溫度對(duì)水解反硝化脫氮的影響

摘要：

采用水解反硝化脫氮工藝，將水解酸化與反硝化脫氮過(guò)程相結(jié)合，取代缺氧反硝化，解決城鎮(zhèn)污水冬季脫氮效果差的問(wèn)題。在水解反硝化工藝的中試系統(tǒng)中，氨氮和總氮的去除效果受溫度的影響較小，冬季和夏季氨氮去除率分別達(dá)到983%和984%，總氮去除率分別為652%和680%。以水解反硝化污泥與AAO工藝中的缺氧池污泥為研究對(duì)象，對(duì)比分析溫度對(duì)兩種污泥比反硝化速率和耗碳率的影響。結(jié)果顯示：溫度對(duì)水解池污泥的影響顯著小于缺氧池污泥，在25、30 ℃兩者反硝化速率相當(dāng)，但是當(dāng)溫度為8、15和20 ℃下，水解池污泥的最大比反硝化脫氮速率分別為缺氧池污泥的17倍、13倍和14倍；同時(shí)，在各溫度條件下，水解池污泥的耗碳率基本為缺氧池污泥的512%～817%。

關(guān)鍵詞：

水解；反硝化；低溫；反硝化速率；耗碳率

中圖分類(lèi)號(hào)：

X7031

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：16744764（2014）04010906

溫度是生物脫氮的重要制約因子之一[12]。低溫可減少生物處理系統(tǒng)中微生物數(shù)量，降低微生物酶的催化反應(yīng)速率，影響基質(zhì)的擴(kuò)散速率，限制微生物的活性，從而影響生物處理系統(tǒng)對(duì)廢水中污染物質(zhì)尤其是含氮物質(zhì)的降解。研究結(jié)果表明：硝化細(xì)菌最適宜的生長(zhǎng)溫度為25～30 ℃，當(dāng)溫度小于15 ℃時(shí)硝化速率明顯下降[36]；反硝化作用的適宜溫度為20～35 ℃，低于15 ℃時(shí)，反硝化速率明顯下降，從而導(dǎo)致脫氮效果的顯著下降[7]。在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，污水處理廠冬季普遍存在著總氮不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。為此，污水處理廠一般需要通過(guò)延長(zhǎng)污泥齡、降低F/M、增加溶解氧、投加填料等方式強(qiáng)化硝化作用，通過(guò)控制溶解氧、加大混合液回流比、外加碳源等方式強(qiáng)化反硝化作用，其中外加碳源是實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)的主要途徑[810]。雖然實(shí)現(xiàn)了廢水的達(dá)標(biāo)排放，但也提高了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，以低能耗和低成本的方式來(lái)強(qiáng)化污水內(nèi)碳源的利用、提高脫氮效率才是污水處理實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[1112]。

近年來(lái)提出的水解反硝化工藝將水解酸化與反硝化脫氮過(guò)程耦合于升流式水解反應(yīng)器中，取消傳統(tǒng)缺氧池，升流式的水解反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了微生物量的有效截留，強(qiáng)化了污水、污泥中有機(jī)物的水解，水解酸化菌和反硝化菌的共存實(shí)現(xiàn)了脫氮碳源的有效供給，從而達(dá)到高效、穩(wěn)定的脫氮效果[1314]。本研究采用水解反硝化工藝處理城鎮(zhèn)污水，利用中試考察了該工藝在冬、夏兩季的脫氮效果，并測(cè)試了不同溫度條件下水解反硝化工藝的脫氮速率與耗碳率，以期為解決污水處理廠冬季脫氮困難問(wèn)題提供技術(shù)支持。

1材料與方法

11試驗(yàn)裝置

水解反硝化工藝主體為水解池微孔曝氣氧化溝沉淀池，工藝流程如圖1。水解池直徑20 m，有效體積為85 m3；氧化溝內(nèi)溝直徑14 m，有效體積23 m3；外溝溝寬13 m，有效體積為318 m3；沉淀池體積為98 m3。氧化溝內(nèi)溝為厭氧區(qū)，內(nèi)部安裝調(diào)速攪拌器；外溝為好氧區(qū)，內(nèi)部安裝微孔曝氣盤(pán)，并設(shè)置變頻推進(jìn)器，保證氧化溝內(nèi)水流流速在03～05m·s-1。熊婭，等：溫度對(duì)水解反硝化脫氮的影響

進(jìn)水經(jīng)原水箱過(guò)濾去除部分片狀或絲狀懸浮物后通過(guò)水解池底部布水器均勻進(jìn)入水解池，水流由下而上流經(jīng)水解池內(nèi)高濃度污泥層，再依次進(jìn)入氧化溝內(nèi)溝、外溝進(jìn)行厭氧釋磷、好氧聚磷和好氧硝化過(guò)程，最后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離，經(jīng)系統(tǒng)處理后的出水外排。反應(yīng)系統(tǒng)中包括兩套回流系統(tǒng)：一是污泥回流系統(tǒng)，補(bǔ)充從氧化溝混合液帶走的活性污泥，保持氧化溝內(nèi)污泥濃度的相對(duì)穩(wěn)定；二是硝化液回流系統(tǒng)，將部分出水回流至水解池，利用水解池內(nèi)良好的無(wú)氧環(huán)境、反硝化細(xì)菌的功能快速恢復(fù)和有機(jī)物有效供給，進(jìn)行水解反硝化脫氮。