控制ORP實現連續流反應器部分亞硝化穩定運行

李 祥,陳宗姮,黃 勇,袁 怡,張大林 (蘇州科技學院環境科學與工程學院,環境生物技術研究所,江蘇 蘇州215011)

控制ORP實現連續流反應器部分亞硝化穩定運行

李 祥,陳宗姮,黃 勇*,袁 怡,張大林 (蘇州科技學院環境科學與工程學院,環境生物技術研究所,江蘇 蘇州215011)

利用ORP在線監控設備,研究了控制ORP值實現連續流部分亞硝化反應器穩定運行的可行性,并使出水水質滿足厭氧氨氧化需求.結果表明,在亞硝氮與氨氮比值、溫度和pH值恒定的條件下,反應器內 ORP值波動主要由于 DO濃度波動引起.在穩定的亞硝化系統中,當ORP值大于250mV左右時,反應器出水亞硝氮與氨氮比值大于2.1;當ORP值控制在150mV左右時,反應器出水亞硝氮與氨氮比值穩定在1.2～1.3之間.ORP值控制在120mV時,反應器出水亞硝氮與氨氮濃度比值為0.9～1.06.將ORP值控制在150mV時,隨著進水氨氮濃度由300mg/L提高至813mg/L,反應器出水亞硝氮與氨氮比值基本維持在1.1～1.3之間.但隨之增加的游離氨濃度易導致亞硝化菌活性抑制.因此,在低氧環境下ORP作為連續流部分亞硝化反應器亞硝化程度的控制指標,其靈敏度和精度明顯優于DO監測設備.

部分亞硝化；氧化還原電位；連續流反應器；穩定運行

隨著厭氧氨氧化工藝研究的不斷深入,基于厭氧氨氧化反應的“部分亞硝化-厭氧氨氧化”聯合工藝已成為廢水生物脫氮處理領域的研究熱點[1].與傳統生物脫氮工藝相比,該工藝具有耗氧量少,無需有機物參與和脫氮效能高的優點,在低碳高氨氮廢水處理方面顯現出巨大優越性.亞硝化作為整個聯合工藝的前置反應,穩定性及亞硝化效能將決定著后續厭氧氨氧化工藝的脫氮效能[2-4].

目前,實現亞硝化的控制因素很多,關鍵控制因子有溫度、堿度、pH值和DO[5-7].研究者一般通過單個或者多個控制因子實現亞硝化反應器的快速啟動.考慮到后續厭氧氨氧化反應需要一個嚴格厭氧的環境,研究者一般通過限制 DO實現部分亞硝化反應的穩定運行,以滿足后續工藝的厭氧環境.據相關文獻報道[8-10],將 DO控制在0.5mg/L以內可實現亞硝化系統的部分亞硝化,同時減少 DO對厭氧氨氧化菌活性的影響,有利于部分亞硝化-厭氧氨氧化聯合工藝的啟動.低DO環境的控制需要靈敏的信號反饋和可控的調節范圍,否則過高或者過低的 DO會相應地導致厭氧氨氧化菌所需的厭氧環境破壞或者部分亞硝化反應器出水的亞硝氮與氨氮比例失調,最終影響聯合工藝的脫氮效能.但是目前市場上的溶解氧監測設備在低氧環境中響應比較緩慢,不能滿足該聯合工藝的需求.

ORP即水中的氧化還原電位,是反應系統氧化還原狀態的綜合指標.20世紀 40年代初已開發出ORP監測電極并應用于污水生物處理中曝氣量的控制.因 ORP作為一個環境變量,其監測結果相對難以合理解釋.直到最近,去除營養鹽成為研究熱點后,人們才又對ORP的研究和應用產生了興趣[11].目前,ORP在序批式全量亞硝化系統中運用比較廣泛.通過ORP和pH值的波動信號調節進氣量,成功實現SBR生物脫氮系統好氧和厭氧環境的交替[12-13].但將其運用在連續流反應器中作為 DO變化的控制指標,實現低氧環境下部分亞硝化反應器穩定運行控制參數的相關報道較少.

本文將通過控制ORP值調節進氣量,研究滿足厭氧氨氧化反應所需低氧環境的部分亞硝化反應器控制新方法,旨在為連續流型部分亞硝化-厭氧氨氧化聯合工藝中亞硝化段的控制手段選取提供參考.

1 材料與方法

1.1 實驗裝置和運行條件

亞硝化反應器采用寬14cm、高60cm的有機玻璃制成,有效容積8L(圖1).反應內填充聚乙烯環狀填料,填充度為 50%.反應器進出水的運行方式為連續流,流量由蠕動泵控制.反應器溫度控制在32℃,由加熱棒控制.反應器內pH值控制在 8.0±0.2,配水時通過投加低濃度強酸強堿調節進水.進氣流量大小依據 ORP在線監測數值進行調節. 1.2 反應器前期運行狀態

圖1 部分亞硝化連續流反應裝置示意Fig.1 Schematic of the partial nitritation reactor

在實驗之前,部分亞硝化反應器已經過150d左右的培養,亞硝化膜已經成功掛好,出水亞硝氮與氨氮比例穩定在 1.2左右,亞硝化效能穩定在0.3kg N/(m3·d)[14].

1.3 實驗模擬廢水組成

廢水采用人工配水,主要由 NH4Cl(按需配制)、NaHCO3(按需配制)、KH2PO427mg/L 、CaCL2·2H2O 136mg/L、MgSO4·7H2O 20mg/L和微量元素濃縮液Ⅰ1mL/L,微量元素濃縮液Ⅱ1.25ml/L 組成.微量元素濃縮液Ⅰ:EDTA 5000mg/L,FeSO45000mg/L;微量元素濃縮液Ⅱ :EDTA 5000mg/L,ZnSO4·7H2O 430mg/L, CoCl2·6H2O 240mg/L,MnCl2·4H2O 990mg/L, CuSO4·5H2O 250mg/L,NaMoO4·2H2O 220mg/L, NiCl2·6H2O 190mg/L,NaSeO4·10H2O 210mg/L, H3BO414mg/L.

1.4 實驗測定項目和方法

指標測定方法均按照《水和廢水監測分析方法》.NH4+-N采用納氏分光光度法;NO2--N采用N-(1萘基)-乙二胺分光光度法;NO3--N采用離子色譜法;DO 采用梅特勒熒光法在線監測儀;ORP/pH采用梅特勒熒光法在線監測儀[15].

1.5 實驗方法

ORP代替DO作為進氣量調節指標的可行性研究:首先將反應器裝滿清水,利用高純氮氣對水中DO進行吹脫,研究ORP值隨DO降低的數值響應變化.當 DO值降低到缺氧環境時,控制 DO不變,研究基質濃度(亞硝氮與氨氮比值保持在1.2)提高對ORP值影響.確定ORP作為部分亞硝化反應器亞硝化程度的控制指標時,基質濃度和DO變化對ORP數值變化的貢獻度.

在恒定溫度、pH值和充足堿度的條件下,將ORP作為部分亞硝化過程限制進氣量的一個重要控制參數.尋求連續流部分亞硝化反應器出水亞硝氮與氨氮比值為1～1.3的ORP控制范圍,以滿足厭氧氨氧化需求.然后運用此參數,研究以提高進水氨氮濃度的方式提高反應器氨氮負荷過程中,該參數能否成為部分亞硝化穩定運行及出水亞硝氮與氨氮比值為 1～1.3的控制指標.同時通過FA、FNA分析亞硝化效能提升過程中失穩的原因.

2 結果與討論

2.1 在空白實驗中基質濃度和DO對ORP的影響

廢水生物處理系統中存在著多種變價離子和分子氧,即存在多個氧化還原電對,是一個復雜的體系,往往同時進行大量的氧化還原反應,所以系統的ORP是多種氧化物與還原物進行氧化還原反應的綜合結果.因此,有必要了解DO及基質濃度變化對ORP值的影響.

在研究DO濃度對ORP值影響時,反應器內完全裝清水,水中的DO濃度為9.2mg/L,ORP在線監測儀數顯值為383mV.隨著水中的DO逐步被高純氮氣置換出,ORP值迅速降低(圖 2).當水中DO濃度降到0.2mg/L時,ORP值下降到60mV.說明在無其他氧化還原物質存在的條件下,水中ORP值與DO濃度變化具有較強的線性相關性,與尹軍等[16]研究結果相似.

在亞硝化系統中除了溶解氧之外,還主要存在氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽等氧化還原物質,這些物質濃度變化也可能導致ORP值發生變化.為了使連續流部分亞硝化反應器出水滿足厭氧氨氧化進水水質要求,一般將出水亞硝氮與氨氮比值控制在 1～1.3之間,因此有必要研究基質濃度比值滿足后續厭氧氨氧化反應時,其濃度變化對ORP值的影響.因氨氮與亞硝氮同時以等比例加入,濃度變化趨勢相同,所以圖2中未繪制亞硝氮濃度變化趨勢線.由圖2可知,隨著反應器內氨氮和亞硝酸鹽 (亞硝酸和氨氮比值為 1.2)濃度的提高,ORP值基本處于穩定狀態.當反應器內氨氮濃度達到 1000mg/L,亞硝酸鹽濃度達到1200mg/L時,ORP值僅降低到55mV.說明氨氮的還原性與亞硝酸的氧化性能基本夠得到相互抵消,ORP值未受到兩者同時升高而發生巨大變化.因此在穩定的亞硝化反應系統中 DO濃度波動對ORP值的影響明顯強于水中基質濃度的變化,可以運用ORP作為穩定亞硝化系統中DO濃度變化的間接指標.

圖2 DO與基質濃度對ORP值的影響Fig.2 The effect of dissolved oxygen and substrate concentration on ORP

2.2 ORP值變化對部分亞硝化反應中氮素轉化比的影響

根據已經啟動成功的亞硝化反應器的亞硝化效能,將此階段進水氨氮濃度控制在 300mg/L左右.實驗初期的 ORP值控制在(350±10)mV,然后通過降低進氣量方式逐步降低ORP值.反應器出水亞硝氮與氨氮濃度變化如圖 3所示.在反應器運行的前6d,當ORP 值控制在350mV時,由于水中分子氧含量充分,出水亞硝氮濃度達到270mg/L,剩余氨氮濃度僅 28mg/L左右,亞硝氮與氨氮比值達到3.0～3.6,嚴重超越了厭氧氨氧化對進水氨氮與亞硝氮的需求.當 ORP值降低至250mV時,出水氨氮濃度有所上升,最高達到91mg/L.但是出水亞硝氮與氨氮比值在 2.1～2.3范圍內波動,仍然不能滿足厭氧氨氧化的需求.當ORP值逐步降低至 150mV時,出水亞硝氮與氨氮濃度比值才穩定在1.2～1.3之間,基本滿足厭氧氨氧化對進水水質的要求.考慮到厭氧氨氧化反應是一個嚴格的厭氧過程,DO的存在會對厭氧氨氧化活性產生抑制作用.在部分亞硝化-厭氧氨氧化聯合工藝的運行過程中應該盡可能地降低水中DO的濃度.因此繼續降低反應器ORP值至100mV,由圖3可知,此時反應出水氨氮和亞硝氮濃度分別為150mg/L和149mg/L,亞硝氮與氨氮濃度比值為 0.9～1.06,此時基本不能滿足厭氧氨氧化需求.目前,眾多研究者在厭氧氨氧化反應器啟動過程中發現亞硝酸鹽與氨氮的消耗比為1.1～1.27之間[17-18],略低于 Strous的所報道的計量比.因此,在防止部分亞硝化系統剩余DO對厭氧氨氧化產生影響的情況下,部分亞硝化過程的ORP值應該控制在100～150mV之間.

圖3 ORP值對部分亞硝化過程中NO2--N轉化的影響Fig.3 The effect of ORP on transformation of NO2--N in partial nitritation process

2.3 基于 ORP控制的部分亞硝化反應器亞硝化效能的提高

當反應器ORP值控制在120～150mV之間,研究通過逐步提高反應器氨氮容積負荷過程中ORP值控制是否有效.在反應器運行前10d,進水氨氮控制在270mg/L,ORP 控制在150mV左右時(圖4),出水氨氮與亞硝氮濃度分別為120mg/L和139mg/L,其比值為1.1左右.為了使ORP值保持穩定,不斷提高進水氨氮濃度的過程中,曝氣量也不斷提高.在此過程中,反應器的亞硝化能力不斷增加,出水亞硝氮與氨氮濃度比值基本保持1.1～1.3之間.當反應運行到56d時,進水氨氮濃度增加到 813mg/L,出水氨氮和亞硝氮濃度分別為376.8mg/L和 410mg/L,亞硝氮與氨氮比值開始下降到 1.1.隨著進水氨氮濃度進一步增加,出水亞硝氮濃度開始逐步下降.當進水氨氮濃度增加到967mg/L時,出水亞硝氮濃度下降到330mg/L左右,出水亞硝氮與氨氮比值下降到0.53.與此同時,由于亞硝化反應能力的下降,在不降低進氣流量的條件下,大量DO剩余在反應器中,使得ORP值不斷上升.因此,在穩定的連續流亞硝化系統中,ORP值的突變可以很好地指示亞硝化過程是否處于穩定的運行狀態.在整個部分亞硝化反應器運行過程中,硝化細菌活性基本處于抑制狀態,硝酸鹽濃度基本控制在 15mg/L以內.說明高濃度含氮廢水可以建立穩定的生物亞硝化系統.姚曉園等[19]研究也發現當進水氨氮的濃度達到800～900mg/L時,亞硝化過程受到部分抑制,亞硝化率為80%.

圖4 控制ORP值條件下氮負荷提高對部分亞硝化穩定性影響Fig.4 Influence of nitogen load increased on nitrosation stability with ORP controlled

2.4 高基質濃度下部分亞硝化反應器氮轉化效能下降原因

氨氮既是亞硝化菌的基質,同時過高的基質又會對亞硝化菌和硝化菌產生抑制作用.目前, Anthonisen等[20]研究已經證明 FA對 AOB和NOB均有抑制作用.FA對AOB活性的抑制值為10～150mg/L,而對NOB活性的抑制濃度為3.5～10mg/L.Bae等[21]研究認為FA對NOB活性的抑制濃度為0.1～4mg/L.

圖5 FA與FNA對亞硝化效能的影響Fig.5 the effect of FA and FNA on nitrite rate

由圖5可知,隨著進水氨氮負荷的不斷提高,反應器內FA濃度基本大于10mg/L,因此NOB一直處于抑制狀態,使得反應器出水硝酸鹽濃度處于 15mg/L以內.隨著反應器內氨氮負荷的不斷增加,亞硝化能力不斷提高.當反應器運行到77d,進水氨氮濃度達到500mg/L時,反應亞硝化能力最高達到 1.82kgN/(m3·d),反應器內的亞硝化能力未因FA濃度升高到45mgN/L而受到影響.隨著進水氨氮濃度的進一步提高,反應器內的 FA濃度達到50mg/L,此時亞硝化能力開始出現下降.隨著FA濃度維持在50～58mg/L波動時,亞硝化效能開始出現明顯的下降.當反應器運行至 80d時,反應器的亞硝化效能下降到1.32kg N/(m3·d).說明在此反應器中,當 FA濃度高于 50mg/L時,亞硝化菌的脫氮效能開始明顯受到抑制.另一方面,Wei等[22]研究表明在亞硝化系統中游離亞硝酸濃度達到0.056mg/L也不會對AOB活性產生抑制.在整個亞硝化過程中,反應器內的 FNA濃度始終沒有超過0.012mg/L,因此FNA未對亞硝化系統氮轉化效能的下降作出貢獻.進一步說明在高基質濃度下,部分亞硝化反應器脫氮效能的下降是由于FA濃度過高引起的,而不是ORP值監控失效引起的.

2.5 ORP作為部分亞硝化-厭氧氨氧化過程控制參數的優劣

近年來,很多研究者通過各種手段成功地啟動了部分亞硝化反應器.張肖靜等[23]研究表明,堿度不足時,進水堿度和亞硝氮轉化率比成線性關系.通過堿度可以指示亞硝酸鹽質量濃度,有效控制出水的亞硝化比例.Joss等[24]通過氨氮、亞硝氮在線監測儀和 DO在線監測儀共同控制反應器的部分亞硝化狀態.田智勇等[6]在低 DO的條件下成功實現了亞硝酸鹽的積累.然而在亞硝化-厭氧氨氧化聯合工藝的運行過程中,不僅需要實現部分亞硝化的穩定運行,同時還需要其出水水質和環境滿足厭氧氨氧化菌需求.厭氧氨氧化反應是一個厭氧反應,DO的存在會對其產生抑制作用.同時厭氧氨氧化反應還需要大量HCO3-維持體系 pH變化和自身生長需求.因此,限制DO成為聯合工藝的首選控制參數.目前,雖然眾多研究者通過限氧手段成功地啟動了亞硝化-厭氧氨氧化聯合裝置.但是亞硝化系統中常常因一些監測儀器靈敏度不夠使得 DO濃度過高導致亞硝化過量或者硝化反應的發生[12,25].最終導致整個聯合工藝的脫氮效能并不高,基本處于1～2kg/ (m3·d).

相比傳統的 DO、電導率等在線監測設備,ORP逐漸在生物脫氮系統中獲得廣泛運用.目前研究者一般將其運用在序批試反應器(SBR)中,作為好氧和厭氧環境交替的控制參數.Ra等[26]研究表明ORP在亞硝化系統中的控制簡便性和精確度明顯優于 DO、電導儀等監測儀器.DO濃度變化與ORP值變化具有相同的變化梯度.反硝化的厭氧環境進入亞硝化的好氧環境時,ORP值波幅達到200mV,但是DO儀數顯并沒有什么變化.說明DO檢測儀對環境改變的靈敏度明顯低于ORP.

由清水實驗可知,將ORP作為連續流部分亞硝化反應器中亞硝化程度的控制參數時,ORP值的變化主要由DO濃度變化引起.當DO濃度在0.7mg/L以上時,ORP值變化趨勢基本與DO相同.但是隨著水中DO濃度的減少,DO濃度曲線緩慢下降,而ORP值仍保持快速下降,與Ra等[27]研究結果相似.依據現有文獻報道,在部分亞硝化-厭氧氨氧化聯合工藝的運行過程中,一般將 DO控制在0.5mg/L以內.若用DO測定儀調節(0.1計量單位)很難精準地控制曝氣量大小.而用 ORP測定儀調節,大約有 150mV的調節范圍.由亞硝化反應器運行可知,將 ORP值控制在 120～150mV之間,成功實現了亞硝化反應器亞硝化效能的提高.經過 77d運行亞硝氮轉化率達到 1.82kg N/(m3·d).所以,ORP替代DO作為連續流部分亞硝化反應器的監控設備是可行的,并且ORP值突變現象可以很好地反應亞硝化反應器的亞硝化穩定性.但是ORP變化還與環境溫度、pH值、有機物濃度有著密切地聯系,因此將ORP運用于工程化的連續流部分亞硝化反應器時,還需要對這些影響因子進一步研究.

3 結論

3.1 在連續流部分亞硝化反應器中,ORP值巨大波幅是由 DO濃度變化引起的,而反應器氮容積負荷(亞硝氮與氨氮比值保持在 1.2)變化不會引起ORP值巨大波幅.

3.2 在連續流部分亞硝化反應器中,當進水氨氮濃度300mg/L,反應器ORP值大于250mV左右時,出水亞硝氮與氨氮比值大于 2.1;當ORP值控制在 150mV左右時,出水亞硝氮與氨氮比值穩定在 1.2～1.3之間.ORP值控制在120mV時,出水亞硝氮與氨氮濃度比值為0.9～1.06.

3.3 在連續流部分亞硝化反應器中,將 ORP值控制在120～150mV之間時,隨著進水氨氮濃度由300mg/L提高 813mg/L,反應器出水亞硝氮與氨氮濃度比值基本穩定在1.1～1.3之間,最終亞硝氮轉化率達到 1.82kg N/(m3·d).但是過高的氨氮易導致亞硝化菌受到抑制,反應器ORP值會出現快速升高的現象.

[1] 李 祥,黃 勇,袁 怡,等.亞硝化的實現及與厭氧氨氧化聯合工藝研究 [J]. 水處理技術, 2011,37(12):10-14.

[2] Bagchi S, Biswas R, Vlaeminck S E, et al. Stable performance of non-aerated two-stage partial nitritation/anammox (PANAM) with minimal process control [J]. Microbial Biotechnology, 2012,5(3):425-432.

[3] Okabe S, Oshiki M, Takahashi Y, et al. Development of long-term stable partial nitrification and subsequent anammox process [J]. Bioresource Technology, 2011,102(13):6801-6807.

[4] 操沈彬,王淑瑩,吳程程,等.有機物對厭氧氨氧化系統的沖擊影響 [J]. 中國環境科學, 2013,33(12):2164-2169.

[5] 鄧 嬪,李小明,楊 麒,等. pH控制生物膜移動床反應器完全亞硝化的研究 [J]. 環境科學, 2007,28(8):1720-1725.

[6] 田智勇,李 冬,曹相生,等.常溫限氧條件下SBR反應器中的部分亞硝化研究 [J]. 環境科學, 2008,29(4):931-936.

[7] Liang Z W, Han Z Y, Yang S Y, et al. A control strategy of partial nitritation in a fixed bed bioflim reactor [J]. Bioresource Technology, 2011,102:710-715.

[8] Bagchi S, Biswas R, Nandy T. Alkalinity and dissolved oxygen as controlling parameters for ammonia removal through partial nitritation and ANAMMOX in a single-stage bioreactor [J]. J Ind Microbiol Biotechnol, 2010,37(8):871-876.

[9] Ganigué R, Gabarró J, Sànchez-Melsió A, et al. Long-term operation of a partial nitritation pilot plant treating leachate with extremely high ammonium concentration prior to an anammox process [J]. Bioresource Technology, 2009,100(23):5624-5632.

[10] Tao W D, Wen J F, Norto C . Laboratory study on factors influencing nitrogen removal in marble chip biofilters incorporating nitritation and anammox [J]. Water Science and Technology, 2011,64(6):1211-1217.

[11] 陳 韜,彭永臻,田文軍,等.ORP檢測在水處理中的應用 [J]. 中國給水排水, 2003,19(5):20-22.

[12] 鄧 嬪,劉 威,李小明,等. pH、ORP監控在亞硝酸型生物脫氮過程中的應用 [J]. 環境科學與技術, 2007,30(3):97-99.

[13] Martín de la Vega P T, Martínez de Salazar E, Jaramillo M A, et al. New contributions to the ORP & DO time profile characterization to improve biological nutrient removal [J]. Bioresource Technology, 2012,114:160-167.

[14] 李 祥,黃 勇,朱 莉,等.厭氧氨氧化前置亞硝化反應器啟動及穩定研究 [J]. 水處理技術, 2013,39(7):96-99.

[15] 國家環境保護局.水和廢水監測分析方法 [M]. 4版.北京:中國環境科學出版社, 2002:258-282.

[16] 尹 軍,劉志生,趙 可,等.飲用水中無機成分與氧化還原電位的關系 [J]. 環境與健康, 2006,23(2):148-151.

[17] Ni S Q, Gao B Y, Wang C C, et al. Fast start-up, performance and microbial community in a pilot-scale anammox reactorseeded with exotic mature granules [J]. Bioresource Technology, 2011,102:2448-2454.

[18] Tang Chong-Jian, Zheng Ping, Zhang Lei, et al. Enrichment features of anammox consortia from methanogenic granules loaded with high organic and methanol contents [J]. Chemosphere, 2010,79:613-619.

[19] 姚曉園,饒正凱,陸天友,等.游離氨對高濃度含氮廢水生物亞硝化的影響 [J]. 工業用水與廢水, 2009,40(4):44-48.

[20] Anthonisen A C, Loehr R C, Prakasam T B S, et al. Inhibition of nitrification by ammonia and nitrous acid [J]. J. Water Pollut. Con. Fed., 1976,48(5):835-852.

[21] Bae W, Baek S, Chung J, et al. Optimal operational factors for nitrite accumulation in batch reactors [J]. Biodegradation, 2001,12(5):359-366.

[22] Wei D, Xue X D, Yan L G, et al. Effect of influent ammonium concentration on the shift of full nitritation to partial nitrification in a sequencing batch reactor at ambient temperature [J]. Chemical Engineering Journal, 2014,235(5):19-26.

[23] 張肖靜,李 冬,周利軍,等.堿度對常低溫處理生活污水亞硝化的影響 [J]. 哈爾濱工業大學學報, 2013,45(4):38-43.

[24] Joss A, Salzgeber D, Eugster J, et al. Full-scale nitrogen removal from digester liquid with partial nitritation and anammox in one SBR [J]. Environmental Science & Technology 43(2009): 5301-5306.

[25] Cema G, P?aza E, Trela J, et al. Dissolved oxygen as a factor influencing nitrogen removal rates in a one-stage system with partial nitritation and Anammox process [J]. Water Science and Technology, 2011,64(5):1009-1015.

[26] Ra C S, Lo K V, Mavinic D S, et al. Real-time control of two-stage sequencing batch reactor system for the treatment of animal wastewater [J]. Environmental Technology, 1998,19(3): 343-356.

Stable operation of partial nitritation by controlling ORP in continuous flow reactor.

LI Xiang, CHEN Zhong-heng,

HUANG Yong*, YUAN Yi, ZHANG Da-lin (Institute of Environmental Biotechnology, School of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 2150l1, China). China Environmental Science, 2014,34(12)：3086～3092

Stable operation of partial nitritation reactor by using ORP online monitoring equipment and the effluent satisfied the anammox process were studied in continuous flow reactor. The results showed that fluctuation of ORP value was mainly caused by the fluctuation of DO concentration, when the ratio of nitrite and ammonia, pH and temperature were constant in the reactor. In partial nitritation system, the ratio of nitrite and ammonia was greater than 2.1when the ORP value was greater than 250mV, which didn’t satisfy the ANAMMOX process demanded. The ratio of nitrite and ammonia was oscillating between 1.2 and 1.3when ORP value was controlled at 150mV. The ratio of nitrite and ammonia was oscillating between 0.9 and 1.06when ORP value was controlled at 120mV. The results also showed that the ratio of effluent nitrite and ammonia was oscillating between 1.1 and 1.3 with the influent ammonia concentration increased from 300mg/L to 813mg/L when ORP value was controlled at 150mV. However, increased free ammonium (FA) concentration inhibited ammonia-oxidizing bacteria activity. Sensitivity and accuracy of ORP were better than DO monitoring equipment as indicators to controlling partial nitritation reactor in low oxygen environment.

partial nitritation；oxidation-reduction potential；continuous flow reactor；stable operation

X703

A

1000-6923(2014)12-3086-07

李 祥(1984-),男,江蘇儀征人,實驗師,碩士,主要從事廢水脫氮處理理論及工藝研究.發表論文30余篇.

2014-03-10

國家自然基金資助項目(51008202);江蘇省環保廳重大項目(201104);江蘇省環境科學與工程重點專業;江蘇省特色優勢學科二期項目

* 責任作者, 教授, yhuang@ mail.usts.edu.cn