張 敏,姜 瀅,溫婧玉,汪瑤琪,陳重軍,2,3,4*,沈耀良,2,3

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環(huán)境溫度下SBR實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定部分亞硝化研究

張 敏1,姜 瀅1,溫婧玉1,汪瑤琪1,陳重軍1,2,3,4*,沈耀良1,2,3

(1.蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215009；2.江蘇省水處理技術(shù)與材料協(xié)同創(chuàng)新中心,江蘇 蘇州 215009；3.江蘇省環(huán)境科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 蘇州 215009；4.江蘇省厭氧生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無錫 214122)

采用SBR反應(yīng)器建立了一套通過特定pH終值調(diào)控曝氣停止點(diǎn),以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定部分亞硝化的策略,整個運(yùn)行過程分為3個階段,階段Ⅰ啟動亞硝化,階段Ⅱ在穩(wěn)定亞硝化的同時探索pH終值的設(shè)定規(guī)律,階段Ⅲ采用pH終值設(shè)定規(guī)律實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定部分亞硝化,通過跨越夏、冬季(7~35℃)共148d的運(yùn)行,考察SBR系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物、氮素的轉(zhuǎn)化規(guī)律,并分析不同溫度(23、18、13℃)對部分亞硝化反應(yīng)過程的影響.結(jié)果表明,在低DO(0.2~0.4mg/L)和MLSS為4000mg/L的條件下,控制pH終值為(7.73±0.02),使出水FA在0.5~1.2mg/L,可穩(wěn)定部分亞硝化期間的出水NO2－-N/NH4＋-N值在1~1.4之間,出水亞硝積累率(NAR)維持在85%以上,有機(jī)物去除率在60%以上.比氨氧化速率、比亞硝態(tài)氮氧化速率、比COD去除速率均隨溫度下降而降低,但降低趨勢較緩,且反應(yīng)均能穩(wěn)定完成.

環(huán)境溫度；部分亞硝化；控制策略；pH終值

實(shí)現(xiàn)部分亞硝化是厭氧氨氧化(Anammox)過程必須的前提反應(yīng),是指在短程硝化的基礎(chǔ)上,控制進(jìn)水NH4+-N的轉(zhuǎn)化率使出水NO2--N/NH4+-N比值滿足1~1.32,以適應(yīng)Anammox的過程[1].然而,在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)闇囟鹊拳h(huán)境因素的影響難以維持穩(wěn)定的部分亞硝化,成為Anammox實(shí)際應(yīng)用的瓶頸之一.SBR反應(yīng)器常作為實(shí)現(xiàn)部分亞硝化的首選反應(yīng)器,其獨(dú)特的間歇運(yùn)行方式有利于功能菌氨氧化菌(AOB)的富集和競爭菌亞硝酸鹽氧化菌(NOB)的淘洗,同時自動化實(shí)時控制SBR反應(yīng)器為部分亞硝化的實(shí)現(xiàn)提供了保障[2],調(diào)控參數(shù)包括溶解氧(DO)[3-5]、pH值[6]、游離氨(FA)[7]、堿度[8]、水力停留時間(HRT)[9],具有較強(qiáng)的靈活性、適應(yīng)性及準(zhǔn)確性.然而單因素實(shí)時控制很難長久維持穩(wěn)定的部分亞硝化.另外,溫度是影響部分亞硝化維持穩(wěn)定的重要因素之一,AOB適宜生長溫度是20~35℃[10],但在工程應(yīng)用中溫度波動較大,環(huán)境溫度的不穩(wěn)定對AOB活性和出水基質(zhì)比有破壞性影響.因此,在單因素控制條件及環(huán)境溫度中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定部分亞硝化,對Anammox的推廣應(yīng)用具有重要意義.

對于部分亞硝化,大多數(shù)研究都基于亞硝化來實(shí)現(xiàn).在過程控制參數(shù)中,pH值的控制具有簡單方便的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用.SBR系統(tǒng)開始曝氣時先進(jìn)行除碳反應(yīng),異養(yǎng)微生物對有機(jī)底物的分解代謝和合成代謝形成的CO2被吹脫出,pH值不斷上升,至頂點(diǎn)后由于硝化過程產(chǎn)出H+而不斷下降,當(dāng)氨氧化結(jié)束后pH值出現(xiàn)最低點(diǎn)——“氨谷點(diǎn)”,故pH值曲線最高點(diǎn)和最低點(diǎn)可用于判斷硝化反硝化終點(diǎn),而pH值一階[11]或二階[12]微分信號(dpH/d、d2pH/d2)常用于維持短程硝化、短程硝化反硝化的穩(wěn)定[3].然而目前對在環(huán)境溫度波動下運(yùn)用簡易的控制方法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定部分亞硝化的研究尚少,因此,本研究選用pH終值(反應(yīng)過程中pH值指示特征點(diǎn)而設(shè)置的“停曝點(diǎn)”,既控制反應(yīng)結(jié)束點(diǎn)以達(dá)到目標(biāo)出水,還可防止過度曝氣為NOB氧化NO2--N成NO3--N提供條件)作為單因子間接控制參數(shù),通過pH值的變化判斷反應(yīng)進(jìn)程,從而確定環(huán)境溫度下實(shí)現(xiàn)部分亞硝化長期穩(wěn)定的控制策略和脫氮除碳性能,以期為Anammox在常、低溫環(huán)境下的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 接種污泥及進(jìn)水水質(zhì)

接種污泥取自蘇州某城市生活污水處理廠曝氣池硝化污泥,其污泥濃度(MLSS)為4000mg/L, MLVSS/MLSS為65%,接種量為2.5L.污水采用人工配水,進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示.

表1 進(jìn)水水質(zhì)

1.2 試驗(yàn)裝置及運(yùn)行方式

圖1 反應(yīng)器裝置示意圖

圖2 SBR系統(tǒng)實(shí)時控制策略流程

采用的SBR反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成,如圖1所示.反應(yīng)器為圓柱形,直徑15cm,高45cm,有效容積為6.2L,H/D=3,排水比為50%,側(cè)壁設(shè)間隔為7.5cm的3個取樣口,用以取水或取泥;以曝氣砂頭作為微孔曝氣,采用鼓風(fēng)曝氣,轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)DO濃度為0.2~0.4mg/L;反應(yīng)器放置室溫條件下進(jìn)行,監(jiān)測反應(yīng)過程中的pH值和DO.

SBR反應(yīng)周期分為進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、排泥5個階段,其中,進(jìn)水5min,曝氣實(shí)時控制,沉淀40min,排水3min,排泥2min,反應(yīng)期間系統(tǒng)每隔1min讀取一次pH信號值,運(yùn)行模式如圖2所示.該過程中,設(shè)置5個時間變量15,單位為min,系統(tǒng)啟動后,進(jìn)水泵開啟,經(jīng)過時間1后,進(jìn)水停止,開始曝氣反應(yīng)階段;曝氣開始后先經(jīng)過屏蔽時間2,屏蔽在線pH儀中繼器連接口的觸點(diǎn)吸合,阻止自動停止曝氣;到達(dá)屏蔽時間2后,根據(jù)在線pH儀監(jiān)測的pH值判斷是否停止曝氣,當(dāng)檢測到的pH值低于或等于設(shè)定的pH值,連接在線pH儀的中繼器觸點(diǎn)會吸合導(dǎo)致斷電,以控制停曝點(diǎn),并進(jìn)入下一工序;沉淀、排水、排泥階段分別通過時間3、4和5來控制,排泥時間t后自動重復(fù)整套反應(yīng).

研究過程由2017年8月9日~2018年1月23日,共計148d,跨越夏季和冬季,反應(yīng)器水溫由35℃逐步下降為7℃,SBR工藝運(yùn)行工況見表2.部分亞硝化的實(shí)現(xiàn)過程分3個階段:階段Ⅰ采用提高反應(yīng)結(jié)束剩余FA濃度的方法將pH終值設(shè)定在“氨谷點(diǎn)”前實(shí)現(xiàn)亞硝化的快速啟動;階段Ⅱ期間確定溫度變化下pH終值的設(shè)定規(guī)律及FA對AOB、NOB的抑制閾值;階段Ⅲ,直接設(shè)定能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)出水NO2--N/NH4+-N的pH終值,利用上一階段確定的pH值設(shè)定規(guī)律及FA濃度閾值完成對系統(tǒng)在環(huán)境溫度下的調(diào)控.

表2 SBR各階段運(yùn)行參數(shù)

1.3 分析方法

每天采集反應(yīng)器進(jìn)出水水樣,測定項(xiàng)目主要包括NH4+-N、NO2--N、NO3--N、COD、MLSS、MLVSS. NH4+-N:納氏試劑分光光度法;NO2--N:N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3--N:紫外分光光度法;COD:快速消解-分光光度法; MLSS、MLVSS:重量法測定[13]. DO測定采用HACH便攜式溶氧儀,pH值測定采用JENCO在線pH計.

為了分析不同溫度下典型周期內(nèi)各污染物的降解情況,分別在不同溫度(23、18、13℃)下做批次實(shí)驗(yàn),周期內(nèi)間隔10min取樣,檢測三氮濃度、COD濃度隨時間變化,直至反應(yīng)結(jié)束(數(shù)據(jù)測定3次取平均值),根據(jù)公式(1)、(2)計算比氨氧化速率(SAOR, mgN/mgMLSS·d)和比亞硝態(tài)氮氧化速率(SNOR, mgN/mgMLSS·d).

式中:為時間,d;[NH4+-N]0、[NO3--N]0為氨氮和硝態(tài)氮初始濃度,mg/L;[NH4+-N]、[NO3--N]為反應(yīng)時間后氨氮和硝態(tài)氮濃度,mg/L;MLSS為污泥濃度,mg/L.本研究中均采用Origin作圖法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理.

2 結(jié)果與分析

2.1 SBR反應(yīng)體系長期運(yùn)行效果

如圖3(a)、(c)所示,運(yùn)用pH終值進(jìn)行實(shí)時控制,保證反應(yīng)器內(nèi)的生物量為4000mg/L、出水FA閾值為0.5~1.2mg/L的策略,SBR系統(tǒng)自啟動至連續(xù)運(yùn)行的140d內(nèi),溫度在7~33℃范圍內(nèi)波動,反應(yīng)器出水NO3--N濃度一直處于15mg/L以下,階段Ⅱ的出水NH4+-N濃度為10~35mg/L左右,NAR維持在90%以上,階段Ⅲ期間,NAR維持在85%左右且出水NO2--N/NH4+-N值基本穩(wěn)定在1~1.4,說明SBR系統(tǒng)在整個運(yùn)行期間效果穩(wěn)定.部分亞硝化穩(wěn)定期的NAR比亞硝化穩(wěn)定期低的原因是環(huán)境溫度的波動使出水FA降低,NOB受到的抑制性減弱導(dǎo)致出水NO3--N濃度稍有增加,但在環(huán)境溫度下仍達(dá)到較高的NAR,表明了控制策略的可行性和優(yōu)越性.

圖3(b)為SBR系統(tǒng)運(yùn)行148d期間的COD去除情況.整個運(yùn)行期間,有機(jī)負(fù)荷為0.09~0.15kgCOD/ (kgMLSS·d),平均進(jìn)水COD/NH4+-N為1.1,出水COD濃度穩(wěn)定在60mg/L以下,去除率在60%以上.鄭雅楠等[14]和趙夢月等[15]的研究中,不同環(huán)境條件(溫度、pH、DO)均對部分亞硝化及反硝化效果出現(xiàn)負(fù)面影響,而本研究中階段Ⅲ期間,隨著環(huán)境條件的變化,出水COD:NO2--N:NH4+-N值僅在(1.2~1.8): (1~1.4):1波動,該現(xiàn)象表明SBR系統(tǒng)內(nèi)不僅具有穩(wěn)定的部分亞硝化反應(yīng),還具備良好的除碳效果,且各階段的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)定未影響有機(jī)物的去除.

圖3 環(huán)境溫度下SBR反應(yīng)器長期運(yùn)行效果

(a)各工況下氮素進(jìn)出水的變化;(b)各工況下COD去除情況;(c)各工況下隨溫度變化,NAR、出水基質(zhì)比的變化;(d)各工況下出水FA、pH終值的變化

2.2 環(huán)境溫度下系統(tǒng)穩(wěn)定出水的原因分析

本研究通過pH終值有效地控制反應(yīng)進(jìn)程.在階段Ⅰ,將pH終值設(shè)定在“氨谷點(diǎn)”前,反應(yīng)剩余NH4+-N濃度為6~20mg/L,出水FA為0.1~0.6mg/L.一方面將反應(yīng)進(jìn)程控制在未完成狀態(tài),給予AOB足夠的基質(zhì)迅速增殖,另一方面在幾個周期的運(yùn)行后,剩余FA對NOB的選擇抑制作用逐步加強(qiáng),使系統(tǒng)在第5d出現(xiàn)80%以上的NAR,連續(xù)7個周期NAR達(dá)85%以上,耗時8d實(shí)現(xiàn)了亞硝化的快速啟動,NAR達(dá)到90%以上.階段Ⅱ,環(huán)境溫度在22~33℃波動,當(dāng)出水FA低于0.5mg/L,出水NO3--N濃度>10mg/L,造成NAR下降至90%以下;出水FA高于0.5mg/L, NAR回升至90%以上;然而,當(dāng)FA高于1.2mg/L,反應(yīng)不完全,出水NH4+-N濃度過高,NH4+-N轉(zhuǎn)化率下降,出水NO2--N濃度降低,偏離出水目標(biāo)值.由圖3(a)可知,當(dāng)出水FA<0.5mg/L或>1.2mg/L時,出水NO3--N濃度的波動呈現(xiàn)滯后性,若及時恢復(fù)理想出水FA值,系統(tǒng)將維持較高NAR(>90%),說明控制策略具有良好的可控性.同時,階段Ⅱ期間溫度持續(xù)降低,反應(yīng)pH終值的設(shè)定由7.34升至7.63,出水FA維持在0.16~1.5mg/L,NH4+-N濃度為10~35mg/L左右, NAR幾乎維持在85%以上;而FA<0.5mg/L時,NAR低于85%,進(jìn)一步表明剩余FA是維持NAR較高水平的關(guān)鍵[16].

由圖3(d)中可看出前50d,反應(yīng)體系未排泥, MLSS由4000mg/L增至7680mg/L的同時,pH終值一直在改變,且波動較大,由7.24增至7.54.第50d后開始排泥,維持泥量在4000mg/L,pH終值便于第52~66d(24~27℃)期間維持在7.56,且出水1.2mg/L> FA>0.5mg/L,NAR>85%.接著,溫度繼續(xù)下降(22~ 24 ℃),為維持一定的剩余FA,pH終值增加至7.63,此時泥量恒定,該值穩(wěn)定9d(27個周期).階段Ⅲ直接將pH終值設(shè)定在使出水NO2－-N/NH4+-N為1~ 1.32處,并采用階段Ⅱ中探索出的pH終值設(shè)定規(guī)律,使反應(yīng)在7~23℃的條件下,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定出水基質(zhì)比的同時具備較高的亞硝積累效果(NAR>85%),期間pH終值的設(shè)定維持在(7.73±0.02),出水FA維持在0.5~ 1.2mg/L左右.由于反應(yīng)期間測得的pH值不僅受微生物生長繁殖等的生化反應(yīng)、外加化學(xué)物質(zhì)引起的化學(xué)反應(yīng)影響,還與各種反應(yīng)的協(xié)同作用有關(guān)[17],當(dāng)SBR內(nèi)泥量未穩(wěn)定在設(shè)定值(4000mg/L),污泥負(fù)荷改變,系統(tǒng)內(nèi)異養(yǎng)菌與自養(yǎng)菌、AOB與NOB的微觀生長繁殖環(huán)境發(fā)生變化而出現(xiàn)數(shù)量的失衡,若要維持出水比,便需要改變pH終值.因此,通過將系統(tǒng)盡量維持在一個“穩(wěn)態(tài)”,保證反應(yīng)器內(nèi)固定的生物量,是使pH終值下穩(wěn)定出水NO2--N/ NH4+-N的關(guān)鍵.

系統(tǒng)在環(huán)境溫度下實(shí)現(xiàn)并穩(wěn)定各階段出水的原因有:①FA對NOB和AOB產(chǎn)生抑制作用的濃度分別是0.1~1.0mg/L和10~150mg/L[18],利用出水剩余FA(0.5mg/L~1.2mg/L)對菌種的選擇抑制是使AOB快速富集的有效手段[19].②僅通過pH終值反映的剩余FA濃度優(yōu)化硝化菌的種群結(jié)構(gòu)是不夠的[7],NOB較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性對反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定存在威脅[20],故在NOB受到抑制的同時,將其不斷淘洗出反應(yīng)器,固定生物量是系統(tǒng)維持穩(wěn)定的決定性因素.③低DO環(huán)境下AOB較NOB具有更強(qiáng)的氧親和力,是維持亞硝化工藝性能的有利條件之一[14],該值過低會使硝化反應(yīng)難以進(jìn)行,過高會使有機(jī)物分解過快導(dǎo)致微生物缺乏營養(yǎng),也容易造成活性污泥的老化和結(jié)構(gòu)松散[21].現(xiàn)階段對部分亞硝化實(shí)現(xiàn)的研究多在低DO條件下進(jìn)行,Lan等[9]在低DO(0.5~ 0.75mg/L)條件下調(diào)控HRT使反應(yīng)出水NO2－-N/NH4+-N維持在1.04~1.47;Liang等[22]在DO為0.5~0.8mg/L的微氧環(huán)境下調(diào)控堿度使反應(yīng)出水NO2－-N/NH4+-N維持在1左右.本研究在DO為0.2~0.4mg/L的環(huán)境下,利用出水剩余FA濃度給予NOB雙重抑制,實(shí)現(xiàn)部分亞硝化的穩(wěn)定.

2.3 不同溫度的SBR典型周期分析

為了比較不同溫度下SBR反應(yīng)器部分亞硝化的穩(wěn)定性及有機(jī)物和氮素的轉(zhuǎn)化情況,分別在環(huán)境溫度為23℃(第71d)、18℃(第87d)、13℃(第136d)時進(jìn)行批次試驗(yàn).由圖5可看出,隨著溫度的降低,SBR系統(tǒng)的反應(yīng)時間相差不大,分別為310、365、360min,且出水各基質(zhì)比例差別較小,NO2--N/ NH4+-N分別為1.26、1.37和1.17.根據(jù)公式(1)、(2)可計算出上述溫度下的SAOR、SNOR,如圖4所示,SAOR均高于SNOR,23℃下,SAOR分別是18和13℃時的1.5倍和1.8倍;SNOR為18和13℃時的1倍和0.8倍.而楊慶等[23]在研究不同溫度下SBR脫氮系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)25℃時平均SAOR比12℃時高2.57倍,與本研究結(jié)果不同,表明在本文的控制策略下能較好的控制溫度對優(yōu)勢菌群AOB的抑制,縮小常、低溫時SAOR和SNOR的差距.但是,SAOR隨溫度的降低而降低,表明低溫確實(shí)對AOB造成影響,SNOR隨溫度的降低而升高也驗(yàn)證了NOB在環(huán)境沖擊下因適應(yīng)性增強(qiáng)而更具競爭性[24]的特點(diǎn).顧升波等[25]在11~16℃下實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化,發(fā)現(xiàn)AOB的比增長速率低于NOB,認(rèn)為低溫對AOB和NOB活性存在消極影響.溫度是影響微生物生長和代謝的重要環(huán)境條件,理論上,低溫環(huán)境(10~15℃)中NOB的活性較AOB高[26],導(dǎo)致出水NO3--N濃度升高,是破壞部分亞硝化系統(tǒng)穩(wěn)定的主要原因,但本文中SAOR始終高于SNOR,表明SBR系統(tǒng)在低溫條件下AOB依舊競爭過NOB,且為優(yōu)勢菌種.不同的結(jié)論進(jìn)一步的驗(yàn)證了控制策略的可行性,也說明了逐步降低溫度較直接低溫更有利于反應(yīng)體系抗擊溫度造成的負(fù)面影響,維持AOB優(yōu)勢菌種地位.

SBR系統(tǒng)在開始曝氣時先進(jìn)行除碳反應(yīng),pH值不斷上升,同時NO2--N和NO3--N逐漸降低,此時段COD去除速率最快,且反硝化菌對NO3--N的利用率大于NO2--N,見圖5.不同溫度下比COD去除速率見圖4,其中,劃分pH值上升至頂點(diǎn)為第Ⅰ段,頂點(diǎn)至反應(yīng)結(jié)束為第Ⅱ段.23℃時Ⅰ段的比COD去除速率是Ⅱ段的15倍,18和13℃時Ⅰ段是Ⅱ段的7倍,Ⅱ段去除速率變緩是因?yàn)镹O3--N濃度的降低導(dǎo)致微生物可利用的底物減少,而反硝化中間產(chǎn)物NO2--N生成,其反硝化所需碳源量較少,促使耗碳速率降低[27].鄧仕槐等[28]研究實(shí)時控制下短程硝化反硝化反應(yīng)中,隨著pH值上升至頂點(diǎn),COD去除率持續(xù)增加至83%以上.趙夢月等[15]對典型周期內(nèi)的部分亞硝化進(jìn)行分析,結(jié)果表明隨pH值上升至頂點(diǎn)后,除碳反應(yīng)也基本結(jié)束.而本研究中Ⅰ段反應(yīng)結(jié)束后, COD濃度仍在不斷下降,且Ⅰ段COD去除量僅占總的30%~40%.COD去除規(guī)律與溫度、周期進(jìn)水時NO--N濃度、周期運(yùn)行過程的設(shè)置有關(guān),無論是亞硝酸型反硝化,還是硝酸型反硝化,溫度越高(一定范圍內(nèi)),去除相同量COD所需時間越短[27],當(dāng)SBR運(yùn)行周期設(shè)置的過程、時間長短不同,異養(yǎng)菌利用基質(zhì)進(jìn)行反硝化的機(jī)會和時間長短也就不同,導(dǎo)致COD去除規(guī)律的差異.

圖4 不同溫度下的SAOR、SNOR和比COD去除速率

(a)溫度為23℃;(b)溫度為18℃;(a)溫度為13℃

本文進(jìn)水HCO3-/NH4+-N比值為2,為SBR脫氮系統(tǒng)提供充足的堿度,進(jìn)水pH值在7.5~8左右,數(shù)值波動受上一周期停曝pH值影響.從圖(a)、(b)、(c)中可看出,隨著溫度的降低,pH值升至最高點(diǎn)所需的時間有所不同,依次為10、25、30min.同時,Ⅰ段的pH值增量也有所不同,分別為?0.45、?0.41、?0.38.當(dāng)系統(tǒng)中NO--N消耗至最低,pH值曲線出現(xiàn)折點(diǎn),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,Ⅱ段pH值曲線變緩,其中23℃下前110min pH值下降0.45,后140min下降0.2;18℃下前140min pH值下降0.33,后266min下降0.15;13℃下前145min pH值下降0.37,后220min下降0.16.此時,COD降解速率也呈現(xiàn)先大后小的趨勢.pH值本身受溫度影響,中性條件下緩沖溶液的pH值隨溫度降低而升高,且徹底反硝化用時變長[27],所以溫度越低,pH值增量越小,升至最高點(diǎn)所需的時間也越長.

3 結(jié)論

3.1 以pH值作為單因子控制參數(shù),建立了一套基于SBR工藝實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定部分亞硝化的控制策略.在控制策略中,設(shè)置5個可調(diào)變量,通過固定泥量下穩(wěn)定的pH終值判斷氨氧化程度,可解決溫度對工藝的影響.

3.2 運(yùn)用建立的調(diào)控策略,經(jīng)歷亞硝化的啟動及穩(wěn)定后,最終在pH終值為(7.73±0.02)下,DO為0.2~ 0.4mg/L,出水FA為0.5~1.2mg/L,MLSS為4000mg/L的條件中實(shí)現(xiàn)部分亞硝化,反應(yīng)出水NO2--N/NH4+- N比穩(wěn)定在1~1.4,NAR達(dá)85%以上,有機(jī)物去除率在60%以上.

3.3 溫度為7~35℃時,亞硝化及部分亞硝化均能完全進(jìn)行,且穩(wěn)定出水.隨著溫度的降低,SAOR、SNOR及COD比去除速率均會降低,但下降趨勢較緩,且SAOR始終高于SNOR,不同溫度下的在線pH曲線趨勢相同,上升和下降的曲線斜率隨溫度的降低而變緩.

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Achieving stable partial nitrification in SBR at ambient temperature.

ZHANG Min1, JIANG Ying1, WEN Jing-yu1, WANG Yao-qi1, CHEN Chong-jun1,2,3,4*, SHEN Yao-liang1,2,3

(1.School of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China；2.Jiangsu Collaborative Innovation Center of Technology and Material of Water Treatment, Suzhou 215009, China；3.Jiangsu Key Laboratory of Environmental Science and Engineering, Suzhou 215009, China；4.Jiangsu Key Laboratory of Anaerobic Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)., 2018,38(12)：4509~4515

The SBR reactor was used to establish a strategy of stabilizing partial nitrification by controlling the stopping point of aeration through a specific pH final value. The whole operation process was divided into 3phases, which were phase I starting nitrosation, phase II exploring the setting rule of the pH final value while stabilizing the nitrosation and phase III adopting the setting rule of pH final value to achieve stable partial nitrification. Across the summer and the winter (7~35℃) operation of a total of 148days, the transformation of organic matter and nitrogen in the SBR system was investigated and the effects of different temperatures (23, 18, 13℃) on partial nitrosation were analyzed. The results showed that under low DO concentratin (0.2~0.4mg/L) and MLSS of 4000mg/L, the NO2--N/NH4+-N value of the effluent was between 1and 1.4during stabilizing partial nitrification,and by controlling the pH final value which was (7.73±0.02), the effluent FA reached 0.5~1.2mg/L, the accumulation rate of nitrosation (NAR) was maintained at 85% and the removal rate of organic matter was above 60%. Specific ammonia oxidation rate, specific nitrite oxidation rate and specific organic matter removal rate declined with the drop of temperature, but the decreasing trend was slow and the reaction could be completed stably.

ambient temperature；partial nitrification；control strategy；pH endpoint

X703

A

1000-6923(2018)12-4509-07

張 敏(1995-),女,廣東大埔人,碩士研究生,主要從事污水控制與理論研究.發(fā)表論文3篇.

2018-05-07

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51508366,51578353);江蘇省厭氧生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)開放基金資助項(xiàng)目(JKLAB201701)

* 責(zé)任作者, 副教授, chongjunchen@163.com