低溶解氧條件下短程硝化反硝化的研究

王雪微+左金龍

哈爾濱商業大學生命科學與環境科學研究中心，黑龍江哈爾濱 150076

摘 要 本實驗采用序批式活性污泥法（SBR）進行全程硝化和短程硝化的對比研究，將試驗過程中的溶解氧（DO）控制在較低濃度。試驗表明：短程硝化的過程中，亞硝態氮的積累率呈上升趨勢，直到好氧吸磷過程完成，積累率逐漸達到穩定狀態；而在全程硝化過程中，亞硝態氮的積累率在短暫的上升趨勢后又降低了。

關鍵詞 SBR工藝；溶解氧；短程硝化

中圖分類號 X7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）13-0024-01

原始的硝化反硝化脫氮工藝是利用硝化作用將氨氮降解為硝態氮，之后進行反硝化作用將硝態氮還原生成氮氣，以此來去除水中的總氮。近年來，國內外的研究學者指出，將硝化過程進行控制，使氨氮與微生物進行氧化，得到名為亞硝態氮的中間體，也就是短程的硝化反硝化過程[1]。與全程的硝化反硝化相比，短程的硝化過程中的供氧能耗可以節省25%，短程的反硝化過程中的碳源需求量可以節省40%[2]。所以，在各種廢水脫氮過程中短程硝化反硝化的應用越來越廣泛。

1 試驗

1.1 試驗用水來源和水質

試驗中的廢水來源是自配的模擬生活污水。向污水中投加一定量的NH4Cl，使污水中達到實驗需要的NH4+-N的濃度；用NaHCO3調節進水的堿度，從而達到硝化反應最佳堿度范圍；為了保持反應器內的微生物的活性，需要不斷地向進水投入MgSO4和CaCl2[3]以及適量的微量元素。

1.2 試驗裝置

試驗中SBR反應器的外部材料是有機玻璃，由圓柱形和圓錐體組成。反應器的直徑是200mm，總高度為700mm。反應器的總容積是12L，周期排水量可達到3L，充水比例是1/4。反應容器右側玻璃壁上設置五個間隔同等的開關，用于試驗過程中的排水和提取污泥樣本。反應器的底部設置排空管，為試驗結束后的排泥提供方便[4]。

1.3 檢測分析項目

試驗中指標NO2-N和NH4+-N的測試方法分別是N-（1-萘基）-乙二胺光度法和納氏試劑分光光度法。

2 全程與短程硝化過程的各項參數變化

全程硝化要比短程硝化復雜一些，全程硝化是NH4+-N→NO2-N→NO3-N的過程，短程硝化只進行NH4+-N→NO2-N的過程[5]。試驗中的整個好氧反應中，全程硝化的氨氮降解速率是6.28mg/（L·h），而短程的氨氮降解速率僅為5.79mg/（L·h）。究其原因，要從化學平衡的方面分析問題。由于短程硝化過程中單純的NH4+-N→NO2-N反應進行比較慢，但全程硝化的第二步反應過程會加快第一步反應的速率，使亞硝態氮的濃度降低，也就促進了氨氮的降解速度。

由圖1得出，在曝氣開始的20min之前，全程硝化中總氮的去除是曝氣過程總氮減少量的52.38%，而短程硝化中總氮的去除是曝氣過程總氮減少量的58.56%。進水采用直接混合的引入方式，在曝氣反應初期，進水的化學需氧量（COD）被活性微生物絮體吸收，是好氧反硝化過程中碳源的來源。由圖2得出，全程與短程硝化反應的亞硝態氮的積累率分別是短時段的上升后又降低和逐漸上升達到穩定兩種狀態。反應了短程硝化過程在廢水處理中的優勢。

3 結果與討論

低溶解氧條件下，短程硝化的亞硝態氮積累率呈上升趨勢，一定時間后趨于穩定。說明在污水處理中短程硝化較全程硝化更簡便，且去除效率更理想。

參考文獻

[1]鄭平，徐向陽，胡寶蘭.新型生物脫氮理論與技術[M].北京：科學出版社，2004.

[2]楊慶，彭永臻.中試規模的城市污水常、低溫短程硝化反硝化[J].中國給水排水，2007，23（15）：1-3.

[3]G.Rui，D.Jeison，O.Rubilar，G.Ciudad，et.Nitrification-denitrification via nitrite accumulation for nitrogen removalfrom wastewaters.Bioresource Technology[J].2006（97）：330-335.

[4]S.Marsili-Libelli.Control of SBR switching by fuzzy pattern recognition[J].Water Research，2006（40）：1095-1107.

[5]Changyong Wu，Zhiqiang Chen，et.Nitrification-denitrification via nitrite in SBR using real-time control strategy when treating domestic wastewater[J].Biochemical Engineering Journal.2007（36）：87-92.