间歇曝气下高浓度硝酸氮的反硝化实验研究

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摘要：用甲醇、醋酸钠和消化污泥上清液作碳源，在序批式模式下进行高浓度硝酸盐的反硝化。实验发现，间歇曝气有助于提高反硝化污泥的沉降性能，而厌氧条件下，污泥的沉降性能差。污泥浓度4～5 gVSS/L下，3种碳源都能有效地进行反硝化。最大硝酸盐去除率为0.486 gNO3-N/（gVSSd）。开始阶段亚硝酸盐浓度增加，但用醋酸盐和消化污泥上清液作碳源，其浓度最终下降为零。

关键词：反硝化　活性污泥　序批式　间歇曝气　厌氧消化污泥上清液

由于水体中含氮物的增多，导致水体富营养化，氮污染已引起世界各国的广泛重视。世界范围内长期的水资源短缺，从根本上要依靠污水净化、水循环以及高级废水生物处理技术的推广应用。化肥和畜牧业被认为是主要的氮污染源，但工业废水也是氮污染不可忽视的一个因数。此外，许多市政污水处理厂在功能上还不能满足氮污染物的去除。

在高浓度下含氮污染物的去除是废水生物处理的发展方向，同时要控制好污泥的沉降性能。能否高效去除含氮污染物和获得良好的污泥沉降性能又取决于溶解氧的浓度、曝气时间和频率，以及污水中是否含有足够的磷[1]。传统的除氮方法是污水硝化后再反硝化。反硝化需要碳源，通常在碳源不足的情况下可以投加甲醇、有机酸、厌氧消化污泥等[2,3]。由于厌氧消化污泥的高碱度有助于硝化与反硝化过程中pH的稳定，也可降低处理成本[4]。

本文分析探讨在高浓度下，用甲醇、乙酸钠和厌氧消化污泥作碳源的反硝化实验结果，以及间歇曝气反硝化污泥沉降性能的影响。

1 实验材料和方法

1.1 反应器

反应器见图1。在反应器不同高度上装有阀门，以控制反应器内的液体体积从1 L到

图1 反应器简图

7.5 L。反应器内还装有搅拌器和两个气体喷嘴，一个用于空气，一个用于二氧化碳或N2，环境温度控制在（23±3）℃。

1.2 长期实验

反硝化污泥的培养：培养液由NaNO3(500 mg/L的N)、甲醇（1250 mg/L）及等量的NaH2PO4和Na2HPO4(10 mg/L的P)组成。污泥取自重庆塘家桥污水处理场，污泥含有7.42 gVSS/L，VSS/TSS比率为0.81。取2 L污泥于反应器内，用培养液稀释到7.5 L，在慢搅拌速度下(60 r/min)培养23 h；在此期间，每隔110 min用空气曝气10 min；最后关掉搅拌器，静置沉降45 min，弃取上清液，然后加入等量培养液重复以上过程。在两个星期培养后，将静置沉降的污泥分为3份，加入到3个独立反应器中培养两个星期。从这时起，第一个反应器按以上方法在好氧和厌氧条件下运行，第二个和第三个反应器在完全厌氧条件下运行，第三个反应器作污泥储池。剩余污泥每隔一星期排除两次到三次，以保持停留时间在10 d左右。实验持续11个星期，最后测定污泥体积指数SVI和VSS/TSS比率。

1.3 短期实验

在短期实验中测定氮去除率。定量的污泥来自第一和第二个反应器，含4～5 gVSS/L。培养液除了将N-NO3设置为750 mg/L外，其他成份同长期实验。分别用CH3OH、CH3COONa和厌氧消化污泥作反硝化的碳源，CH3OH、CH3COONa浓度与厌氧消化污泥中的碳量一致（见表1）。

表1 厌氧硝化污泥中挥发性脂肪酸（VFA）的浓度

挥发性脂肪酸er W．WNitrification design approach for high strength ammonia wastewaters．Water Poll．Fed．，1997，49：413

4 吕锡武，李 峰．氨氮废水处理过程中的好氧反硝化研究．给水排水．2000，26(4)：17～20

5 Beccari A K ，Passino，Ramodori R，et al．Kinetics of dissimilatory nitrate reduction in suspended growth culture．Water Poll．Contr．Fed．，1983，55(1)：58～64