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低C/N短程硝化反硝化影响因素与系统稳定性研究

时永辉  
【摘要】: 本试验采用序批式SBR反应器对短程硝化反硝化影响因素和系统运行稳定性进行了研究。分别研究了控制pH与FA、低DO以及低C/N因素条件下亚硝酸盐积累情况,以及诸因素对短程硝化反硝化系统的影响;研究了多因素结合控制条件下短程硝化反硝化过程中有机物、氨氮去除情况,亚硝酸盐积累率以及此控制条件下实现的短程硝化反硝化系统稳定性;还研究了在高进水氨氮冲击条件下短程硝化反硝化系统的脱氮能力、耐冲击性与运行稳定性,其研究结果对短程硝化反硝化的理论研究与实际应用有一定的指导意义。 采用SBR工艺控制pH=8.0±0.1和FA=7.48-8.54mg/L,以及低DO=1.0-1.5mg/L均实现了短程硝化反硝化,亚硝化率始终可保持在90%以上。亚硝化菌的最佳pH值范围和游离氨的选择性抑制理论是控制pH值实现短程硝化反硝化的理论基础,而控制低DO可以实现较高的亚硝酸盐积累则是基于OLAND原理利用低DO下两类细菌在动力学特性上的差异性。 试验控制低C/N条件运行80天发现,SBR系统中有较高的亚硝酸盐积累,其浓度可达35mg/L以上,亚硝化率稳定在90-95%之间,表明控制适宜的低C/N可以较好的实现短程硝化反硝化,且短期内运行效果良好、稳定性较强。在常温状态和正常溶解氧浓度下,当处理废水中C/N均值为3.6时有利于出现亚硝酸盐的积累以实现短程硝化反硝化,而废水均值C/N太低(C/N2.8)时高氨氮负荷会对硝化菌与亚硝化菌产生抑制作用,而C/N太高(C/N5.6)时亚硝化菌数量、多样性开始减少,其二者亚硝化积累率均不高,均不利于短程硝化反硝化过程的实现,均值C/N=3.6时为低C/N下实现亚硝酸盐积累最佳控制条件。 组合试验研究发现,在控制DO=1.2-1.4mg/L、低C/N平均值为3.6的情况下,将低DO与低C/N结合控制可稳定实现短程硝化反硝化,SBR系统长期运行120天保持了较高的亚硝酸盐积累和较稳定的运行效果。此研究突破了传统研究要想得到稳定的亚硝酸盐积累则需要将DO控制在1.0mg/L(甚至0.5mg/L)以下的限制,提高了系统有机物去除效率,并扩大了可实现短程硝化反硝化的溶解氧控制范围,同时表明结合低C/N条件进行控制有利于提高短程硝化反硝化的实现程度和运行稳定性。 为了检验低DO与低C/N结合控制下系统运行的耐冲击性能,对SBR反应系统进行了耐氨氮冲击试验。经过7天高氨氮冲击试验后,试验结果发现:此时出水氨氮浓度略有升高,平均浓度由冲击前的10.8mg/L变为13.2mg/L,但平均去除率依然可高达84.6%;冲击完成后平均亚硝酸盐浓度和亚硝化率分别由35.1mg/L和93.6%变为32.6mg/L和90.2%,平均亚硝酸盐浓度和亚硝化率虽然较冲击前略有下降,但从整个运行过程来看依然保持了良好的适应性和恢复性。通过冲击性试验表明,适宜的低DO结合低C/N不但可以有效的实现短程硝化反硝化,并且该系统可长期稳定运行,同时具有一定的耐冲击性和可再恢复性。


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