周佳鵬

（大慶油田水務(wù)公司南區(qū)污水處理廠，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

城市生活污水一直是城市水資源處理保護(hù)的終點項目，現(xiàn)階段那我國主要使用生物硝化降解的方法完成城市污水除氮處理，處理中使用氨氧化細(xì)菌和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌兩個菌種實現(xiàn)生物脫氮。但是在實際的應(yīng)用過程中，由于城市生活污水處理規(guī)模大，實際處理工藝難以維持最佳處理溫度，同時氨氧細(xì)菌培養(yǎng)難度高培養(yǎng)周期長等因素，導(dǎo)致生活污水處理壓力較大。如何實現(xiàn)穩(wěn)定短程的硝化反應(yīng)，是環(huán)節(jié)城市污水處理壓力的重要工作。污水的硝化處理中存在多種影響因素，如pH、溫度、DO、FA、曝氣量、重金屬等等。其中pH和溫度對城市污水短程硝化處理影響最大[1]。

1 材料與方法

1.1 試驗裝置

試驗裝置選擇序批式活性污泥裝置，裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

序批式活性泥短程硝化反應(yīng)器通體由不銹鋼材料制成，裝置總高120cm、直徑80cm，其中有效反應(yīng)空間約為500L。單周期可以進(jìn)行400L左右的污水處理量。罐體頂部安裝攪拌器設(shè)備，罐體底部安裝穿孔曝氣裝置，反應(yīng)器外幣安裝有溫控電熱絲，可以根據(jù)反應(yīng)需要進(jìn)行溫度調(diào)控。反應(yīng)器還安裝各類傳感和檢測設(shè)備，實現(xiàn)對溫度、液面、pH、MLSS等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時檢測[2]。

1.2 實驗用水水質(zhì)

為了確保實驗的客觀性，進(jìn)行多點城市污水取樣，并綜合分析其污水成分，最終確定模擬生活污水的配置方案。各成分含量如下：

NH3-N=25～30mg/L、COD=150～200mg/L、BOD5=110～145mg/L、pH=7.1～7.2、NO3-N=0.03～0.30mg/L。

1.3 分析項目及測量方法。

水樣分析項目的測定過程：NH3-N質(zhì)量濃度的測量使用納氏試劑光度法進(jìn)行測量。NO2-N的質(zhì)量濃度測量使用乙二胺光度法進(jìn)行測量；NO3-N質(zhì)量濃度說那個麝香草酚光光度法進(jìn)行測量；DO質(zhì)量濃度采用多功能溶解氧在線測定儀進(jìn)行測定；COD采用5B-3型COD快速測定儀測定儀進(jìn)行測定。

2 試驗結(jié)果分析與討論

2.1 溫度對短程硝化啟動及反應(yīng)穩(wěn)定性的影響

前文中已經(jīng)提到溫度對短程硝化反應(yīng)效果和反應(yīng)效率有直接的意向，本次實驗再次證明了溫度對硝化反應(yīng)存在直接影響。在實驗環(huán)境下，溫度對硝化細(xì)菌的分裂反繁殖速度以及細(xì)菌在反應(yīng)中參與的活躍度都存在直接影響。如圖2所示。

根據(jù)實驗中不同溫度下三氮的變化曲線圖可以得出結(jié)論，亞消化反應(yīng)在25°時反應(yīng)效率明顯提高，并在30°時達(dá)到峰值，可以初步認(rèn)定短程硝化反應(yīng)最佳溫度為25～30°。為了提高實驗結(jié)果的客觀性，進(jìn)一步確定溫度對NO2-N生成率的影響。在反應(yīng)器趨于穩(wěn)定后，通過溫控設(shè)備調(diào)整反應(yīng)器水溫，分別對AOB和NOB菌種活性進(jìn)行觀察，根據(jù)曲線圖可以看出，當(dāng)溫度超過25°時AOB、NOB菌種活性不斷增加，在超過30°時繼續(xù)增加水溫，AOB菌種活性持續(xù)增強值36°，NOB菌種在水溫超過30°后其活性受到了一定的抑制。

2.2 pH對短程硝化的啟動及穩(wěn)定性影響

pH是生物脫氮反應(yīng)中另一個重要的環(huán)境參數(shù)，pH值對硝化反應(yīng)的影響主要體現(xiàn)在下述兩個方面。其一，AOB菌種與NOB菌種雖然在反應(yīng)中作用接近，但兩個菌種對反應(yīng)環(huán)境的pH值有著截然不同要求。根據(jù)實驗結(jié)果，AOB菌種在7.0～8.5的pH值的環(huán)境下最為活躍，NOB菌種在6.0～7.5的pH值環(huán)境下最為活躍，可以看出兩個菌種對反應(yīng)環(huán)境pH值要求在7.0～7.5時存在重合；其二，污水中處于游離狀態(tài)的氨濃度與污水pH值有直接影響，二游離狀態(tài)的氨濃度對亞硝化細(xì)菌的活動性存在影響[3]。上述兩個原因決定pH值對硝化反應(yīng)存在直接影響。實驗結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出，當(dāng)反應(yīng)pH值處于8.0、8.5時，短程硝化反應(yīng)均穩(wěn)定高效。NO2-N積累氯為90%左右，NH3-N去除率接近99%，效果十分理想。但伴隨實驗進(jìn)程的不斷推進(jìn)型，在維持pH為7.5的條件下穩(wěn)定運行10天之后，反應(yīng)器出水的NO3-N呈現(xiàn)逐漸上升趨勢，到第15天，系統(tǒng)出水NO2-N濃度降至10mg/L以下，NO3-N濃度則升高至9.5mg/L左右。說明在長期運行中，反應(yīng)器中優(yōu)勢菌種在反應(yīng)中逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，主體反應(yīng)向完全硝化發(fā)展，短程硝化系統(tǒng)全面崩潰，可見7.5OPH環(huán)境下，不利于短程硝化亞硝酸亞的積累。

2.3 PH調(diào)節(jié)藥劑的選擇

在前文的實驗結(jié)果分析中可以確定，反應(yīng)環(huán)境的PH值對城市污水短程硝化的穩(wěn)定性有直接影響，因此在城市污水的短程硝化處理過程中，應(yīng)使用對應(yīng)的方法與添加劑對反應(yīng)PH值進(jìn)行人為的干預(yù)控制，從而實現(xiàn)更為理想的反應(yīng)結(jié)果。實驗中對于PH值調(diào)節(jié)使用的調(diào)節(jié)劑進(jìn)行了試驗。本次實驗一共選擇了三類藥劑進(jìn)行對照實驗。其中NaHCO3為藥劑A、NaOH和NaN-CO3的混合制劑為藥劑B、NaOH為藥劑c。為了降低實驗中其他因素的對實驗結(jié)果的影響，PH值和溫度、曝氣量均設(shè)定為短程硝化反應(yīng)的最佳區(qū)間，其中pH為8.0、溫度為30°、曝氣量為1.5L氣/L水。

根據(jù)實驗結(jié)果，藥劑的添加方式、種類及順序?qū)ο到y(tǒng)運行有很大的影響。首先藥劑投放類型以及投放數(shù)量對pH值的變化趨勢有直接的影響，而PH值的變化趨勢會影響AOB菌種和NOB菌種的增值速率。因此藥劑的使用應(yīng)根據(jù)實際的反應(yīng)情況進(jìn)行選擇和添加。