有机碳源对一体化厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响

北极星环保网来源:《安全与环境工程》作者：谭发等2017/6/20 15:51:14我要投稿

所属行业: 水处理关键词：厌氧氨氧化污水处理活性污泥

1.3反应器启动

一体化厌氧氨氧化反应器中的污泥由已完成驯化的短程硝化污泥及厌氧氨氧化污泥进行混合而成。试验采用0.4mol/L硫酸、0.5mol/L碳酸氢钠/碳酸钠调节反应器内pH值在7.5～7.6范围，试验进水的总氮负荷设定为0.3gN/(L˙d)左右，保温循环水控制系统内水温大约为32℃±1℃，调节曝气量为0.4L/min。本试验采用在人工配水中投加白糖的方式增加废水的COD浓度，为了确保试验结果的准确性，至少收集反应器稳定运行15d以上的数据。本试验共分为三个阶段，进水水质情况见表1。

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完成上述三阶段试验后，进行二批次验证试验。每个验证试验分别运行72h，每隔8h取样测定反应器出水水质状况。验证试验一：进水的化学需氧量(COD)浓度设为100mg/L，在进水中补充亚硝态氮50mg/L，观察增加亚硝态氮后，反应器出水各项氮素指标的变化情况，以验证存在COD时，反硝化反应对一体化厌氧氨氧化反应器的影响。

验证试验二：此试验继验证试验一进行，进水的COD浓度设为100mg/L，同时将调节槽曝气量增至0.6L/min，观察反应器出水各项氮素指标的变化情况，以验证存在COD时，异养菌在此过程中对一体化厌氧氨氧化反应器的影响。

1.4分析指标及方法

pH值采用型号为JENCO6010便携式pH仪进行测定;溶解氧(DO)采用型号为HQ30D便携式溶解氧分析仪进行测定;COD、总氮(TN)、硝态氮、亚硝态氮和氨氮均采用国家标准方法进行测定。

2结果与讨论

2.1有机碳源对一体化厌氧氨氧化反应器脱氮性能的影响

试验运行共计21d，3个试验阶段的反应器进出水水质变化情况见图2至图5。

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由图2可见，在第一阶段中，进水不添加COD，反应器运行条件与稳定运行时保持一致，进水的氨氮浓度约为255.7mg/L，出水的氨氮浓度约为3.0mg/L，氨氮的去除率高达98.8%;在第二阶段中，进水氨氮浓度约为258.1mg/L，进水投加COD约为50mg/L，投加COD后，出水氨氮浓度快速上升，并最终维持在34mg/L左右，氨氮的去除率降至85%左右;在第三阶段中，进水氨氮浓度约为254.9mg/L，将进水COD浓度提升至100mg/L，出水的氨氮浓度也迅速升高至58mg/L，氨氮的去除率仅为77%。

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由图3可见，试验过程中进水的亚硝态氮浓度维持在1.5～2.0mg/L，3个阶段出水的亚硝态氮浓度均在0～2mg/L之间波动，但总体维持在1.0mg/L左右，说明COD浓度的变化对出水的亚硝态氮浓度并没有造成太明显的影响。

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由图4可见，试验过程中出水的硝态氮浓度与进水的COD浓度存在明显的负相关性。在第一阶段中，进水的COD浓度为0mg/L，出水的硝态氮浓度约为28mg/L，ΔTN/ΔNO-3约为8.2，与理论值接近;在第二阶段中，进水COD浓度为50mg/L，出水硝态氮浓度约为25mg/L，ΔTN/ΔNO-3约为8.2，反应器运行情况与第一阶段较为接近;在第三阶段中，将进水的COD浓度提升至100mg/L时，出水硝态氮浓度则迅速降低至20.5mg/L，ΔTN/ΔNO-3上升至9.1。分析原因认为：硝态氮浓度的变化可能是由于反应器内本身处于相对厌氧的环境，增加COD浓度之后，增强了内源反硝化反应，促进了硝态氮的消耗。

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由图5可见，试验过程中随着进水COD浓度的增加，反应器出水的TN浓度逐渐升高，TN去除率呈下降趋势。在第一阶段中，进水TN浓度约为257.9mg/L左右，出水TN浓度约为32mg/L左右，TN去除率约为87.8%;在第二阶段中，进水TN浓度约为260.2mg/L，出水TN浓度上升至60mg/L，TN去除率降低至76%;在第三阶段中，进水TN浓度约为257.3mg/L，出水TN浓度则上升至80mg/L，TN去除率下降至69%。

通过对比图2和图5可以看出：出水TN浓度的变化趋势与氨氮浓度的变化趋势基本一致，说明出水氨氮浓度的上升是出水TN浓度上升的主要原因。在进水COD浓度上升的情况下，出水氨氮、TN浓度也随之升高，可能的原因主要有：①反硝化消耗了系统内的亚硝态氮。由于反应器内处于一个相对缺氧的环境，COD浓度的增加使得反硝化作用增强，消耗了部分的亚硝酸盐与硝酸盐，导致厌氧氨氧化阶段可供利用的底物减少，最终导致氨氮的去除率进一步降低;②异养菌消耗了系统内的溶解氧。

由于反应器中尚存部分异养菌，进水中增加的COD浓度给异养菌提供了养料，异养菌的作用消耗部分溶解氧，致使短程硝化过程受到抑制，氨氮转化率降低。

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