低溶解氧条件下短程硝化反硝化的研究

王雪微+左金龙

哈爾滨商业大学生命科学与环境科学研究中心，黑龙江哈尔滨 150076

摘 要 本实验采用序批式活性污泥法（SBR）进行全程硝化和短程硝化的对比研究，将试验过程中的溶解氧（DO）控制在较低浓度。试验表明：短程硝化的过程中，亚硝态氮的积累率呈上升趋势，直到好氧吸磷过程完成，积累率逐渐达到稳定状态；而在全程硝化过程中，亚硝态氮的积累率在短暂的上升趋势后又降低了。

关键词 SBR工艺；溶解氧；短程硝化

中图分类号 X7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）13-0024-01

原始的硝化反硝化脱氮工艺是利用硝化作用将氨氮降解为硝态氮，之后进行反硝化作用将硝态氮还原生成氮气，以此来去除水中的总氮。近年来，国内外的研究学者指出，将硝化过程进行控制，使氨氮与微生物进行氧化，得到名为亚硝态氮的中间体，也就是短程的硝化反硝化过程[1]。与全程的硝化反硝化相比，短程的硝化过程中的供氧能耗可以节省25%，短程的反硝化过程中的碳源需求量可以节省40%[2]。所以，在各种废水脱氮过程中短程硝化反硝化的应用越来越广泛。

1 试验

1.1 试验用水来源和水质

试验中的废水来源是自配的模拟生活污水。向污水中投加一定量的NH4Cl，使污水中达到实验需要的NH4+-N的浓度；用NaHCO3调节进水的碱度，从而达到硝化反应最佳碱度范围；为了保持反应器内的微生物的活性，需要不断地向进水投入MgSO4和CaCl2[3]以及适量的微量元素。

1.2 试验装置

试验中SBR反应器的外部材料是有机玻璃，由圆柱形和圆锥体组成。反应器的直径是200mm，总高度为700mm。反应器的总容积是12L，周期排水量可达到3L，充水比例是1/4。反应容器右侧玻璃壁上设置五个间隔同等的开关，用于试验过程中的排水和提取污泥样本。反应器的底部设置排空管，为试验结束后的排泥提供方便[4]。

1.3 检测分析项目

试验中指标NO2-N和NH4+-N的测试方法分别是N-（1-萘基）-乙二胺光度法和纳氏试剂分光光度法。

2 全程与短程硝化过程的各项参数变化

全程硝化要比短程硝化复杂一些，全程硝化是NH4+-N→NO2-N→NO3-N的过程，短程硝化只进行NH4+-N→NO2-N的过程[5]。试验中的整个好氧反应中，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仅为5.79mg/（L·h）。究其原因，要从化学平衡的方面分析问题。由于短程硝化过程中单纯的NH4+-N→NO2-N反应进行比较慢，但全程硝化的第二步反应过程会加快第一步反应的速率，使亚硝态氮的浓度降低，也就促进了氨氮的降解速度。

由图1得出，在曝气开始的20min之前，全程硝化中总氮的去除是曝气过程总氮减少量的52.38%，而短程硝化中总氮的去除是曝气过程总氮减少量的58.56%。进水采用直接混合的引入方式，在曝气反应初期，进水的化学需氧量（COD）被活性微生物絮体吸收，是好氧反硝化过程中碳源的来源。由图2得出，全程与短程硝化反应的亚硝态氮的积累率分别是短时段的上升后又降低和逐渐上升达到稳定两种状态。反应了短程硝化过程在废水处理中的优势。

3 结果与讨论

低溶解氧条件下，短程硝化的亚硝态氮积累率呈上升趋势，一定时间后趋于稳定。说明在污水处理中短程硝化较全程硝化更简便，且去除效率更理想。

参考文献

[1]郑平，徐向阳，胡宝兰.新型生物脱氮理论与技术[M].北京：科学出版社，2004.

[2]杨庆，彭永臻.中试规模的城市污水常、低温短程硝化反硝化[J].中国给水排水，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.