实现了高氨废水部分亚硝化的启动与长期稳定运行出水/为.在此基础上通过批式试验考察了/及 对部分亚硝化的影响 结果发现随着进水/由.升高为 .和 氨氮转化率由.增加至.和 在控制/为 前提下随着 由 升至 和 时氨氮转化率由.升高至.和平均氨氧化速率分别达./()结果表明/和 通过影响游离氨和游离亚硝酸的浓度同步影响着氨氧化速率、转化率和亚硝酸盐氧化/为 及 是实现高氨废水部分亚硝化稳定运行的重要参数关键词:短程硝化部分亚硝化/游离氨游离亚硝酸中图分类号:.文献标识码:文章编号:()/(.):().()/././()./()()./.:/部分亚硝化厌氧氨氧化工艺被誉为最经济简洁的生物脱氮工艺前者的稳定控制是该工艺第 期潘永宝等:基于/控制部分亚硝化及影响因素高效运行的关键 既往研究者采取中温、低溶解氧(/每隔 取水样测定氨氮、亚硝氮和硝氮的浓度和 连续监测并记录数据.批式实验方法反应器取泥水混合液经沉淀、清洗后置于批式反应器加入基质使混合液的总体积为.污泥浓度约为 /实验结束后测定污泥浓度.与 的摩尔比对部分亚硝化的影响保持氨氮浓度一定(/)改变进水与 的比值为.和 本文无特殊说明/均指 与 的摩尔比.对部分亚硝化的影响氨氮浓度为/为的前提下采用./与 溶液调节初始 分别为 当 时以 形式存在的无机碳浓度可以忽略故可认为 为 时系统的总无机碳()不变.分析方法与计算按标准方法测定 采用(萘基)乙二胺光度法 采用紫外分光光度法采用纳氏试剂分光光度法 用 精密酸度计测定 和温度用 哈希便携式溶解氧仪测定污泥浓度()采用重量法测定 反应过程中 和 的计算参考 等文献 结果与讨论.系统部分亚硝化的启动与稳定运行 系统高氨废水部分亚硝化启动及稳定运行期间水质特性变化规律见图 图 部分亚硝化启动与运行过程氮素变化规律.由图 可知 为短程硝化稳定运行阶段(阶段 )此阶段氨氮去除率接近 出水 浓度约为/出水 浓度约为 /亚硝酸盐积累率维持在 以上 为部分亚硝化的启动与稳定运行阶段(阶段)第 天开始控制进水/同时提高曝气量使 浓度高于/出水 浓度逐渐升至./浓度缓慢下降至./浓度变化不大 第 天出水亚硝氮与氨氮的比例维持在.之间部分亚硝化稳定运行为提高反应器氮负荷第 天起(阶段)逐步提高进水氨氮浓度至 /并维持进水/部分亚硝化仍可稳定运行 出水亚硝氮与氨氮的比例为.最大氨氮去除负荷达到./()综上在好氧条件下(/)仅通过控制 与的摩尔比可实现高氨废水部分亚硝化的长期稳定运行应用化工第 卷.单周期氮素转化特性第 天研究了 单周期环境条件和氮素的转化特性结果见图 图 部分亚硝化的单周期特性.由图 可知整个过程 浓度高于/表明是好氧条件 内 浓度由./迅速降至./浓度同步由./升至./增幅不大由./升至./由.降至.、浓度均有小幅变化反应逐渐趋于稳定 由.快速下降至.后、和 浓度基本不变意味着生物反应已停止此时 和 浓度分别稳定于.和./在 后即使系统中仍存在适宜的 条件以及充足的、等基质温度亦在适宜范围内但生物反应却停止 因为游离氨()与游离亚硝酸()分别是 与亚硝酸盐氧化菌()的真正基质同时又是抑制剂 由图 可知 后反应器内 的浓度接近 因此氨氧化因基质缺乏而停止此时 浓度为./在此浓度下 的活性被完全抑制导致亚硝酸盐氧化停止 此外有研究表明当系统的 低于.时的毒性会抑制 的活性图 单周期 与 的浓度变化./对部分亚硝化的影响不同/条件对氨氧化以及亚硝酸盐氧化的影响结果见图././././图 /对硝化特性的影响./由图 可知好氧条件下(/)进水/直接影响氨氧化进程 当/为.(图)和 (图)时反应均在 左右时停止氨氮去除率分别为.平均氨氧化速率为./()此时 二 者 的 浓 度 接 近 (分 别 为./)同时较低的(均为.)抑制了第 期潘永宝等:基于/控制部分亚硝化及影响因素 的活性导致氨氧化反应停止/为.(图)和 (图)时 分别在 及 内被完全氧化 最终分别降至.与.平 均 氨 氧 化 速 率 分 别 为./()由 此 可 见/影响着氨氧化速率和氨氮去除率且呈正相关关系 等利用 处理老龄化垃圾渗滤液时控制/为.时出水/为.也获得了部分亚硝化的效果 其/高于本研究的.因为垃圾渗滤液中含有机物氧化过程中产生的 中和了少量碱度所致 此外李祥等利用连续流生物膜处理含氮废水时发现/对部分亚硝化效能影响很大当比值为.时基本能维持亚硝化所需 为.的环境但未获得实现部分亚硝化的最佳/在进水氨氮浓度一定的条件下 随着进水/增加系统中和质子的能力增强 因此氧化相同氨氮的条件下/越大时系统的 越高产生的 浓度越大氨氧化速率越快且欲降低到抑制 活性的低 越难致使氨氮的转化率越高 同时高/条件下因 较高导致产生的 浓度降低对 的抑制作用减弱 所以随/升高出水 浓度上升分别为./.对部分亚硝化的影响当/时对比研究了 对硝化的影响结果见图.图 对氮素转化特征的影响.由图 可知随着进水 由 升高至 和 氨 氮 去 除 率 不 断 升 高 分 别 为.和 氨氧化反应分别在 时停止平均氨氧化速率为./()反应结束时 分别为.的变化规律基本一致反应初期 快速降至 /左右随着氨氧化的结束迅速升至./左右并保持不变 三种条件下 的变化趋势基本相同 但当进水 为 时初始 内有小幅上升之后开始逐步降低推测是低 条件产生的少量 扩散到空气中所致 因此相同 浓度下随着 升高系统中和质子的能力增强故 浓度增加(初始浓度分别为./)氨氧化速率和氨氮去除率均提高综上/和 同时影响着氨氧化速率、氨氮去除率和亚硝酸盐氧化当/为 且 时 既 可 控 制 氨 氧 化 进 程 约 为 又能抑制 的活性可实现部分亚硝化的稳定运行 等利用数值模拟的方法发现进水 与 进水摩尔比为.时出水/达到.本实验与其结果基本一致更重要的是从碱度和 角度进一步阐明了相关机理 结论()控制进水 与 的摩尔比在好氧条件下(/)实现了高氨废水部分亚硝化的启动与稳定运行()氨氧化速率和氨氮去除率均随着/(.的范围内)的升高而增加当比值为 时可将约 的氨氮氧化为亚硝酸盐氮()/和 通过改变 和 浓度影响着氨氧化速率、氨氮去除率和亚硝酸盐氧化/为 且 是部分亚硝化的重要控制参数应用化工第 卷参考文献:马瑞婕刘永红梁继东等.短程反硝化()生物脱氮工艺研究进展.应用化工():.胡凯耀王亚娥李杰.浅析氮素循环机制及污水脱氮技术研究进展 .应用化工():.陈仁杰谢禹荆肇乾.污水新型生物脱氮强化技术研究进展.应用化工():.:.:.:.:./(/).:.:./.:.:.():.张肖静李冬周利军等.碱度对常低温处理生活污水亚硝化的影响.哈尔滨工业大学学报():.():.李祥王悦黄勇等.在部分亚硝化中功能及对亚硝化效能影响.中国环境科学():.().():.国家环境保护总局.水和废水监测分析方法.版.北京:中国环境科学出版社:.():.().():.:.:.():.:.:.(上接第 页).:.王昕晔.垃圾焚烧过程中铅和镉的挥发特性及其排放控制研究.南京:东南大学:.刘雪梅罗思梦.固化稳定化技术对垃圾焚烧飞灰中重金属的研究.应用化工():.(/):.:.():.