DO浓度和pH对沼液废水短程硝化反应的影响

骆林平，单胜道，王志荣

(1.浙江农林大学，浙江杭州 311300；2.浙江科技学院，浙江杭州 310000；3.浙江省农业生态与能源办公室，浙江杭州 310000)

短程硝化是利用参与硝化过程的亚硝酸菌和硝酸菌的性质不同，将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，从而实现亚硝酸盐的大量积累。短程硝化可节省硝化过程中约25%的氧气和减少反硝化过程中40%的碳源消耗[1-3]，同时可降低剩余污泥[4]。短程硝化可与厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺结合，实现自养脱氮[5]。沼液废水属于厌氧反应后出水，存在着碳氮比失调的问题，传统生物脱氮处理效果普遍不佳，短程生物脱氮技术正成为高氨低碳源废水处理领域的研究热点。

影响短程硝化反应的因素包括水力停留时间(HRT)[6]、溶解氧(DO)浓度[7-8]、温度[9]、污泥停留时间(SRT)[10]、pH[11]、游离氨(FA)和游离亚硝酸(FNA)[12]等。笔者以沼液废水为研究对象，在设定反应温度以及水力停留时间的前提下，考察溶解氧(DO)浓度和pH对沼液废水短程硝化的影响。

1 材料与方法

1.2试验装置

1.2.1试验装置。试验装置采用SBR反应器，由有机玻璃制成，单体总容积24 L，有效容积20 L，底部布有曝气头，通过空气压缩机进行曝气(图1)。反应器运行周期为12 h，其中进水0.5 h，曝气6 h，沉降5 h，出水0.5 h，不定期排泥，整个过程采用定时器自动控制。

图1 短程硝化反应器装置Fig.1 The short-cut nitrification reactor

1.3试验方法将上述反应器中已驯化的污泥均分成2等分，并转移至同规格的反应器中，针对DO和pH进行单因素试验，确定最佳取值范围，进而获得最佳的运行方案。

1.5数据处理采用Excel对数据进行处理。

2 结果与分析

2.1DO浓度对短程硝化的影响氧作为硝化反应的基质，其浓度大小直接影响硝化反应的效率[13]。高DO浓度对硝酸菌的抑制程度小于亚硝酸菌，低DO浓度对硝酸菌的抑制程度大于亚硝酸菌。通过控制反应器中DO的浓度，使亚硝酸菌成为优势菌种，获得亚硝酸盐的积累。

图2 DO浓度为0.4～0.6 mg/L时出水及浓度Fig.2 The concentration of N-N,N-N and N-N in effluent when DO is 0.4-0.6 mg/L

图3 DO为0.4～0.6 mg/L时出水与与比值Fig.3 The rate of N-N/N-N and N-N/N-N in effluent when DO is 0.4-0.6 mg/L

图4 DO浓度为1.1～1.5 mg/L时出水和Fig.4 The concentration of N-N,N-N and N-N in effluent when DO is 1.1-1.5 mg/L

图5 DO浓度为1.1～1.5 mg/L时出水与与比值Fig.5 The rate of N-N/N-N and N-N/N-N in effluent when DO is 1.1-1.5 mg/L

图6 DO浓度为2.7～3.2 mg/L时出水与浓度Fig.6 The concentration of N-N,N-N and N-N in effluent when DO is 2.7-3.2 mg/L

图7 DO浓度为2.7～3.2 mg/L时出水与与比值Fig.7 The rate of N-N/N-N and N-N/N-N in effluent when DO is 2.7-3.2 mg/L

2.2pH对短程硝化的影响短程硝化工艺受多种因素的影响，其中pH在启动及运行时起到关键性的作用[14]。环境中的pH会影响微生物细胞膜的通透性及其表面带电性，从而影响其活性，不同微生物适宜生长的pH环境不同[15]。同时，pH变化会引起FA浓度的变化，一定范围内的FA浓度会对氨氧化菌(AOB)或者亚硝酸氧化菌(NOB)产生抑制[16]。

图8 pH为6.5～6.8时的出水指标Fig.8 The main parameters of effluent when pH is 6.5-6.8

图9 不同pH下出水与浓度的比值变化Fig.9 The ratio change of N-N/N-N in effluent under different pH

图10 pH为7.3～7.8时的出水指标Fig.10 The main parameters of effluent when pH is 7.3-7.8

图11 pH为8.0～8.2时的出水指标Fig.11 The main parameters of effluent when pH is 8.0-8.2

3 结论

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