序批式生物膜法的脫氮特性及機理研究

1、序批式生物膜法的脫氮特性及機理研究 06-03-08 10:49:00 作者：李軍1 李媛1 聶梅編輯：studa9ngns摘要：對序批式生物膜法工藝中所表現(xiàn)出來的脫氮特性進行了探討，并提出了過量儲存SND脫氮作用機理. 厭氧段脫氮主要靠生物膜對含碳氮有機物的過量儲存作用；好氧段脫氮主要靠生物膜的SND作用，反硝化的有機碳源主要為生物膜中在厭氧段過量儲存的有機碳源。 關(guān)鍵詞：序批式 生物脫氮 SND 過量儲存 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生物膜法具有單位體積生物量大、抗沖擊能力強、污泥易于沉淀、運行管理方便以及省能的優(yōu)點。同時微生物呈固著態(tài)，有利于將微生物保持在反應(yīng)器內(nèi)和優(yōu)勢菌屬的培養(yǎng)。在研究序批式生物膜法工藝時，筆者發(fā)現(xiàn)該工藝具有很好的同步脫氮作用1。因此有必要就序批式生物膜法工藝中所表現(xiàn)出來的脫氮特性和機理做進一步的探討。1 試驗方法1.1 試驗裝置試驗裝置如圖1所示。試驗所用反應(yīng)器

5、用有機玻璃制成，內(nèi)徑15cm，反應(yīng)器內(nèi)有效容積18L，其中沉淀池2L。試驗進水的TP平均為10.0mg/L、TN平均為37.7mg/ L、COD為370.0 mg/ L，溫度為25，好氧狀態(tài)的DO平均為5.5 mg/ L。裝填密度應(yīng)是纖維載體上生物膜成熟后，膜與載體所占容積與整個反應(yīng)器容積之比。本實驗分別做了最大裝填密度37.5、實用裝填密度30以及較低裝填密度22.5的對比實驗后，確定較適宜的裝填密度為30。此時，反應(yīng)器中的纖維載體的比表面積為2.66m2/ L 。生物膜培養(yǎng)采用A/O交替運行方式歷時3個月，菌種取自一般活性污泥工藝。試驗穩(wěn)態(tài)運行工況為淹沒序批式生物膜法工藝的運行工況1，即每

6、一SBR周期為9h，其中厭氧段3h、好氧段6h。1.2 原生污水和主要分析方法原生污水用自來水加蛋白胨配制，配制時還投加少量氯化銨、硫酸鎂、磷酸二氫鉀、氯化鈣、氯化鈉等，配制后水質(zhì)如表1所示。 COD，重鉻酸鉀法；TN ，過硫酸鉀-紫外分光光度法；NH4+-N，納氏試劑光度法； NO3-N 、NO2-N ，離子色譜法；TP，過硫酸鉀氯化亞錫還原光度法。表1 原生污水水質(zhì)表水質(zhì)指標(biāo)CODTNNH4+-NNO3-NNO2-NTPSPPH堿度BOD5濃度，mg/L250-40030-6010-200.20.18-10 7-97.3380-440180-3002 試驗研究2.1 厭、好氧時段內(nèi)各形態(tài)氮

7、濃度的變化為考察厭、好氧時段內(nèi)各形態(tài)氮濃度的變化，筆者測定了進水后厭氧3h、再好氧17h的各形態(tài)氮濃度的變化曲線，見圖2。試驗中，以試驗條件改變后運行2周后的水樣為試樣，各濃度值為連續(xù)2周試驗數(shù)據(jù)的平均值。由圖2可見，在厭氧段TN下降、NH4+-N上升，TN去除率為34.3%；NH4+-N在好氧開始后6小時內(nèi)已低于1 mg/ L，硝化基本完成, 同時也可看到此時好氧時段內(nèi)脫氮率為進水TN 的22.3%, 總脫氮率達56.6%。過長的好氧時間只是把余下的氮轉(zhuǎn)化為NO3-N，而總脫氮率幾乎沒有提高。2.2 進水負荷的影響試驗中，采用4種COD進水負荷考察COD和各形態(tài)氮的變化規(guī)律，見圖3至圖7。由

8、圖3可知，軟性填料序批式生物膜可承受較高的COD負荷的增長，且在厭氧段有較高的COD吸收速率，COD負荷越高，其COD吸收速率也就越高。厭氧段COD吸收值在進水負荷1.32 kg COD/（m3.d）(相應(yīng)進水COD濃度為496.8mg/ L)時為212.5mg/ L，而在進水負荷1.00kg COD/（m3.d）（相應(yīng)進水COD濃度為375.0mg/ L）時為203.1mg/ L，這說明在進水負荷為1.00 kg COD/（m3.d）時，厭氧段COD吸收值已趨于極大值，對COD吸收達到極大值表明不是所有的有機物都可以做為細胞中的合成物質(zhì)和儲藏物質(zhì)。所以筆者確定該工藝適宜進水COD負荷為0.271.32 kg COD/（m3.d）。圖4為4種COD進水負荷時NO3-N變化曲線，隨著COD進水負荷的提高，發(fā)生硝化的時間往后推移。圖5為4種COD進水負荷時NO2-N變化曲線，NO2-N產(chǎn)生后要達到一個峰值，隨著COD進水負荷的提高，產(chǎn)生峰值的時刻后移。在COD進水負荷1.00 kg COD/（m3.d）時，出水