城市生活污水短程硝化的關(guān)鍵控制因素探討

周佳鵬

（大慶油田水務(wù)公司南區(qū)污水處理廠，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

城市生活污水一直是城市水資源處理保護(hù)的終點(diǎn)項(xiàng)目，現(xiàn)階段那我國(guó)主要使用生物硝化降解的方法完成城市污水除氮處理，處理中使用氨氧化細(xì)菌和亞硝酸鹽氧化細(xì)菌兩個(gè)菌種實(shí)現(xiàn)生物脫氮。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，由于城市生活污水處理規(guī)模大，實(shí)際處理工藝難以維持最佳處理溫度，同時(shí)氨氧細(xì)菌培養(yǎng)難度高培養(yǎng)周期長(zhǎng)等因素，導(dǎo)致生活污水處理壓力較大。如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定短程的硝化反應(yīng)，是環(huán)節(jié)城市污水處理壓力的重要工作。污水的硝化處理中存在多種影響因素，如pH、溫度、DO、FA、曝氣量、重金屬等等。其中pH和溫度對(duì)城市污水短程硝化處理影響最大[1]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置選擇序批式活性污泥裝置，裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

序批式活性泥短程硝化反應(yīng)器通體由不銹鋼材料制成，裝置總高120cm、直徑80cm，其中有效反應(yīng)空間約為500L。單周期可以進(jìn)行400L左右的污水處理量。罐體頂部安裝攪拌器設(shè)備，罐體底部安裝穿孔曝氣裝置，反應(yīng)器外幣安裝有溫控電熱絲，可以根據(jù)反應(yīng)需要進(jìn)行溫度調(diào)控。反應(yīng)器還安裝各類傳感和檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、液面、pH、MLSS等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)[2]。

1.2 實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)

為了確保實(shí)驗(yàn)的客觀性，進(jìn)行多點(diǎn)城市污水取樣，并綜合分析其污水成分，最終確定模擬生活污水的配置方案。各成分含量如下：

NH3-N=25～30mg/L、COD=150～200mg/L、BOD5=110～145mg/L、pH=7.1～7.2、NO3-N=0.03～0.30mg/L。

1.3 分析項(xiàng)目及測(cè)量方法。

水樣分析項(xiàng)目的測(cè)定過程：NH3-N質(zhì)量濃度的測(cè)量使用納氏試劑光度法進(jìn)行測(cè)量。NO2-N的質(zhì)量濃度測(cè)量使用乙二胺光度法進(jìn)行測(cè)量；NO3-N質(zhì)量濃度說那個(gè)麝香草酚光光度法進(jìn)行測(cè)量；DO質(zhì)量濃度采用多功能溶解氧在線測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定；COD采用5B-3型COD快速測(cè)定儀測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析與討論

2.1 溫度對(duì)短程硝化啟動(dòng)及反應(yīng)穩(wěn)定性的影響

前文中已經(jīng)提到溫度對(duì)短程硝化反應(yīng)效果和反應(yīng)效率有直接的意向，本次實(shí)驗(yàn)再次證明了溫度對(duì)硝化反應(yīng)存在直接影響。在實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，溫度對(duì)硝化細(xì)菌的分裂反繁殖速度以及細(xì)菌在反應(yīng)中參與的活躍度都存在直接影響。如圖2所示。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)中不同溫度下三氮的變化曲線圖可以得出結(jié)論，亞消化反應(yīng)在25°時(shí)反應(yīng)效率明顯提高，并在30°時(shí)達(dá)到峰值，可以初步認(rèn)定短程硝化反應(yīng)最佳溫度為25～30°。為了提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的客觀性，進(jìn)一步確定溫度對(duì)NO2-N生成率的影響。在反應(yīng)器趨于穩(wěn)定后，通過溫控設(shè)備調(diào)整反應(yīng)器水溫，分別對(duì)AOB和NOB菌種活性進(jìn)行觀察，根據(jù)曲線圖可以看出，當(dāng)溫度超過25°時(shí)AOB、NOB菌種活性不斷增加，在超過30°時(shí)繼續(xù)增加水溫，AOB菌種活性持續(xù)增強(qiáng)值36°，NOB菌種在水溫超過30°后其活性受到了一定的抑制。

2.2 pH對(duì)短程硝化的啟動(dòng)及穩(wěn)定性影響

pH是生物脫氮反應(yīng)中另一個(gè)重要的環(huán)境參數(shù)，pH值對(duì)硝化反應(yīng)的影響主要體現(xiàn)在下述兩個(gè)方面。其一，AOB菌種與NOB菌種雖然在反應(yīng)中作用接近，但兩個(gè)菌種對(duì)反應(yīng)環(huán)境的pH值有著截然不同要求。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，AOB菌種在7.0～8.5的pH值的環(huán)境下最為活躍，NOB菌種在6.0～7.5的pH值環(huán)境下最為活躍，可以看出兩個(gè)菌種對(duì)反應(yīng)環(huán)境pH值要求在7.0～7.5時(shí)存在重合；其二，污水中處于游離狀態(tài)的氨濃度與污水pH值有直接影響，二游離狀態(tài)的氨濃度對(duì)亞硝化細(xì)菌的活動(dòng)性存在影響[3]。上述兩個(gè)原因決定pH值對(duì)硝化反應(yīng)存在直接影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

從圖3中可以看出，當(dāng)反應(yīng)pH值處于8.0、8.5時(shí)，短程硝化反應(yīng)均穩(wěn)定高效。NO2-N積累氯為90%左右，NH3-N去除率接近99%，效果十分理想。但伴隨實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的不斷推進(jìn)型，在維持pH為7.5的條件下穩(wěn)定運(yùn)行10天之后，反應(yīng)器出水的NO3-N呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，到第15天，系統(tǒng)出水NO2-N濃度降至10mg/L以下，NO3-N濃度則升高至9.5mg/L左右。說明在長(zhǎng)期運(yùn)行中，反應(yīng)器中優(yōu)勢(shì)菌種在反應(yīng)中逐漸占據(jù)了主導(dǎo)地位，主體反應(yīng)向完全硝化發(fā)展，短程硝化系統(tǒng)全面崩潰，可見7.5OPH環(huán)境下，不利于短程硝化亞硝酸亞的積累。

2.3 PH調(diào)節(jié)藥劑的選擇

在前文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析中可以確定，反應(yīng)環(huán)境的PH值對(duì)城市污水短程硝化的穩(wěn)定性有直接影響，因此在城市污水的短程硝化處理過程中，應(yīng)使用對(duì)應(yīng)的方法與添加劑對(duì)反應(yīng)PH值進(jìn)行人為的干預(yù)控制，從而實(shí)現(xiàn)更為理想的反應(yīng)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中對(duì)于PH值調(diào)節(jié)使用的調(diào)節(jié)劑進(jìn)行了試驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)一共選擇了三類藥劑進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。其中NaHCO3為藥劑A、NaOH和NaN-CO3的混合制劑為藥劑B、NaOH為藥劑c。為了降低實(shí)驗(yàn)中其他因素的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，PH值和溫度、曝氣量均設(shè)定為短程硝化反應(yīng)的最佳區(qū)間，其中pH為8.0、溫度為30°、曝氣量為1.5L氣/L水。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，藥劑的添加方式、種類及順序?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行有很大的影響。首先藥劑投放類型以及投放數(shù)量對(duì)pH值的變化趨勢(shì)有直接的影響，而PH值的變化趨勢(shì)會(huì)影響AOB菌種和NOB菌種的增值速率。因此藥劑的使用應(yīng)根據(jù)實(shí)際的反應(yīng)情況進(jìn)行選擇和添加。