序批式生物膜法的脱氮特性及机理研究

1、序批式生物膜法的脱氮特性及机理研究 06-03-08 10:49:00 作者：李军1 李媛1 聂梅编辑：studa9ngns摘要：对序批式生物膜法工艺中所表现出来的脱氮特性进行了探讨，并提出了过量储存SND脱氮作用机理. 厌氧段脱氮主要靠生物膜对含碳氮有机物的过量储存作用；好氧段脱氮主要靠生物膜的SND作用，反硝化的有机碳源主要为生物膜中在厌氧段过量储存的有机碳源。 关键词：序批式 生物脱氮 SND 过量储存 Characteristics and mechanism studies on the removal of nitrogen in sequencing batch reactor

2、of submerged biofilm processAbstract：The article discusses the nitrogen removal characteristics in sequencing batch reactor of submerged biofilm process. It also sets up the mechanism of over storagenitrogen removal with SND. Nitrogen removal in the anaerobic phrase depends largely on the over stora

3、ge function of the biofilm to the carbonaceous and nitrogenous organism, and nitrogen removal in the aerobic phrase depends on the SND function of biofilm. The organic carbon over storaged in the anaerobic phrase in the biofilm provides the major of organic carbon in the process of denitrification.

4、Keywords：Sequencing Batch Reactor ；Biological Nitrogen Removal；Simultaneous Nitrification and Denitrification；Over Storage生物膜法具有单位体积生物量大、抗冲击能力强、污泥易于沉淀、运行管理方便以及省能的优点。同时微生物呈固着态，有利于将微生物保持在反应器内和优势菌属的培养。在研究序批式生物膜法工艺时，笔者发现该工艺具有很好的同步脱氮作用1。因此有必要就序批式生物膜法工艺中所表现出来的脱氮特性和机理做进一步的探讨。1 试验方法1.1 试验装置试验装置如图1所示。试验所用反应器

5、用有机玻璃制成，内径15cm，反应器内有效容积18L，其中沉淀池2L。试验进水的TP平均为10.0mg/L、TN平均为37.7mg/ L、COD为370.0 mg/ L，温度为25，好氧状态的DO平均为5.5 mg/ L。装填密度应是纤维载体上生物膜成熟后，膜与载体所占容积与整个反应器容积之比。本实验分别做了最大装填密度37.5、实用装填密度30以及较低装填密度22.5的对比实验后，确定较适宜的装填密度为30。此时，反应器中的纤维载体的比表面积为2.66m2/ L 。生物膜培养采用A/O交替运行方式历时3个月，菌种取自一般活性污泥工艺。试验稳态运行工况为淹没序批式生物膜法工艺的运行工况1，即每

6、一SBR周期为9h，其中厌氧段3h、好氧段6h。1.2 原生污水和主要分析方法原生污水用自来水加蛋白胨配制，配制时还投加少量氯化铵、硫酸镁、磷酸二氢钾、氯化钙、氯化钠等，配制后水质如表1所示。 COD，重铬酸钾法；TN ，过硫酸钾-紫外分光光度法；NH4+-N，纳氏试剂光度法； NO3-N 、NO2-N ，离子色谱法；TP，过硫酸钾氯化亚锡还原光度法。表1 原生污水水质表水质指标CODTNNH4+-NNO3-NNO2-NTPSPPH碱度BOD5浓度，mg/L250-40030-6010-208-10 7-9380-440180-3002 试验研究2.1 厌、好氧时段内各形态氮浓度的变化为考察厌

7、、好氧时段内各形态氮浓度的变化，笔者测定了进水后厌氧3h、再好氧17h的各形态氮浓度的变化曲线，见图2。试验中，以试验条件改变后运行2周后的水样为试样，各浓度值为连续2周试验数据的平均值。由图2可见，在厌氧段TN下降、NH4+-N上升，TN去除率为34.3%；NH4+-N在好氧开始后6小时内已低于1 mg/ L，硝化基本完成, 同时也可看到此时好氧时段内脱氮率为进水TN 的22.3%, 总脱氮率达56.6%。过长的好氧时间只是把余下的氮转化为NO3-N，而总脱氮率几乎没有提高。2.2 进水负荷的影响试验中，采用4种COD进水负荷考察COD和各形态氮的变化规律，见图3至图7。由图3可知，软性填料

8、序批式生物膜可承受较高的COD负荷的增长，且在厌氧段有较高的COD吸收速率，COD负荷越高，其COD吸收速率也就越高。厌氧段COD吸收值在进水负荷1.32 kg COD/（m3.d）(相应进水COD浓度为496.8mg/ L)时为212.5mg/ L，而在进水负荷1.00kg COD/（m3.d）（相应进水COD浓度为375.0mg/ L）时为203.1mg/ L，这说明在进水负荷为1.00 kg COD/（m3.d）时，厌氧段COD吸收值已趋于极大值，对COD吸收达到极大值表明不是所有的有机物都可以做为细胞中的合成物质和储藏物质。所以笔者确定该工艺适宜进水COD负荷为0.271.32 kg COD/（m3.d）。图4为4种COD进水负荷时NO3-N变化曲线，随着COD进水负荷的提高，发生硝化的时间往后推移。图5为4种COD进水负荷时NO2-N变化曲线，NO2-N产生后要达到一个峰值，随着COD进水负荷的提高，产生峰值的时刻后移。在COD进水负荷1.00 kg COD/（m3.d）时，出水