如何提高污泥脱氮除磷效果效率

1.4 分析项目与方法

NH+4-N、 PO3-4-P、 NO-3-N、 NO-2-N、 COD、 SVI、 MLSS、 MLVSS等均按标准方法测定[22];  DO采用HACH溶解氧仪测定，污泥形态通过普通光学显微镜观察和电子扫描显微镜(SEM)观察，污泥粒径利用Mastersizer 2000粒度分析仪(测定粒径在1  mm 以下)及直接读数法测定.

2 结果与讨论

2.1 脱氮除磷颗粒污泥性能

颗粒污泥反应器稳定运行190 d后，污泥颜色为淡黄色，呈近似球形或椭圆形，结构致密[图3(a)]，平均粒径为1.2 mm;  颗粒边缘清晰并且附有一定的丝状物，其中还有一定的原生动物，如钟虫、 轮虫等[图3(b)];  颗粒污泥是一个复杂的微生物系统，大量丝状菌缠绕颗粒污泥表面，球菌和短杆菌分布在丝状菌周围[图3(c)];  污泥内部有孔隙，孔隙内部也分布着为数较多的球菌和短杆菌[图3(d)].

图3 反应器中颗粒污泥的形态

反应器的MLSS约为6 600 mg ˙L-1，MLVSS约为4 092 mg ˙L-1，SVI在20 mL  ˙g-1左右，单颗颗粒污泥沉速在29.0~40.9 m ˙h-1之间，出水SS在30 mg ˙L-1左右.

2.2 反应器中N去除率

图4为反应器运行190 d内N去除率的变化情况. 可以看出，反应器运行5 d时N去除率很低(在62%以下)，之后N去除率逐渐提高到90%以上，但运行第24  d时N去除率突然降到65%以下，到50 d之后，其去除率基本维持在90%左右. 开始阶段N起伏变化可能是由于污泥吸附、 解析作用所致[23];  随着污泥颗粒化完善，硝化细菌在污泥表面稳定富集， N去除率比较稳定. 污泥颗粒形成(30  d左右)后反应器15%时间内出现N去除率降低的现象，其主要由于曝气不稳定[低于9 L ˙(L ˙h)-1或高于14 L ˙(L ˙h)-1]所致.

试验发现，当反应器运行至第24~26 d时，曝气量在9 L ˙(L ˙h)-1以下时(此时反应器主体溶液中好氧段DO浓度在1 mg  ˙L-1以下)，出水中NH+4-N 的含量在11~16 mg ˙L-1，但出水中NO-x含量在0.5 mg  ˙L-1以下，由此可以推断，由于DO太低，氨氧化细菌活性受到抑制; 当反应器运行至第30~45 d时，提高曝气量到14 L ˙(L  ˙h)-1(好氧段开始DO在2.5 mg ˙L-1以上，颗粒污泥刚刚形成，其平均粒径为0.32 mm)，此时反应器出水中NO-x含量在11~16 mg  ˙L-1(主要以NO-3-N形式存在，NO-2-N含量在1 mg ˙L-1以下)，NH+4-N 的含量在0.5 mg ˙L-1以下，  DO太高污泥内部难以形成缺氧环境而使反硝化菌受到抑制(据报道DO的扩散深度为0.5 mm左右).  由此可见，曝气量的瞬间变化会迅速影响氨氧化微生物和反硝化微生物生物活性.

图4 反应器内氮去除率历时变化

2.3 颗粒污泥硝化和反硝化性能

反应器运行183 d时取颗粒污泥进行静态试验，其试验结果见图5~6.

由图5(a)可以看出，整个硝化反应过程持续30 min，随着NH+4-N下降，NO-3-N逐渐上升，当NH+4-N含量降低到1.22 mg  ˙L-1时，NO-3-N达到12.96 mg ˙L-1，而NO-2-N在整个硝化过程中，其浓度维持在1.8 mg ˙L-1以下，NO-2-N没有发生积累;  脱氮除磷颗粒污泥最大硝化速率[m(NH+4-N)/m(VSS) ˙t]为14.13 mg ˙(g  ˙h)-1，而姜体胜等[24]在同样条件下，获得的脱氮除磷絮状污泥最大硝化速率约为6.25 mg ˙(g  ˙h)-1，本试验培养的颗粒污泥具有较好的硝化能力.

图5 N的静态试验

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