活性污泥法單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的啟動(dòng)與穩(wěn)定性研究.pdf

1、對(duì)于傳統(tǒng)污水生物脫氮工藝來(lái)說(shuō)，當(dāng)污水中 C/N比較低時(shí)反硝化脫氮過(guò)程受到影響，而一些新型自養(yǎng)脫氮工藝的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展則克服了這一缺點(diǎn)。其中單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝(CANON)不僅能夠處理低 C/N比的污水，而且還具有占地少，工藝簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此該工藝備受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。
　　本研究采用人工配制模擬廢水，研究了活性污泥法啟動(dòng)單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的啟動(dòng)，并探討了瀕臨崩潰的單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的恢復(fù)方法，研究了曝停比對(duì)單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝脫氮

2、性能的影響，并設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)探索單級(jí)自養(yǎng)脫氮的最佳脫氮條件，測(cè)定了單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)內(nèi)的好氧氨氧化菌（Ammonium Oxidation Bacteria，AOB）、厭氧氨氧化菌（Anaerobic Ammonia Oxidation Bacteria，AAOB）、亞硝酸鹽氧化菌（Nitrite Oxidizing Bacteria，NOB）的活性。
　　采用序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，SBR

3、），以普通好氧活性污泥為接種污泥，研究了活性污泥法單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝的啟動(dòng)及脫氮性能。結(jié)果表明，SBR系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化過(guò)程后，接種少量的具有單級(jí)自養(yǎng)脫氮功能的生物膜，經(jīng)過(guò)113d成功啟動(dòng)了活性污泥自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)，TN平均去除率和容積負(fù)荷分別為85.52％和0.28KgN/(m3﹒d)，提高負(fù)荷后，TN平均去除率和容積負(fù)荷分別達(dá)到83.07％和0.422KgN/(m3﹒d)。向SBR反應(yīng)器內(nèi)投加少量（約0.15g）具有單級(jí)自養(yǎng)脫單功能

4、的生物膜污泥可大大加速 SBR活性污泥法單級(jí)自養(yǎng)脫氮的啟動(dòng)。此外在單級(jí)自養(yǎng)脫氮工藝啟動(dòng)的過(guò)程中，反應(yīng)器內(nèi)形成了部分顆粒污泥。采用掃描電鏡(SEM)觀察發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在大量橢球形菌和球形菌，幾乎未檢測(cè)到長(zhǎng)桿菌和螺旋狀細(xì)菌。
　　在單級(jí)自養(yǎng)脫氮運(yùn)行過(guò)程中，由于過(guò)量曝氣，導(dǎo)致的出水硝態(tài)氮濃度過(guò)高，系統(tǒng)脫氮性能?chē)?yán)重下降，通過(guò)采取控制曝氣量與游離氨（Free Ammonia,FA）濃度的方法成功恢復(fù)了單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的活性。研究結(jié)果表明，由于

5、提高負(fù)荷后，曝氣過(guò)量導(dǎo)致的系統(tǒng)出水硝態(tài)氮升高的單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)，可通過(guò)先大幅度提高進(jìn)水氨氮濃度，然后降低曝氣量的方法進(jìn)行恢復(fù)。本研究將進(jìn)水氨氮從400 mg/L提高到700 mg/L，當(dāng)出水硝態(tài)氮濃度變化不大時(shí)降低曝氣量。以 NO3-產(chǎn)量與 NH4+去除量比值為指標(biāo)，經(jīng)過(guò)15d，系統(tǒng)NO3-產(chǎn)量與NH4+去除量比值就達(dá)到較優(yōu)水平，經(jīng)過(guò)22d系統(tǒng)便恢復(fù)成功。去除負(fù)荷為0.463KgN/(m3﹒d)，高于之前的0.355 KgN/(m3﹒d

6、)。
　　通過(guò)比較間歇曝氣和連續(xù)曝氣兩種曝氣方式下單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)的性能，探索既經(jīng)濟(jì)又有利于 SBR活性污泥法單級(jí)自養(yǎng)脫氮的曝氣方式。在間歇曝氣方式下又采用0.5h:1h、1h:h和1h:1h三種曝停比，結(jié)果表明，間歇曝氣更有利于單級(jí)自養(yǎng)脫氮的穩(wěn)定。曝停比為1:1的條件下氮去除負(fù)荷最高，為0.470 KgN/(m3·d)。
　　基于正交試驗(yàn)考察了溶解氧（DO），初始 NH4+-N濃度、pH及溫度（T）對(duì)SBR單級(jí)自養(yǎng)脫氮系統(tǒng)

7、的影響，方差分析結(jié)果表明在給定顯著性水平α=0.1下，實(shí)驗(yàn)選定的NH4+-N(100～300mgN/L)、T(25-38℃)、pH(7.5～8.8)、DO(0.1～0.3mg/L)范圍內(nèi)，pH對(duì)總氮去除率率、厭氧氨氧化速率的影響顯著，因素NH4+-N、DO對(duì)好氧氨氧化速率的影響顯著，對(duì)單級(jí)自養(yǎng)脫氮的影響較大，DO濃度對(duì)亞硝酸鹽氧化速率顯著，采用綜合評(píng)分的方法得出最佳實(shí)驗(yàn)條件為進(jìn)水 NH4+-N：200mgN/L、溫度：31℃、pH：8.