連續(xù)流部分亞硝化的穩(wěn)定研究進(jìn)展

摘 要：部分亞硝化一般用于厭氧氨氧化的前置工藝中，為后者提供所需的進(jìn)水基質(zhì)。目前大部分亞硝化研究集中于SBR反應(yīng)器中，考慮到在實(shí)際污水處理中，處理量較大，氨氮濃度較低，因此如何通過連續(xù)流方式穩(wěn)定維持亞硝態(tài)氮十分有必要。文章從DO、HCO3-、ORP等角度對(duì)部分亞硝化的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：部分亞硝化；連續(xù)流；穩(wěn)定積累

氮素污染所致的水體富營養(yǎng)化問題已十分嚴(yán)重，是環(huán)境問題中的重點(diǎn)研究對(duì)象[1]。但是傳統(tǒng)脫氮工藝仍存在占地面積大、抗沖擊能力較弱等缺陷，新型生物脫氮工藝逐漸受到研究人員的重視。厭氧氨氧化技術(shù)是目前已知的最經(jīng)濟(jì)的生物脫氮途徑，其原理是在厭氧條件下利用厭氧氨氧化菌將廢水中氨氮和亞硝態(tài)氮同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻５茿nAOB（厭氧氨氧化菌）對(duì)環(huán)境條件的要求較為苛刻，而且進(jìn)水的NH4+-N與NO2--N含量的摩爾比也需控制在1：1-1：1.32之間。但是在自然條件下，氮元素一般不會(huì)以NO2--N的形式存在。因此如何穩(wěn)定的通過亞硝化將NH4+-N部分轉(zhuǎn)化為NO2--N成為了研究熱點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者從DO（溶解氧）、FA（游離氨）、HRT（水力停留時(shí)間）、溫度等方面研究了各個(gè)條件參數(shù)的改變對(duì)部分亞硝化穩(wěn)定性和特征的影響。但是，鑒于大部分亞硝化的研究都是在SBR（序批式活性污泥反應(yīng)器）中完成[1，2]，如果在處理大流量城市污水時(shí)，這種間歇流式的反應(yīng)器不僅會(huì)增加時(shí)控裝置的成本，還會(huì)使得處理量難以滿足需求，因此，需要對(duì)連續(xù)流反應(yīng)器中部分亞硝化的控制進(jìn)行研究。

1 連續(xù)流反應(yīng)器亞硝化的啟動(dòng)及穩(wěn)定運(yùn)行

1.1 DO與FA的控制

吳迪[3]等采用CSTR（連續(xù)攪拌反應(yīng)器系統(tǒng)反應(yīng)器），在常溫

22.9℃的條件下，DO控制在0.2mg/L以下，以低濃度氨氮啟動(dòng)反應(yīng)器。通過將氨氮濃度提高、采用SBR方式運(yùn)行等措施，氨氮開始出現(xiàn)明顯積累。之后，將反應(yīng)器調(diào)整為連續(xù)流運(yùn)行，并將氨氮濃度調(diào)低，仍然獲得了穩(wěn)定的亞硝態(tài)氮積累率，達(dá)到90%以上，最終通過HRT的調(diào)整將約一半的氨氮轉(zhuǎn)化為了亞硝態(tài)氮?？梢钥闯?，在連續(xù)流系統(tǒng)中，僅僅依靠DO的控制較難抑制NOB（亞硝酸鹽氧化菌）的活性，F(xiàn)A的則被視為亞硝化啟動(dòng)的重要因素。易鵬[4]等采用推流式好氧反應(yīng)器和二沉池，以低氨氮濃度，采用連續(xù)運(yùn)行，反應(yīng)器各隔室中好氧/缺氧的內(nèi)循環(huán)運(yùn)行模式不僅提高了氨氧化的速率，與僅通過減小曝氣量的運(yùn)行方式相比，將更好地抑制NOB活性，因?yàn)楹笠环N方式會(huì)使得NOB逐漸適應(yīng)環(huán)境。

1.2 HCO3-投加量的影響

HCO3-，張肖靜等[5]研究表明通過限制HCO3-的投加量能夠控制部分亞硝化的程度，但是對(duì)于HCO3-在亞硝化過程中主要是作為亞硝化菌群的碳源作用還是主要作為系統(tǒng)pH的調(diào)控作用卻并沒有深入研究。李祥等[6]研究了HCO3-對(duì)部分亞硝化效能的影響，結(jié)果表明當(dāng)利用少量強(qiáng)酸強(qiáng)堿將系統(tǒng)pH控制在8左右時(shí)，空氣中的CO2就能滿足亞硝化菌的碳源需求，說明HCO3-在反應(yīng)中的主要作用是調(diào)整系統(tǒng)的pH。

1.3 其他監(jiān)測指標(biāo)

由于亞硝化反應(yīng)過程中，DO的控制很關(guān)鍵，往往需要和pH等指標(biāo)聯(lián)合表征穩(wěn)定亞硝化過程的“拐點(diǎn)”（污水深度處理中），在實(shí)際應(yīng)用中較難控制，雖然也有學(xué)者通過在線監(jiān)測儀來進(jìn)行調(diào)控，但是由于亞硝化反應(yīng)的滯后性，和裝置的高成本，這種方法不太利于工程應(yīng)用。李祥等[8]研究了主要通過控制ORP（氧化還原電位）實(shí)現(xiàn)連續(xù)流反應(yīng)器中部分亞硝化的可行性。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)中ORP的波幅變化主要有系統(tǒng)中的DO引起，在連續(xù)流部分亞硝化反應(yīng)器中，將 ORP值控制在120-150mV之間時(shí)，隨著進(jìn)水氨氮濃度由300mg/L 提高813mg/L，反應(yīng)器出水亞硝氮與氨氮濃度比值基本穩(wěn)定在1.1左右，最終亞硝氮轉(zhuǎn)化率達(dá)到1.82kgN/（m3·d）。

1.4 聯(lián)合控制

張昭等[9]在常溫限氧的條件下，以A/O除磷工藝的出水為進(jìn)水，采用退流式反應(yīng)器與豎流式二沉池相結(jié)合的裝置進(jìn)行部分亞硝化的啟動(dòng)中試研究。先采用SBR的運(yùn)行方式，通過高低濃度氨氮的交替運(yùn)行，在24個(gè)周期后成功啟動(dòng)了部分亞硝化。高FA（11.36mg/L）、FNA（0.033mg/L）及低DO（<0.8mg/L）的聯(lián)合抑制是實(shí)現(xiàn)NOB的淘汰、SBR短程硝化啟動(dòng)的關(guān)鍵。馬富國等[10]采用懸浮填料生物膜工藝在連續(xù)流條件下對(duì)部分亞硝化進(jìn)行調(diào)控，通過對(duì)ALR（進(jìn)水氨氮負(fù)荷）、HRT、堿度等多個(gè)因素的調(diào)整能夠較好的維持部分亞硝化的性能。將穩(wěn)定運(yùn)行的部分亞硝化裝置與厭氧氨氧化串聯(lián)，最終的TN（總氮）去除率可以達(dá)到83%左右。

2 結(jié)束語

從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀來看，對(duì)于部分亞硝化的研究已經(jīng)逐漸從間歇性的SBR集中到了連續(xù)流裝置中來。由于連續(xù)流裝置類型的差異，DO、HRT、進(jìn)水氨氮等參數(shù)的控制沒有固定的參考值，對(duì)于亞硝化最佳積累率“拐點(diǎn)”的尋找需要通過系統(tǒng)中pH、DO和ORP等指標(biāo)的聯(lián)合表征來確定，在實(shí)際應(yīng)用中限制較多對(duì)操作人員的要求也較高。因此，未來的研究熱點(diǎn)將在于如何根據(jù)水質(zhì)條件選擇合適的反應(yīng)器類型，低基質(zhì)條件下NOB的淘洗去除，以及亞硝化顆粒污泥的快速形成方面。連續(xù)流條件下部分亞硝化的穩(wěn)定運(yùn)行，將是實(shí)現(xiàn)ANAMMOX工藝工程化應(yīng)用的重要突破點(diǎn)，具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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[10]馬富國.部分亞硝化-厭氧氨氧化耦合工藝處理污泥脫水液的研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2009.

作者簡介：向韜（1990-），男，苗族，重慶市人，研究生在讀，沈陽建筑大學(xué)，從事水污染控制研究。