一种CANON工艺处理低氨氮废水的新模式

1.3条件控制

分别接种成熟的亚硝化污泥20mL、厌氧氨氧化污泥30mL，污泥体积分数25%.原位测定接种污泥的AOB和AnAOB活性.反应器外部用遮光布遮盖避光，避免光照对AnAOB活性的抑制.反应器温度为32℃，进水pH为7.80~8.20，复氧池中DO为6.50~7.16mg˙L-1.

实验过程中HRT为2h，运行分为3个阶段.第一个是接种污泥活性探究阶段，此阶段进水基质为氨氮和一定量的亚硝酸盐，分别原位考察AOB活性与AnAOB活性.第二个是复氧回流自养脱氮工艺的启动阶段，启动阶段进水基质只有氨氮，通过逐步调节回流量，考察AOB活性与AnAOB活性动态平衡特征.第三个阶段为反应器的稳定阶段，此阶段进水只有氨氮，考察复氧回流模式的CANON工艺处理低氨氮废水的可行性.

1.4分析监测指标及数据处理方法

分析测定项目参照文献:NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法，NO2--N采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法、NO3--N采用紫外分光光度法.pH采用pHS-3TC型酸度计测定，DO采用便携式溶氧仪Multi3410.

计算公式(1)为AOB活性产生NO2-的能力(nitriteproductionrate，NiPR)，计算公式(2)为AnAOB活性消耗NO2-的能力(nitriteconsumptionrate，NiCR)，计算公式(3)为NOB活性产生NO3-的能力(nitrateproductionrate，NaPR)，计算公式(4)为AOB与AnAOB活性平衡指标的积累速率(nitriteaccumulationrate，NAR)，公式(5)为总氮去除率(nitrogenremovalrate,NRR),进出水总氮为NH4+-N、NO2--N、NO3--N的总和，假设损失的总氮都通过ANAMMOX过程产生N2的形式排出.

2结果与分析

2.1接种污泥的活性检测

在第一阶段，首先接种本课题组培养好的成熟絮体亚硝化污泥20mL，通入压缩空气，维持DO为0.52mg˙L-1左右，进出水pH分别为8.08~8.20、8.00~8.10，在HRT为2h的情况下稳定运行1d，其进出水氮浓度见表2.AOB氧化NH4+产生NO2-的能力NiPR为1.01kg˙(m3˙d)-1.

表2接种污泥活性检测

在2~4d，另外接种成熟的厌氧氨氧化颗粒污泥30mL，HRT为2h，设定回流流量为0.42mL˙s-1，反应器内部DO<0.01mg˙L-1，进出水pH分别为7.95~8.05、8.08~8.20.其进出水氮浓度见表2，接种污泥的AnAOB最大脱氮速率NRR和NO2-消耗速率NiCR分别为1.31kg˙(m3˙d)-1、0.86kg˙(m3˙d)-1.

2.2启动阶段特性分析

第二阶段中进水只有157mg˙L-1的NH4+-N，进出水pH为8.08~8.20，HRT为2h.结果见图2，在5~9d，回流量从0.42mL˙s-1逐渐提高到0.83mL˙s-1，出水NH4+-N也从90mg˙L-1降低到34mg˙L-1，过程中出水NO2--N小于5mg˙L-1，仅有少量积累，出水NO3--N从8mg˙L-1升高到14mg˙L-1.在第9d的时候AnAOB脱氮速率NRR从最初的0.68kg˙(m3˙d)-1升高到1.29kg˙(m3˙d)-1，基本达到了接种时的水平.

这个过程中没有NO2-的积累，并且没有观察到明显的NOB活性，这主要是由于AnAOB消耗NO2-的速率NiCR比AOB产生NO2-速率NiPR大.另外，复氧回流的方式向反应器提供的溶解氧是有限的，这就有效控制了AOB产生NO2-的速率NiPR，在AOB产生NO2-速率低于AnAOB最大消耗NO2-速率[0.86kg˙(m3˙d)-1]之前，NO2-也就无法得到积累.说明这种复氧回流的方式稳定的控制了AOB的活性，使得NO2-的产生速率NiPR与消耗速率NiCR达到一个平衡状态，同时由于极低的DO有效的抑制了NOB的活性，避免的NO2-的硝化反应.

2.3复氧回流CANON工艺处理低氨氮废水的可行性分析

在AnAOB脱氮速率NRR达到接种时的水平之后，系统没有出现NO2-积累和NO3-的过量产生，表明系统中NiPR和NiCR达到一个良好的平衡状态.第三阶段(10~55d)把回流量提高到0.97mL˙s-1，考察复氧回流运行过程特性.从图2可以看出，当回流量提高之后，出水NH4+基本呈现稳定下降的趋势，在进水NH4+-N为157mg˙L-1情况下，出水浓度从17mg˙L-1降低到12mg˙L-1.

而出水NO3--N从13.0mg˙L-1直接升高到25mg˙L-1之后也开始逐渐减小，但是对于出水的NO2--N浓度变化不大，从2mg˙L-1升高到5mg˙L-1，随后降低到3mg˙L-1左右并保持不变.另外，从图3可以看出在第三阶段的前期NAR最高达到0.19kg˙(m3˙d)-1，NaPR最大也达到了0.13kg˙(m3˙d)-1，这说明前期NiPR明显比NiCR大.

图2实验期间氮浓度变化

图3实验期间氮转化速率

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