SBR反應(yīng)器同步硝化反硝化影響因素及其特性

馬 放，李 平，張曉琦，孫靜文，王弘宇，張 佳

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，150090哈爾濱，mafang@hit.edu.cn)

SBR反應(yīng)器同步硝化反硝化影響因素及其特性

馬 放，李 平，張曉琦，孫靜文，王弘宇，張 佳

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，150090哈爾濱，mafang@hit.edu.cn)

為進(jìn)一步探討同步脫氮機(jī)理和提高反應(yīng)系統(tǒng)同步硝化反硝化效率，利用培養(yǎng)馴化出高效同步硝化反硝化活性污泥，研究有機(jī)物負(fù)荷、溶氧和溫度等因素對(duì)SBR反應(yīng)器同步硝化反硝化脫氮效能的影響.結(jié)果表明:當(dāng)溫度為25～30℃、pH為7～9時(shí)，系統(tǒng)脫氮效果較好;當(dāng)碳氮比在1∶1～8∶1時(shí)，COD、氨氮、TN去除率隨著碳氮比的升高而降低，分兩次投加有機(jī)物有利于提高好氧反硝化同步脫氮效果;當(dāng)曝氣量在0.12～0.80 L·min－1時(shí)，氨氮去除率隨曝氣量的升高而升高，最后穩(wěn)定在99.8%以上;TN去除率隨曝氣量升高先升高后降低，在曝氣量為0.2 L·min－1時(shí)達(dá)到最大值95.52%;COD去除率一直穩(wěn)定在91%以上，曝氣量的改變對(duì)COD去除率的影響不明顯.系統(tǒng)溫度為25～30℃、碳氮比為1.5∶1、曝氣量為0.2 L·min－1、pH為7～9時(shí)，分兩次投加有機(jī)物同步脫氮效果最優(yōu).

同步硝化好氧反硝化;有機(jī)物;曝氣量;溫度;pH

同步硝化反硝化(Simultaneous nitrification and denitrification，SND)生物脫氮技術(shù)的出現(xiàn)為在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化、反硝化和除碳提供了可能，這一方法克服了傳統(tǒng)生物脫氮存在的問(wèn)題，還具有能縮短脫氮?dú)v程、節(jié)省碳源、降低動(dòng)力消耗、提高處理能力、簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作等優(yōu)點(diǎn)［1－5］.Ying － Chih［6］、柯國(guó)華等［7］發(fā)現(xiàn)，碳氮比是實(shí)現(xiàn)同步硝化好氧反硝化的關(guān)鍵因素，當(dāng)進(jìn)水碳氮比較低時(shí)，廢水中有機(jī)物很快就會(huì)缺乏，硝化和反硝化反應(yīng)難以達(dá)到平衡.李曉璐等［8］研究了SBR系統(tǒng)中pH值對(duì)同步硝化反硝化的影響.在進(jìn)水水質(zhì)和反應(yīng)條件相同時(shí)，將pH值控制8. 5，出水水質(zhì)最好，COD去除率達(dá)90.0%，總氮去除率達(dá)99.4%.文獻(xiàn)［9］通過(guò)控制溶解氧質(zhì)量濃度觀察到同步硝化反硝化現(xiàn)象的存在，TN損失在58%以上.文獻(xiàn)［10］發(fā)現(xiàn)進(jìn)水 TN為80～110 mg·L－1和溶解氧質(zhì)量濃度為 0.8～4.0 mg·L－1時(shí)，NH3－N 去除率達(dá)100%，TN 去除率達(dá)54% ～77%，并建議將NH3－N降解到零或最小值的時(shí)刻作為同步硝化和反硝化的結(jié)束點(diǎn).鄒聯(lián)沛等［11］發(fā)現(xiàn)在 DO 為 1.0 mg·L－1，MLSS為8～9 g·L－1，溫度為24℃，進(jìn)水pH 值為7. 2，COD、NH3－N分別為 523和 17.24～24.00 mg·L－1的相對(duì)穩(wěn)定條件下，同步硝化反硝化對(duì)氨氮和總氮的去除率分別達(dá)95%和92%.胡宇華等［12］為保證反硝化后期體系中碳氮比維持在微生物所需的水平，提出了補(bǔ)料的方式，使得氨氮降解不會(huì)出現(xiàn)停滯階段，可以達(dá)到較好的去除效果.

實(shí)現(xiàn)高效同步硝化反硝化首要解決的問(wèn)題是將進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度、進(jìn)水COD質(zhì)量濃度、DO質(zhì)量濃度及溫度等影響同步硝化反硝化效果的關(guān)鍵因素保持在一個(gè)合適的范圍內(nèi).因此，研究探索反應(yīng)器中脫氮效能的最佳條件，對(duì)實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化脫氮反應(yīng)系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義.本研究利用培養(yǎng)馴化出的高效同步硝化反硝化活性污泥，重點(diǎn)研究有機(jī)物、溶解氧和溫度等因素對(duì)SBR反應(yīng)器中同步硝化反硝化脫氮效能的影響，探索硝化反硝化一體化工藝的規(guī)律和特性，優(yōu)化反應(yīng)器運(yùn)行條件，為該工藝在今后實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ).

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)裝置

采用SBR反應(yīng)器，有效容積為3 L.混合液中的溶解氧通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制進(jìn)氣量;反應(yīng)器內(nèi)的溫度由電加熱棒控制，采用磁力攪拌器攪拌，使低曝氣量時(shí)反應(yīng)器內(nèi)各處混合均勻.反應(yīng)器的運(yùn)行周期為12 h，進(jìn)水、排水各10 min，沉淀0.5 h.

1.2 試驗(yàn)用水

表1 試驗(yàn)配水

1.3 水質(zhì)分析方法

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法［13］測(cè)定 COD、NO3－－N、NO2－－N、NH4+－N和TN，pHS－25型酸度計(jì)測(cè)量pH值，YSI5000型溶解氧測(cè)定儀測(cè)定DO.

2 結(jié)果與分析

2.1 有機(jī)物的影響

2.1.1 碳氮比的影響

固定氨氮起始質(zhì)量濃度、在其他試驗(yàn)條件不變的情況下，考察初始有機(jī)物質(zhì)量濃度變化對(duì)SBR反應(yīng)器中好氧反硝化同步脫氮性能的影響.試驗(yàn)溫度控制在27℃，氣量為0.2 L·min－1，DO為2.4～4.5 mg·L－1，進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度97.13～160.2 mg·L－1，碳氮比分別為 1∶1、1.5∶1、3∶1、4∶1、6∶1、8∶1.不同碳氮比條件下同步硝化反硝化脫氮性能見(jiàn)表2.

由表2可知，當(dāng)碳氮比在1∶1～8∶1變化時(shí)，COD去除率隨著碳氮比的升高而降低，而氨氮和TN去除率則先升高后降低，在碳氮比為1.5∶1時(shí)達(dá)到最大值，此后也是隨著碳氮比的升高而降低.分析可知，過(guò)低或是過(guò)高碳氮比條件下，有機(jī)物及氮素去除效果都明顯變差，特別是碳氮比過(guò)高時(shí)，出水氮素質(zhì)量濃度高，有機(jī)物質(zhì)量濃度也很高，幾乎達(dá)不到排放要求.碳氮比太高時(shí)，系統(tǒng)將發(fā)生“碳滲透”現(xiàn)象［14］，即過(guò)多的碳源阻礙了硝化作用的進(jìn)行;碳氮比過(guò)低，不能提供微生物所需的碳素營(yíng)養(yǎng)源，不利于整個(gè)系統(tǒng)微生物的生長(zhǎng)，尤其是反硝化過(guò)程需要以有機(jī)碳源作為電子供體，有機(jī)碳源的缺乏會(huì)嚴(yán)重制約硝化作用的進(jìn)行.

城市生活污水COD質(zhì)量濃度一般為35～300 mg·L－1，本試驗(yàn)在碳氮比為1.5∶1 時(shí)，氨氮、TN及COD去除率分別為99.86%，93.53%和99.7%的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)低質(zhì)量濃度城市污水的好氧反硝化同步脫氮具有很好的借鑒意義.

表2 不同碳氮比條件下同步硝化反硝化脫氮性能

2.1.2 有機(jī)物投加方式的影響

試驗(yàn)設(shè)計(jì)了3種有機(jī)物投加方式:

1)在進(jìn)水時(shí)一次性投加較高質(zhì)量濃度的有機(jī)物.進(jìn)水 COD質(zhì)量濃度為290.3 mg·L－1，氨氮、硝氮、亞硝氮及TN質(zhì)量濃度分別為111.0、12.4、11.2、155.7 mg·L－1.控制 DO 質(zhì)量濃度0.5 ～3.0 mg·L－1，溫度28 ℃.

2)進(jìn)水時(shí)不添加有機(jī)物，反應(yīng)4 h時(shí)添加一定質(zhì)量濃度有機(jī)物.進(jìn)水氨氮、硝氮、亞硝氮及TN質(zhì)量濃度分別為 121.0、12.4、8.7、167.3 mg·L－1、反應(yīng)4 h時(shí)添加有機(jī)物，使系統(tǒng)有機(jī)物質(zhì)量濃度為295.1 mg·L－1，其他條件不變.

3)分兩次投加有機(jī)碳源.進(jìn)水COD質(zhì)量濃度為175.3 mg·L－1，氨氮、硝氮、亞硝氮及 TN 質(zhì)量濃度分別為117.0、10.3、10.8、148.7 mg·L－1.第4小時(shí)添加一定量有機(jī)物，使COD質(zhì)量濃度為205.1 mg·L－1，其他條件不變.

在進(jìn)水時(shí)一次性投加有機(jī)碳源一方面會(huì)降低初始氨氮的降解速率，另一方面會(huì)滿足不了后續(xù)反硝化對(duì)碳源的需求.圖1為3種不同投加方式下一個(gè)周期內(nèi)氨氮的質(zhì)量濃度變化曲線.

圖1 不同投加方式下氨氮質(zhì)量濃度變化

對(duì)3種投加方式氨氮去除效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)意義分析，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)中的單側(cè)檢驗(yàn)，設(shè)置統(tǒng)計(jì)學(xué)意義水平a=0. 05，利用 excel數(shù)據(jù)分析工具計(jì)算得 t1－2=2.91 ＞ t單尾臨界=1. 78，即 P ＜ a=0.05;t1－3=3.90＞ t單尾臨界=1.78、P ＜ a=0. 05，統(tǒng)計(jì)分析得出的結(jié)論為有機(jī)物投加方式對(duì)氨氮降解影響差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.

從圖1可以看出，前4小時(shí)的反應(yīng)，第2種碳源投加方式中氨氮降解得最快，其次為第3種投加方式.分析認(rèn)為:系統(tǒng)進(jìn)水有機(jī)物質(zhì)量濃度較低時(shí)，無(wú)法為微生物生長(zhǎng)和反硝化過(guò)程提供足夠的碳源，使反硝化過(guò)程受阻，導(dǎo)致硝氮和亞硝氮作為中間產(chǎn)物在系統(tǒng)中積累，阻礙了氨氮的降解.反之，系統(tǒng)進(jìn)水有機(jī)物質(zhì)量濃度較高時(shí)，異氧好氧菌迅速利用水中有機(jī)物和溶解氧，并因而影響硝化反應(yīng)過(guò)程，使得后期反硝化反應(yīng)也缺乏電子供體.比較不同投加方式出水氨氮質(zhì)量濃度可知，采用第3種有機(jī)碳源投加方式時(shí)，可有效解決上述矛盾，使得出水氨氮的質(zhì)量濃度較低.

圖2為3種不同投加方式下反應(yīng)器一個(gè)周期內(nèi)硝氮的質(zhì)量濃度變化.第1種和第3種投加方式硝氮質(zhì)量濃度在第1小時(shí)內(nèi)都降低到 0，第2小時(shí)才開始逐漸升高，分別在第5小時(shí)和第4小時(shí)達(dá)到最大質(zhì)量濃度.在第2小時(shí)，第2種投加方式硝氮降解到一定質(zhì)量濃度便急劇升高，并在第4小時(shí)質(zhì)量濃度達(dá)到最大.3種投加方式的出水硝氮都為0.對(duì)3種投加方式硝氮去除效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)意義分析，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)中的單側(cè)檢驗(yàn)，設(shè)置統(tǒng)計(jì)學(xué)意義水平a=0. 05，利用 excel數(shù)據(jù)分析工具計(jì)算得t1－2=0.3 ＜ t單尾臨界=1.78、P1－2＞ a =0.05;t1－3=1.15 ＜ t單尾臨界=1.78、P1－3＞ a=0. 05，統(tǒng)計(jì)分析得出的結(jié)論為有機(jī)物投加方式對(duì)硝氮降解影響差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.

圖2 不同投加方式下硝氮質(zhì)量濃度變化

圖3為3種不同投加方式下反應(yīng)器一個(gè)周期亞硝氮質(zhì)量濃度變化曲線.

圖3 不同投加方式下亞硝氮質(zhì)量濃度變化

根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)中的單側(cè)檢驗(yàn)，設(shè)置統(tǒng)計(jì)學(xué)意義水平a=0. 05，利用excel數(shù)據(jù)分析工具計(jì)算得 t1－2=3.86＞t單尾臨界=1. 78，即 P ＜ a=0.05;t1－3=1.95 ＞t單尾臨界=1.78、P ＜ a=0. 05，統(tǒng)計(jì)分析得出的結(jié)論為有機(jī)物投加方式對(duì)亞硝氮積累影響差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.反應(yīng)開始時(shí)亞硝氮質(zhì)量濃度就有不同程度地積累，達(dá)到最大質(zhì)量濃度后又開始降低.第2種投加方式亞硝氮積累速度最快，出水亞硝氮質(zhì)量濃度最高，第3種投加方式的亞硝氮質(zhì)量濃度達(dá)到峰值所需時(shí)間最長(zhǎng)，第1種投加方式出水亞硝氮質(zhì)量濃度最低.

圖4為3種不同投加方式下反應(yīng)器一個(gè)周期TN的質(zhì)量濃度變化曲線.3種投加方式的TN去除率分別為92.3%，89.2%和94.2%，對(duì)3種投加方式TN去除效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)意義分析，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)中的單側(cè)檢驗(yàn)，設(shè)置統(tǒng)計(jì)學(xué)意義水平a=0. 05，利用excel數(shù)據(jù)分析工具計(jì)算得 t1－2=1.26＜ t單尾臨界=1.78、P1－2＞ a=0.05;統(tǒng)計(jì)分析得出的結(jié)論為有機(jī)物投加方式對(duì)TN降解影響差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.第1種和第2種投加方式對(duì)TN的去除過(guò)程差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義.t1－3=3.63 ＞ t單尾臨界=1.78、P1－3＜a=0. 05，第1種和第3種有機(jī)物投加方式對(duì)氨氮降解影響差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，第3種投加方式的TN去除率高于另外兩種.

圖4 不同投加方式下TN質(zhì)量濃度變化

由于COD比較易于降解，使得有機(jī)物的質(zhì)量濃度很快就下降到較低值.由圖5可以看出，第1種投加方式進(jìn)水 COD質(zhì)量濃度為290.3 mg·L－1，反應(yīng)4 h后，COD 質(zhì)量濃度降為75.1 mg·L－1，有機(jī)物去除率達(dá) 75%左右.第 3種投加方式進(jìn)水COD質(zhì)量濃度為175.3 mg·L－1時(shí)，反應(yīng) 3 h后，COD質(zhì)量濃度就降低到50 mg·L－1以下.對(duì)3種投加方式COD去除效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)意義分析，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用成對(duì)數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)中的單側(cè)檢驗(yàn)，設(shè)置統(tǒng)計(jì)學(xué)意義水平a=0. 05，利用excel數(shù)據(jù)分析工具計(jì)算得t1－2=0.66 ＜ t單尾臨界=1.78、P1－2＞ a =0.05;t1－3=0.36 ＜ t單尾臨界=1.78、P1－3＞ a=0. 05，統(tǒng)計(jì)分析得出的結(jié)論為有機(jī)物投加方式對(duì)COD降解影響差異相對(duì)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，3種投加方式的有機(jī)物去除率分別為96.9%，96.1%和97.2%.

圖5 不同投加方式下COD質(zhì)量濃度變化

2.2 曝氣量的影響

溶解氧和有機(jī)碳源是同步硝化好氧反硝化過(guò)程中的關(guān)鍵因素.DO質(zhì)量濃度范圍應(yīng)能夠滿足硝化作用的需要又不嚴(yán)重抑制好氧反硝化作用［15］.DO過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響同步硝化反硝化的進(jìn)行;好氧反應(yīng)器中缺氧區(qū)的存在，控制操作條件可以實(shí)現(xiàn) SND［16］.

反硝化作用受曝氣量的抑制，高曝氣量不利于反硝化作用，但是較低的曝氣量又將使硝化作用不完全，因而尋找一個(gè)適當(dāng)?shù)钠貧饬坎拍軌蚴雇较趸醚醴聪趸摰顬閺氐祝?7］.通過(guò)控制不同的曝氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中DO質(zhì)量濃度對(duì)同步硝化反硝化脫氮影響的條件試驗(yàn).當(dāng)曝氣量在0.12～0.80 L·min－1變化時(shí)，反應(yīng)器中 DO質(zhì)量濃度在2.0～8.0 mg·L－1，反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)都處于好氧狀態(tài).

當(dāng)曝氣量在0.12～0.20 L·min－1變化時(shí)，隨著曝氣量的增大，出水氨氮和硝態(tài)氮質(zhì)量濃度降低.當(dāng)曝氣量為0.12 L·min－1時(shí)，出水氨氮質(zhì)量濃度高達(dá)20.9 mg·L－1，并且出現(xiàn)了亞硝氮的積累現(xiàn)象.彭趙旭等［18］也發(fā)現(xiàn)當(dāng)DO超過(guò)一定質(zhì)量濃度時(shí)，逐漸升高的DO破壞了絮體內(nèi)部的缺氧環(huán)境，反硝化反應(yīng)受到抑制，導(dǎo)致SND率降低.亞硝氮質(zhì)量濃度高于硝氮質(zhì)量濃度也驗(yàn)證了Bemet等［19］提出的機(jī)制缺乏競(jìng)爭(zhēng)學(xué)說(shuō)，在DO質(zhì)量濃度較低的條件下，由于亞硝酸細(xì)菌氧飽和常數(shù)低于硝酸菌，導(dǎo)致亞硝酸細(xì)菌增長(zhǎng)速率超過(guò)硝酸菌，活性污泥系統(tǒng)中出現(xiàn)亞硝氮的積累.但是，當(dāng)曝氣量≥0.4 L·min－1時(shí)，出水硝氮質(zhì)量濃度迅速升高，當(dāng)曝氣量升高到0.8 L·min－1時(shí)，出水硝氮質(zhì)量濃度升高到102.65 mg·L－1.

由圖6看出，氨氮去除率在曝氣量0.12 L·min－1時(shí)為78.84%，此后隨曝氣量的升高氨氮去除率一直穩(wěn)定在99.8%以上;TN去除率隨曝氣量的升高先升高后降低，在曝氣量為0.2 L·min－1時(shí)達(dá)到最大值95.52%;整個(gè)過(guò)程中COD去除率一直穩(wěn)定在91%以上，曝氣量的改變對(duì)COD去除率的影響不十分明顯.

圖6 不同DO條件下氨氮、TN、COD去除率

2.3 溫度的影響

硝化和反硝化反應(yīng)的適宜溫度為20～30℃，低于15℃時(shí)，反應(yīng)速度迅速下降，5℃時(shí)反應(yīng)幾乎完全停止.試驗(yàn)選擇了20、25和30℃ 3個(gè)溫度來(lái)考察溫度對(duì)同步硝化反硝化脫氮效果的影響.曝氣量控制為0.2 L·min－1，循環(huán)周期為12 h.

對(duì)細(xì)菌而言，在適宜的溫度范圍內(nèi)溫度每提高10℃，酶促反應(yīng)速度將提高1～2倍，代謝速率也相應(yīng)提高.當(dāng)溫度升高，細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和酶反應(yīng)加快，生長(zhǎng)比較迅速，代謝活力增強(qiáng).溫度在20～30℃變化時(shí)，溫度對(duì)TN去除率和氨氮去除率的影響比較明顯，兩者去除率隨溫度變化趨勢(shì)基本一致，都隨著溫度的升高而升高.溫度的變化影響硝化菌群的增長(zhǎng)速率和代謝活性，硝化菌群的比增值速率與溫度的關(guān)系服從Arrhenius方程.溫度對(duì)反硝化菌的影響要小于對(duì)亞硝酸菌的，隨著溫度的升高，同步反硝化效果相對(duì)得到了加強(qiáng)［20］.好氧反硝化同步脫氮最適宜的溫度為25～30℃.隨著溫度的升高，硝化和反硝化活性都增強(qiáng).由圖7可以看出，30℃時(shí)總氮和氨氮的去除率都達(dá)到最高，分別為99.8%和95.67%;溫度的變化也會(huì)影響COD的去除效果，但是影響程度要小于硝化過(guò)程，COD去除率在20～30℃之間變化不十分明顯，保持在96.6% ～98.25%.

圖7 溫度對(duì)氨氮、TN、COD去除率的影響

2.4 pH的影響

硝化菌群和反硝化菌群屬于兩類性質(zhì)不同的微生物，它們各自生長(zhǎng)的pH值范圍亦有差異，因此，合適的pH值控制對(duì)兩者的協(xié)調(diào)生長(zhǎng)尤顯重要.鄒聯(lián)沛等［12］在保持 DO 為1 mg·L－1時(shí)，認(rèn)為進(jìn)水pH值在6.8～9.7對(duì)COD的去除影響不是很大，但是對(duì)NH4+－N和TN的去除有很大影響(最佳pH為7.2)，當(dāng)pH值為5時(shí)會(huì)嚴(yán)重抑制硝化反應(yīng).

當(dāng)曝氣量為0.2 L·min－1，碳氮比為 1.2∶ 1，進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為100 mg·L－1左右時(shí)，不同pH條件下氮素及COD變化見(jiàn)圖8.

環(huán)境中的pH值對(duì)微生物的生命活動(dòng)影響主要在于其引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，影響代謝過(guò)程中酶的活性;改變生長(zhǎng)環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可給性，以及有害物質(zhì)的毒性.當(dāng)pH≥7時(shí)，出水氨氮質(zhì)量濃度幾乎為 0，TN去除率都大于82%;當(dāng)pH=6時(shí)，氨氮和TN去除率分別降低到85.47%和36.91%;這表明硝化細(xì)菌在pH值高于7時(shí)活性較高，硝化反應(yīng)進(jìn)行較徹底.pH值在6～9變化時(shí)，對(duì)COD去除率沒(méi)有太大的影響，去除率都在85%以上.可以看出，好氧反硝化同步脫氮比較適宜的pH范圍為7～9.

圖8 pH對(duì)氨氮、TN、COD去除率的影響

3 結(jié)論

1)有機(jī)負(fù)荷是影響好氧反硝化同步脫氮關(guān)鍵因素之一.當(dāng)碳氮比在1∶1～8∶1變化時(shí)，COD去除率隨著碳氮比的升高而降低，氨氮和TN去除率則先升高后降低.當(dāng)碳氮比為1.5∶1時(shí)，氨氮、TN及COD去除率分別為99.86%，93.53%和99.7%.分兩次投加有機(jī)物的方式提高了氨氮和TN的去除率，且對(duì)COD的利用也較充分，相對(duì)而言更有利于好氧反硝化同步脫氮.

2)在反應(yīng)器中發(fā)生了明顯的同步硝化好氧反硝化現(xiàn)象，不同曝氣量對(duì)反應(yīng)器脫氮效能具有明顯影響.當(dāng)曝氣量在0.12～0.80 L·min－1變化時(shí)，反應(yīng)器中DO質(zhì)量濃度在2.0 ～8.0 mg·L－1，氨氮去除率隨曝氣量的升高先升高，但當(dāng)曝氣量超過(guò)0.4 L·min－1時(shí)氨氮去除率基本穩(wěn)定在99.8%以上;TN去除率隨曝氣量的升高先升高后降低，在曝氣量為0.2 L·min－1時(shí)達(dá)到最大值95.52%;太低的溶解氧質(zhì)量濃度不但抑制硝化菌的活性，同時(shí)也會(huì)對(duì)好氧反硝化菌產(chǎn)生抑制.整個(gè)過(guò)程中COD去除率一直穩(wěn)定在91%以上，曝氣量的改變對(duì)COD去除率的影響不十分明顯.

3)當(dāng)溫度為25～30℃，pH為7～9時(shí)，SBR－SND系統(tǒng)脫氮效果較好.

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The influencing factors and the characteristics of simultaneous nitrification-denitrification in SBR

MA Fang，LI Ping，ZHANG Xiao－qi，SUN Jing－wen，WANG Hong－yu，ZHANG Jia

(State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment，Harbin Institute of Technology，150090 Harbin，China，mafang@hit.edu.cn)

To investigate the mechanism of simultaneous nitrification and denitrification(SND)and promote the efficiency of SND system，by using the domesticated efficient SND sludge，the effects of organism，DO and temperature on the SBR reactor were studied.The experiment results showed that，when the temperature was 25－30 and pH was 7－ 9，the nitrate－nitrogen removal was preferably;when C/N rate varied between 1∶1－8∶ 1，COD concentration，ammonia nitrogen removal rate and TN removal rate decrease with the increasing of C/N rate.Dosing organic compounds in twice can enhance the aerobic denitrification effect.When aeration volume varied from 0.12 to 0.80 L·min－1，ammonia nitrogen removal rate increased first and then kept approximate constant with the increase of aeration volume，finally became stable at 99.8%.TN removal rate increased first to the highest at 95.52%，then decreased，when aeration volume was 0.2 L·min－1，and COD was stable above 91%.The influence of aeration rate on the COD removal is not distinct.The best effect will be achieved if the system temperature is 25 －30 ℃，C/N rate is 1.5∶ 1，aeration volume is 0.2 L·min－1，pH is 7－9 and the dosing of organic compounds is in twice.

simultaneous nitrification－denitrification(SND);organic compounds;aeration rate;temperature;pH

X522

A

0367－6234(2011)08－0055－06

2010－03－18.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50778052);國(guó)家水專項(xiàng)(2008ZX07202－005).

馬 放(1963—)，男，教授，博士生導(dǎo)師.

(編輯 劉 彤)