（环境工程专业论文）sbr法亚硝酸型生物脱氮试验研究.pdf

摘要 摘要 水环境中氮元素的大量积累导致了水环境质量的严重恶化，采用有效的防治措 施化解这一危害，是目前曛待解决的问题。本研究围绕如何有效脱氮而展开，综述 介绍了水体中氮的来源、危害以及脱氮技术的现状与最新研究动态，着重介绍了亚 硝酸型生物脱氮的技术状况以及s b r 法处理工业废水的研究发展。 本课题在国内外亚硝酸型牛物脱氮方面最新研究成果的基础上，针对浸豆子废 水以普通活性污泥作为接种污泥，在s b r 反应器中根据硝化反应结束时溶解氧迅速升 高的理论，及时终止硝化反应而培育出了以亚硝酸菌为丰的活性污泥。在成功培养 污泥的基础上，通过对s b r 反应系统内初始p h 值、初始d o 、氨氮负荷、有机负荷、温 度等运行参数的调控，深入研究了s b r 法亚硝酸型牛物脱氮的影响因素及去除效果， 并对其微生物学机理进行了探讨。 实验结果表明： 1 硝化过程中将初始p h 控制在8 o 左右可以达到最高的n o ；- n 转化速率，从而最 好地实现亚硝酸型生物脱氮；p h 过低会对硝化过程产生不利影响，而过高则会抑制 反硝化作用从而影响t n 去除效果。 2 亚硝酸型牛物脱氮将初始d 0 值控制在0 5 m g l 1 左右持续曝气，如果d 0 过低 ( 0 2 o 3 m g l 1 ) 虽然也能进行硝化反应，但n h l n 去除速率相当慢；如果d o 过高( 超 过1 5 2 8 m g l _ 1 ) 系统中的硝化菌将压倒亚硝化菌占明显优势而使得脱氮过程仍延 续传统的硝化反硝化路线 3 当硝化周期运行初始f a 为5 2 0 m g l - 1 时，硝化菌明显受到了抑制，而且f a 越 高，这一现象更为明显。高氨氮负荷以及游离氨浓度( f a ) 可以作为常温下s b r 内实现 短程生物脱氮的一个重要手段。 4 不同的有机负荷对n l f f - - n 的去除率以及脱氮过程中的亚硝化率影响并不明显， 但较高的有机负荷更容易实现较高的c o 阢去除率。而且当进水c o d c r n 1 4 + - n = 2 、 b o d n h ；- n 仅为1 2 时水中n i i ? - n 检测不出，而对于传统的硝化反硝化脱氮过程，一 般认为脱氮过程中当b o d t n ：3 5 时碳源才能满足反硝化的需要，这反映出短程生物 脱氮节省碳源的特点 5 通过控制较高温度( 3 5 c ) 对s b r 的持续运行证实，较高温度( 3 5 ) 不仅能 提高脱氮过程反应速率、缩短反应时间，更重要的是其他运行条件相同时，t = 3 5 时比t = 2 0 c 时亚硝化现象更加明显，也就是说控制硝化阶段在较高温度是实现淘汰 硝化菌的于段之一。 6 最佳操作过程试验以n i t 。+ - n = l o o m g l 一，c o d c , = 8 0 0 m g l “的进水浓度，并将初始 p h 控制在7 8 8 2 ，d o 控制在0 5 0 6 m g l 。持续运行s b r ，基本淘汰了硝化菌，s b r 运行过程中n 0 。n 一直保持在极低的水平，亚硝化率基本达到了9 0 0 5 以上，较好的完 成了亚硝酸型生物脱氮，水中n h 。n 基本检测不出( 采用蒸馏酸滴定法( g b 7 4 7 8 8 7 ) 检 测1 i 出) 。 对影响亚硝酸型牛物脱氮的其它条件因素有待进一步研究。 关键词：s b r 法；牛物脱氮；亚硝酸型硝化；试验研究 i i a b s t r a c t i nt h ew a t e re n v i r o n m e n tt h en i t r o g e ne l e m e n t m a s s i v ea c c u m u l a t i o ns h a v ec a u s e d t h ew a t e re n v i r o n m e n tq u a l i t ys e r i o u sw o r s e n i n g ，u s e st h ee f f e c t i v ep r e v e n t i n ga n d c o n t r o l l i n gm e a s u r et om e l tt h i sh a r m i sq u e s t i o nw h i c ha tp r e s e n tu r g e n t l ya w a i t st ob e s o l v e d h o wd i dt h i sr e s e a r c hc e n t e ro n n i t r o g e n r e m o v a lt ol a u n c h e f f e c t i v e l y ， s u m m a r i z e si n t r o d u c e di nt h ew a t e rb o d yt h en i t r o g e no r i g i n ，t h eh a r ma sw e l la sn i t r o g e n r e m o v a lt h et e c h n i c a lp r e s e n ts i t u a t i o nw i t ht h en e we s t e rs e a r c ht e n d e n c y ，e m p h a t i c a l l y i n t r o d u c e dt h en i t r o u sa c i db i o l o g yn i t r o g e nr e m o v a lt e c h n o l o g yc o n d i t i o n ，i n t r o d u c e d t h es b rp r o c e s s i n gi n d u s t r i a lw a s t er e s e a r c hd e v e l o p m e n t t h i st o p i ci nt h ed o m e s t i ca n df o r e i g nn i t r o u sa c i d sb i o l o g yn i t r o g e nr e m o v a la s p e c t n e 讹s tr e s e a r c hr e s u l t sf o u n d a t i o n ，i nv i e wo f s o a k st h eb e a nw a s t ew a t e rb yt h eo r d i n a r y a c t i v es l u d g et ot a k et h ev a c c i n a t i o ns l u d g e ，i nt h es b rr e a c t o ra c c o r d i n gt ot h en i t r a t i o n r e s p o n d e dw h e nc o n c l u s i o nd i s s o l v e do x y g e nr a p i d l ye l e v a t e st h et h e o r y ，p r o m p t l y t e r m i n a t e dt h en i t r a t i o nt or e s p o n dc u l t i v a t e db yt h eb a c i l l u sn i t r o s o m o n a s p r i m a r i l y a c t i v es l u d g e i ni nt h es u c c e s sr a i s es l u d g ef o u n d a t i o n ，t h r o u g ht ot h es b rr e a c t i o n s y s t e mi nm o v e m e n tp a r a m e t e rt h ea n ds oo np hv a l u e ，d o ，a m m o n i a n i t r o g e nl o a d ， o r g a n i cl o a d ，t e m p e r a t u r er e g u l a t i o n ，h a st h o r o u i 曲l ys t u d i e dt h es e q u e n c eb a t c hr e a c t o r n i t r o u sa c i db i o l o g yn i t r o g e nr e m o v a li n f l u e n c ef a c t o ra n dr e m o v e st h ee f f e c t , a n dh a s c a r r i e do nt h ed i s c u s s i o nt oi t s m i c r o b i o l o g y m e c h a n i s m t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t i n d i c a t e dt h a l ： 1 i nt h en i t r i f i c a t i o np r o c e s sm a ya c h i e v et h ep hc o n t r o la b o u t8 o t h eh i g h e s tn o f - n t r a n s f o r m a t i o ns p e e d ，t h u sb e s tr e a l i z a t i o nn i t r o u sa c i db i o l o g yn i t r o g e nr e m o v a l ；p hh a s b e e nl o wc a nh a v et h ea d v e r s ee f f e c tt ot h en i t r i f i c a t i o np r o c e s sb u th a l g ht os u p p r e s st h e d e n i t r i f i c a t i o nt h u st oa f f e c tt nt or e m o v et h ee f f e c t 2 1 1 忙n i t r o u sa c i db i o l o g yn i t r o g e nr e m o v a ld ov a l u es h o u l dc o n t r o la h o u t 0 5 m g l 一。 i fd ol o w ( o 2 0 3 m g l 1 ) a l t h o u g ha l s oe a r lc a r i f yo nt h en i t r a t i o nt or e s p o n d ，b u t n h 4 + nr e m o v e st h es p e e dt ob eq u i t es l o w ；, i fd oh a sb e e nh i g h ( s u r p a s s1 5 2 s m g l 。) i nt h es y s t e mn i t r i 刨n gb a c t e r i at oc r u s ht h en i t r o s a t i o nf u n g u st oo c c u p yt h e o b v i o u ss u p e r i o r i t yt oc a u s en i t r o g e nr e m o v a lt h ep r o c e s ss t i l lt oc o n t i n u et r a d i t i o n a lt h e n i t r a t i o nc o u n t e r - n i t r a t i o nr o u t e m 3 w h e nn i t r a t i o nc y c l em o v e m e n ti n i t i a lf ai s5 2 0 m g l ，t h en i t r i f y i n gb a c t e r i a h a so b v i o u s l yc o m eu n d e rt h es u p p r e s s i o n ，m o r eo v e rf ah i g h e r , t h i sp h e n o m e n o ni s m o r eo b v i o u s t h eh i 曲a m m o n i a n i t r o g e nl o a da sw e l la st h ef r e ea m m o n i ad e n s i t y ( f a ) m a yt a k eu n d e rt h en o r m a lt e m p e r a t u r ei ns b r r e a l i z e sas h o r td i s t a n c eb i o l o g yn i t r o g e n r e m o v a li m p o r t a n tm e t h o d 4 t h ed i f f e r e n to r g a n i cl o a da sw e l la sn i t r o g e nr e m o v a li nt h ep r o c e s sn i t r o s a t i o n r a t ei n f l u e n c ei sn o tc e r t a i n l yo b v i o u st on h 4 + - n r e m o v e i n gr a t e ，b u tah i g h e ro r g a n i c l o a di se a s i e rt or e a l i z eh i g h e rc o d e rr e m o v e i n gr a t e m o r e o v e rw h e ne n t e r sw a t e r c o d o n h 4 + j n = 2 ，b o d 5 i q l - h + - no n l yw a s1 2t i m en i + - nr e m o v e i n gr a t eh a sa c h i e v e d 10 0 ，b u tr e g a r d i n gt h et r a d i t i o n a ln i t r a t i o nc o u n t e r - n i t r a t i o nn i t r o g e nr e m o v a lp r o c e s s ， g e n e r a l l yt h o u g h tn i t r o g e nr e m o v a li nt h ep m c e s sw h e nb o d t n = 3 5 c a r b o no r i g i nc o u l d s a t i s f yt h ec o u n t e r - n i t r a t i o nt h en e e d ，t h i sr e f l e e t e d t h es h o r td i s t a n c eb i o l o g yn i t r o g e n r e m o v a ls a v e dc a r b o no r i g i nc h a r a c t e r i s t i c 5 c o n t i n u e st h em o v e m e n tc o n f i r m a t i o nt h r o u g ht h eh i g ht e m p e r a t u r e u n d e rt os b r ， t h eh i g ht e m p e r a t u r en o to n l yc a ne n h a n c en i t r o g e nr e m o v a lt h ep r o c e s st or e s p o n dt h e s p e e d ，r e d u c e st h er e a c t i o nt i m e ，m o r ei m p o r t a n t l yo t h e rm o v e m e n tc o n d i t i o ns a m ew h e n t = 3 5 cw h e ni sm o r eo b v i o u st h a nt h et = - 2 0 * ct i m en i t r o s a t i o np h e n o m e n o n ，i no t h e r w o r d sc o n t r o l st h en i t r a t i o ns t a g er e a l i z e so n eo f e l i m i n a t i o nn i t r i f y i n gb a c t e r i am e t h o d s i na h i g h e rt e m p e r a t u r e 6 t h eb e s to p e r a t i n gp r o c e s se x p e r i m e n tb yn h 4 + - n = 1 0 0 m g l , c o d o = 8 0 0 m g l 1 e n t e r st h ew a t e rd e n s i t y ，a n dt h ep hc o n t r o li n7 8 8 2 ，t h ed oc o n t m lc o n t i n u e si n 0 5 0 6 m g l - 1t om o v es b r ，b a s i c a l l ye l i m i n a t e dt h en i t r i f y i n gb a c t e r i a ，i nt h es b r m o v e m e n tp r o c e s sn o f - nc o n t i n u o u s l ym a i n t a i n e da tt h ee x t r e m e l yl o wl e v e l ，t h e n i t m s a t i o nr a t eh a db a s i c a l i ya c h i e v e da b o v e9 0 b e t t e rh a sc o m p l e t e dt h en i t r o u sa c i d b i o l o g yn i t r o g e nr e m o v a l ，n f h + - nr e m o v e i n gr a t eh a sa c h i e v e d1 0 0 t oa f f e c t st h en i t r o u sa c i db i o l o g yn i t r o g e nr e m o v a lo t h e rc o n d i t i o nf a c t o r st ow a i t 佑rf u a h e rs t u d i e s k e yw o r d s ：s e q u e n c eb a t c hr e a e t o r ( s b r ) ；b i o l o g i c a ln i t r o g e nr e m o v a l ；n i t r o u sa c i d n i t r a t i o n ；e x p e r i m e n t a ls t u d y i v 独创性声明 独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导 师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注 和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人 或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明，并表示了谢意。 本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文 成果归广东工业大学所有。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。 论文作者签字杨永啤 指导教师签礅 第一章绪论 第一章绪论 1 1 水体中的氮及生物脱氮技术 i 1 1 水体中氦的来源及危害 随着城市人口的集中和工农业的发展，水体的富营养化问题日益突出起来。而 氮是造成水体富营养化的丰要元素之一。氮是藻类生长的限制因子，河流、湖泊中 如有大量藻类生成，就表现出了十分明显的富营养化现象。水体富营养化后将恶化 水质，降低水资源的使用价值。据估计，我国大约2 5 的湖泊都受到不同程度富营养 化的影响。其中受污染影响最重的湖泊有江浙的太湖、安徽的巢湖和云南的滇池( 见 表i - i ) 。从数据表明，巢湖和滇池的水体隐藏有继续恶化的趋势。 表i - i 三湖泊每年平均总氮含量 ! ! ! ! ：! ：! ! 堕! 堕型堂堕堡竺! ! 坐型垡塑竺! ! ! 墅型塑! 竖璺! ! ! 笪堡! 1 1 9 9 2 ( m g l ) 1 9 9 4 ( m g l 1 ) 1 9 9 6 ( r a g l )1 9 9 8 ( m g l ) 另外，我国近海目前也都受到了较大程度的污染，大约7 0 的取样水域都为三类 水标准或者更低。其中最主要的污染物就是含氮化合物，它是造成水体富营养化的 主要污染物之一。自上世纪9 0 年代以来，海洋红潮发生率日见频繁，并有逐渐上升 的趋势其中城市污水及工业废水是引起近海污染的主要原因。我国颁布实施的 7 4 时亚硝酸盐氮所占比率高于9 0 9 6 ，亚硝化型硝化要求的p h 值必须在7 4 8 3 2 _ 间 。：于德爽，彭永臻等人6 得出的最佳p h 范围为7 5 8 8 。将众多学者的研究结果归纳 起来，亚硝酸菌要求的最适p h 在7 8 5 2 _ 问，硝酸菌为6 7 5 。 1 2 2 4 游离氨浓度( f a ) 水中的游离氨浓度( f a ) 是影响脱氮过程亚硝化率的一个重要因素。废水中的氨 氮随p h 的不同分别以分子态和离子态形式存在，分子态游离氨( f a ) 对硝化作用有明 i o 第一章绪论 显的抑制作用。其电离平衡方程如下： n h 。+ h 2 0 = n h 。+ + o r 日前，有关游离氨浓度对硝化菌和亚硝化菌的抑制作用的研究比较多，这些研 究基本都认为当氨氮负荷过高时，在系统运行的初段有利于亚硝酸菌增长，使亚硝 酸菌产生量大于氧化量而出现积累。游离氨浓度对硝化菌的抑制作用要更加敏感， 在很低的游离氨浓度下就会受到抑制，但对抑制作用定量化的问题尚未达成统一。 1 2 2 5 泥龄( s r i ) 从表2 - 2 我们也可以看出，亚硝酸菌的世代期较硝酸菌的世代期短，在活性污泥 系统中，若泥龄介于亚硝酸菌和硝酸菌的最小污泥停留时间时，系统中的硝化菌会 逐渐被冲掉，使亚硝化菌成为系统优势菌，形成亚硝酸型硝化。 1 3s b r 法处理工业废水的研究进展 s b r 法即序批式活性污泥法，该方法自七十年代初美国n a m ed a m e 大学的i r v i n e 教授等发起研究以来，引起了世界各国如中国、日本、澳大利亚等的广泛重视，各 国的技术人员都相继展开了大量的研究工作，使其在农产品加工废水、屠宰废水、 啤酒废水、制药废水、化工废水、印染废水等的处理得到了成功应用，证明s b r 是一 种性能稳定的污水处理方法。 1 3 1s b r 法的工作原理和特点 1 3 1 1s b r 法的工作原理 s b r 法是一种间歇运行的污水牛物处理工艺，它由一个或几个s b r 池组成，运行 时，从污水分批进入池中，经活性污泥的净化，到净化后的上清液排出池外，完成 一个运行周期。s b r 法的一个完整操作周期有五个阶段：进水期、反应期、沉淀期、 捧水期和闲置期，如图卜3 所示。 广东t 业大学_ t 学硕十学位论文 迸水期曝气反j 训稠沉淀期 拌水期闲置期 图卜3s b r 的周期过程 f i g i - 3s b rc y c l i c a lp r o c e s s 由图1 - 3 可女i i s b r 是在单一的反应器内，在时间上进行各种目的的不同操作，故 称之为时间序列上的废水处理工艺。它集调节池、曝气池、沉淀池为一体，不需污 泥回流系统。 1 、进水期 进水期是反应池接纳污水的过程。进水所需的时间随处理规模和反应器容积的 大小及被处理污水的水质而定。在污水投加过程中，s b r 反应器内存在着污染物的混 合和被活性污泥吸附、吸收和氧化等作用。如果在进水阶段向反应器中投入的污染 物数量不大或污水中的污染物浓度较低，则所投入的污染物能被及时吸附、吸收和 氧化降解，整个运行过程将是稳态的，但在s b r i 艺的实际运行过程中很少会出现这 种情况。由于在s b r i 艺中，污水向反应器的投入时间一般是比较短的，在充水时间 里，单位时间内部反应器投入的污染物数量比连续式活性污泥法大，投入速度大于 活性污泥的吸附、吸收和生物氧化降解速度，从而造成污染物在混合液中的积累。 2 、反应期 反应期是在进水期结束后或s b r 反应器充满水后，进行曝气或搅拌以达到对有机 污染物进行生物降解的处理目的。通过改变进水和反应阶段的长短和其间环境条件 ( 好氧、厌氧、缺氧) ，可以使系统灵活运行，模拟多种复杂的连续流反应器系统。 3 、沉淀期 沉淀工序相当于传统活性污泥法的二沉池，在停止曝气和搅拌后，活性污泥絮 体经重力沉降和上清液分离。s b r 反应器本身作为沉淀池，避免了在连续流活性污泥 法中泥水混合液必须经过管道流入沉淀池沉淀的过程，从而也避免了使部分刚刚开 始絮凝的活性污泥重新破碎的现象。 4 、出水期 第一章绪论 经处理达到一定要求的水排出处理系统，同时反应池底部沉降的活性污泥大部 分作为下个处理周期使用，剩余污泥排放。一般而言，s b r 反应器中的活性污泥数量 占反应器容积的3 0 左右。另外反应池中还剩下一部分处理水，可起循环和稀释的作 用。 5 、闲置期 上清液排放以后，反应器处于停滞状态，等待下一个运行周期的开始。此阶段 的时间根据实际情况决定，如果时间过长，为避免污泥的腐化，应进行轻微的曝气 或间断的进行曝气。排泥也可在此阶段进行。 1 3 1 2 湖法的工艺特点 1 、运行操作灵活，效果稳定 s b r 在运行操作过程中，可以根据废水水量水质的变化、出水水质的要求调整一 个运行周期中各个工序的运行时间、反应器内混合液容积的变化和运行状态，具有 极强的灵活性。s b r 可以通过调节曝气时间来满足出水要求，因此运行可靠。效果稳 定。 2 、工艺简单，运行费用低 s b r 法的工艺简单，便于自动控制。其主要设备就是一个具有曝气和沉淀功能的 反应器，s b r 系统构筑物小，而且简单，因此占地面积小、投资少。s b r 法的主体处 理工艺设备只有1 个间歇反应器( s b r ) 。省去二沉池和污泥回流设备，基建投资比 连续流活性污泥法节省3 0 左右，运行费用降低2 0 ，占地面积可缩d 3 0 5 0 。 3 ，耐负荷冲击 一个s b r 池在充水时相当于一个均化池，在不降低出水水质的情况下，可以承受 高峰流量和有机物浓度的冲击负荷，尤其是采用非限制曝气运行方式，更能大大增 强s b r 处理有毒有机废水的能力。另外s b r 法容易保持较高的污泥浓度，这也提高了 它抵抗冲负荷的能力。 4 、能有效地防止污泥膨胀，污泥活性强，质量浓度高 污泥膨张问题是传统活性污泥法运行过程中常常发生且难以杜绝的令人棘手的 问题，引起污泥膨胀的原因有9 0 以上的情形是由丝状菌的过度生长所造成的s b r 工艺之所以能有效地控制丝状菌的过量繁殖，主要由于s b r 反应器在反应阶段在时间 1 3 广东t 业大学1 ：学碗叶宁位论文 上的理想推流状态，使其具有很高的f m 梯度，且反应器中进水与反应阶段的缺氧( 或 厌氧) 与好氧状态的交替，能抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖。另外，反应器中有较 高的底物浓度抑制了丝状菌的生长，使得菌胶团的竞争优势得到提高，避免了污泥 膨胀。污泥龄( oc ) 短、比增长速率( u ) 大也是致使丝状菌无法在反应器中生长繁殖 的一个重要原因。 5 、脱氮除磷效果好 s b r 工艺在时间序列上提供了缺氧( d o = o ，n o x o ) ，厌氧( d o = o ，n o x = o ) 和好氧 ( 9 0 0 ) 的环境条件，使缺氧条件下实现反硝化，厌氧条件下实现磷的释放和好氧条 件下的硝化及磷的过度摄取，从而有效地脱氮除磷。 6 、固液分离效果好 s b r 在沉淀时没有进出水流的干扰，可以避免短流和异重流的出现，是一种理想 的静态沉淀，固液分离效果好，容易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低，浓缩污 泥含固率可达到2 5 3 ，这为后续污泥的处置提供了良好的条件。 7 、易与物化工艺结合 s b r 运行的阶段性为之与混凝、投加吸附剂等提高处理效率的物化工艺相结合提 供了便利。s b r 中投加混凝剂或粉末活性炭及其代用品可以提高污泥沉降性能，或者 增加对难降解有机物的去除。 1 3 2 应用s b r 法处理废水的影响因素 影响s b r 法处理废水效果的因素，可以归结为两大类，一类是操作条件，另一类 是基质条件。 1 3 2 ，1 操作条件的影响 在操作条件中影响s b r 法处理效果的因素主要有：曝气方式、溶解氧、温度等 1 、曝气方式的影响 s b r 法中曝气方式有非限制曝气、限制曝气、渐减曝气三种方式，各种曝气方式 的效果及耗能不同。 非限制曝气方式( 进水时同时曝气) 运行的s b r 法能缓解高浓度有机废水的冲击 1 4 第璋绪论 负荷一。此外，一定量的c o d 。能在进水和反应两个阶段被降解，而不是仅在反应阶 段降解，这样，非限制曝气方式运行时，反应器内需氧速率也比较均匀，这给供氧 的运行控制也提供了方便，同时非限制曝气方式可以缓解毒性物质的冲击”。 限制曝气方式( 迸水时不曝气) ，使反应器在迸水时处于厌氧或缺氧状态，有利 于大分子有机物水解，另外限制曝气使s b r 内基质存在一定的浓度梯度，生化反应有 较大的推动力，同时抑制了丝状菌的牛长，用s b r 法处理印染废水”1 、洗涤废水”都 充分说明了这点。 渐减曝气：据s b r 法中有机物降解的规律，溶解氧的变化规律以及运行费用来看 s b r 反应器的供氧采用渐减曝气更合理、更经济一些，而且这种曝气方式由于计算机 自动控制的实现己成为必然趋势。 2 、溶解氧的影响 s b r 污泥的污泥沉降性能良好而且稳定，据王淑莹的研究。知，曝气量越小，s b r 平衡d o 浓度越低，所需反应时问越长，即所需s b r 容积越大；反之，平衡d o 浓度越高， 所需反应时间越短，但曝气运行费用越大，在她的实验中d o 浓度控制在0 8 1 5 m g l 1 比较合适。而据彭永臻的理论研究”可知，在满足同一出水质量前提下控 制不同的d o 浓度所需的运行费用不同，结果表明d o 为0 9 m g l - 时所需运行费用最少。 3 、温度的影响 温度是影响微牛物牛长活动的重要因素，在微生物酶系统不受变性影响的温度 范围内，水温上升就会使微生物活动旺盛，提高反应速度。此外，水温上升还有利 于混合、搅拌、沉淀等物理过程，但不利氧的转移，对于生化过程，一般水温在2 0 3 0 时效果最好。周群英对味精废水的s b r 处理一中分别在6 1 5 ，2 5 3 0 ，2 5 土1 恒温条件下运行，结果2 5 土l 运行结果最好。而刘永淞用s b r 法处理含酚废水 ”的研究中，进水温度在2 0 4 0 时对处理效果并无明显影响。周岳溪对造漆工业 废水s b r 法处理的研究一中，水温低于3 6 条件下，s b r 反应器停止运行数天后， 可以快速启动。c i a n d r a s ，t r i p a t i i i 对漂白厂废水的研究中“细菌经过驯化在3 5 4 5 时都可很好地处理废水，而且在5 5 和6 0 时c 0 d c r 去除率可达到6 0 7 鹪，两且 在6 0 时长链脂肪酸的去除率更高，只是驯化时间及菌群种类不同，| e i - c h i y i n g 等人的研究表明，温度低到9 c 时，s b r 对含用酚等的废水仍有相当好的处理效果m 广东工业大学1 = 学硕士学位论文 很显然s b r 法可操作的温度范围很宽。 1 3 2 2 基质条件的影响 在基质条件中影响s b r 法处理效果的因素主要有：p h 值、废水中的其他物质( 如 c u 2 + ，s 矾2 。等) 、营养物等。 1 、p h 值的影响 适宜微生物增长的p h 值范围一般为4 9 ，韩相奎在研究s b r 法处理中药废水的研 究中* p h 值降至4 5 且在高负荷条件下，运行前5 d 出水c o d 始终低于3 0 0 m g l - l ，5 d 后 出水降至2 0 0 m g l 。可见s b r 法对p h 值有较强的耐冲击能力。 2 、废水中的其他物质( 如：c u 2 + 、s o 一的影响 废水中如果有重金属离予( 如c u 2 + ) 、无机酸根离子( 如s 0 - ) 及其它有毒物质( 如 酚) 时，对处理效果的影响如何呢? 刘永淞的研究”证h 1 月s b r 法可在非限制曝气情况 下，很好地去除酚。韩相奎的研究m 表明废水中含有l o o m g l - 的c u s o 。5 h ：0 对处理 效果无明显的不利影响，孙剑辉的研究表明味精废水中的s o 。对出水的c o d 值的影响 很小，且s 0 7 一的浓度进水与出水的浓度几乎不变4 。 3 、营养物的影响 在活性污泥系统里，由于微牛物细胞是由多种化学成分所组成，因此其牛长繁 殖需要有一定比例的营养物，污水中除以b o d 所代表的含碳有机物外，还需要一定比 例的氮、磷和其他微量元素。一般对氮、磷的需要量应满足b o d ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：1 的比例。 而据彭永臻的研究w ，由于通常的s b r 法的污泥龄短，微牛物的比增长速率大，其内 源呼吸作用较弱，微生物细胞的合成代谢相对于其分解代谢占丰导地位，降解单位 有机物需要的n 、p 较多，结果为b o d ：n ：p = 1 0 0 ：6 2 ：1 1 、而w e i c h i y i n g 等人的研究表 明此值为1 5 0 ：1 0 ：2 。 1 3 3s b r 法在我国的应用前景 随着我国城镇和工业的迅速发展，废水量逐年增加，水污染日趋严重，其中高 浓度有机废水如酿造废水、造纸废水、制革废水和医药废水等是造成水体污染的重 大污染源，是我省乃至全国水污染防治的重点同时，日益严重的富营养化问题迫 1 6 第| 章绪论 使废水处理设施在去除有机物的基础上进一步对废水进行脱氮除磷。当今去除废水 中的溶解性有机物及氮、磷污染物的丰要途径是生化处理，即利用微生物在生命过 程中的代谢活动降解废水中的污染物，但由于工业高浓度有机废水种类多，成份复 杂，多含难降解有机物、对微牛物有毒性的无机物及较难处理的氮和磷，故高浓度 有机废水的治理技术研究己成为环境保护研究领域的重要课题。就我国的经济实力 而言，要利用有限的资金解决日趋严重的水污染问题，就必须要研究开发和利用效 率高、投资少、能耗低的废水处理实用技术。s b r 法集调节池、曝气池和沉淀池于一 体，具有投资少，效率高、使用面广和操作灵活的优点且能够有效地脱氮除磷， 适合多种不同目的的废水处理要求，因而是一种适合我国国情的废水处理技术，有 很好的应用前景。s b r 法处理城市牛活污水及工业废水的工程实践如表卜3 、表 1 4 鼽b 。 表1 - 3s b r 处理城市生活污水工程实践 a 鲨：! 尘丛! e 血型p 堂塑丛塑堡p 竖箜堕! 些! 监堕塑竖璺g 盟 序号名称工艺形式处理效果 表1 4s b r 处理工业废水工程实践 f ! 塑：! 兰! 堑p 刨竺! p 翌盟堡! ! ! 旦垦p 堕! ! ! ! i 塑i 堕塑垡型堂) 序号废水类犁工艺形式处理效果 1 4 本研究的目的、意义及主要内容 1 4 1 本研究的目的和意义 如1 2 节所述，与传统的硝化反硝化相比，亚硝酸型牛物脱氮的优点是十分明显 的，正因为如此国内外都展开了对该技术的研究，但是在工程中得到成功运用的并 不多见。已经在工程实践中得到运行的s h a r o n 工艺要求反应温度在3 0 3 5 。c ，使得 其运行的广泛性受到限制。a n a m m o x 工艺运行不稳定，出水水质波动较大：0 l a n d 工 艺虽然在低溶解氧下可以实现亚硝酸型硝化反硝化，但活性污泥体系在低溶解氧浓 度下运行容易导致污泥膨胀，而且反应速率慢、运行周期长所以该工艺的应用也有 一定的局限性。如果能通过对运行条件的调控在应用s b r 法处理工业废水的工艺内实 现亚硝酸型生物脱氮，将弥补以上提到的s h a r o n ，a n a m m o x 和0 l a n d t 艺的一些不足， 无疑具有相当的理论和现实意义 因此，本研究的目的是通过对运行条件的调控，提出一套能够在s b r 内实现亚硝 酸型生物脱氮的工艺运行参数，并在最佳工艺控制条件下逐步强化污泥活性，针对 游离氨浓度( f a ) 、有机负荷、温度等条件对短程生物脱氮的影响进行研究，以达到 为后续工程试验提供理论依据和借鉴的意义。 第章绪论 1 4 2 本研究的主要内容 针对亚硝酸型牛物脱氮，如何控制硝化停止在亚硝酸阶段是实现短程生物脱氮 的关键。研究如何持久稳定地维持较高浓度的亚硝酸盐的积累及影响亚硝酸盐积累 的因素是本研究的主要内容。本研究拟采用s b r 反应器在实验室进行短程生物脱氮， 工艺废水采用人工模拟的氨氮废水和有机废水，丰要研究内容及实验安排如下： ( 1 ) 亚硝酸型硝化化菌的培养及驯化； ( 2 ) s b r 反应周期内最佳p h 的确定； ( 3 ) s b r 反应周期内最佳d o 的确定； ( 4 ) 高氨氮负荷运行尝试及f a 对短程牛物脱氮的影响； ( 5 ) 污泥对不同有机负荷的适应能力； ( 6 ) 不同温度对短程牛物脱氮及反应速率影响的研究： ( 7 ) 亚硝酸型生物脱氮最佳工艺控制参数的确定。 广东工业大学工学硕士学位论文 2 1 试验材料和方法 2 1 1 试验用水 第二章试验研究 1 、碳源有机废水采用浸豆废水，其配制方法如下：2 0 0 9 黄豆磨碎后浸泡在5 l 自来水中约4 小时后搅拌，静置，取其上清夜使用。该废水的主要有机成分为蛋白质， 脂肪，碳水化合物( 糖类、淀粉、纤维素) 本试验实测的c 0 d c ，为1 7 0 0 4 1 0 0 m g l ，b o d i 为1 3 9 0 1 8 0 0 m g l - 1 ，t n 为8 0 1l o m g l - l 。 2 、人工模拟高n h - n 废水：采用蒸馏水中加入n h 。c l 的方式，根据所需不同浓度 稀释制成，配制的模拟废水中n h 。+ - n 最高浓度为1 0 0 0 m g l - 1 。实验过程需要调节p h 值 时，向废水中加入n a o h 以增加其碱度。 模拟高n h 。+ - n 废水和上清夜根据不同比例混合，可配成试验所需的不同碳氮比的 实验用水。 2 1 2 试验装置 s b r 反应器由有机玻璃制作，装置呈圆柱形，内径1 5 c m ，高6 0 c m 。有效容积9 l ( 如图2 1 ) 。反应器底部采用多孔曝气管曝气，转予流量计控制气量。进水、曝气、 沉淀、排水等各阶段的时间根据试验需要设定，设置电加热棒，需要时可控制水温 在1 5 3 5 左右 第章试验研究 1 温度测定仪2 温度传感器3 加热棒4 p h 测定仪5 p h 传感 器6 取样l j7 转子流最计8 微孔曝气管9 排泥管 图2 - 1 反应器试验装置 f i g 2 1t l 硷t e s te q u i p m e n to f r e a c t o r 2 1 3 试验仪器、药品及测定方法 试验方法及仪器设备见表2 - 1 ，2 - 2 。 袁2 一1 分析方法览表 i ! 坐：! ：! ! ! ! 垒! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 堡坐! 丛! 壁! ! ) 水质指标测定方法 c o d e ,重铬酸钾法 n i r 一n n 晚一n n m n 蝼 艟j s s p i 蒸馏酸滴定法( g b 7 4 7 8 - 8 7 ) 卜( 卜萘基) 一乙二胺光度法( g b 7 4 9 3 - 8 7 ) 酚二磺酸光度法( g b 7 4 8 旷8 7 ) o x i 3 3 0 溶解瓴仪测定 重鼍法 重晕法 玻璃电极法 2 1 表2 - 2 仪器设备一览表 旦唑：丝! 堡! 塑些堕笪! 趔e 堂! 堡! 序号仪器名称型号规格生产j 家 2 2 污泥的驯化和启动 实验污泥采用广州大坦沙污水厂曝气池污泥，活性较强，污泥沉降性能良好 实验启动阶段水温在3 0 3 5 c 。实验进水水质：c o d c ，= 4 0 0 m g l ，n 叱+ - n = 8 0 m g l 。 硝化污泥驯化过程中，设置工艺运行工况为：短时进水，曝气7 h ，沉淀l h ，排水o 5 h ， 闲置1 5 5 h 。