剩余污泥厌氧发酵过程中氮的转化规律与计量关系

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1、毕东苏等：剩余污泥厌氧发酵过程中氮的转化规律与计量关系1407剩余污泥厌氧发酵过程中氮的转化规律与计量关系毕东苏1，2，郑广宏2，陆烽31.上海应用技术学院化工系，上海200235；2.同济大学环境科学与工程学院，上海200092；3.江苏省环境监测中心，江苏南京210036摘要：以某采用A/O生物处理工艺水质净化厂排出的剩余污泥为研究对象，利用18组棕色消化瓶，定期测试污泥中TCOD（总化学需氧量）、SCOD（溶解性化学需氧量）、TSS（总悬浮固体）、VSS（挥发性悬浮固体）等指标，分析这些指标与上清液中各种形态N元素的变化关系，讨论了N元素变化与各指标的计量关系。结果表明：

2、剩余污泥厌氧发酵过程中总氮的损失的主因是上清液中氨态氮的挥发，同时也存在因硝化、反硝化作用而导致的总氮损失。氨态氮与VSS减少、SCOD增加呈显著线性相关，而总氮变化与它们的相关性相对较差。总氮每损失1mg的同时，其它指标变化情况为TSS损失约计24.0mg，VSS损失约计34.0mg，TCOD损失约计68.0mg，SCOD增加约计44.0mg，氨态氮增加约计0.40mg。关键词：N元素；剩余污泥；厌氧发酵；计量关系中图分类号：X131.1文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）04-1403-04毕东苏等：剩余污泥厌氧发酵过程中氮的转化规律与计量关系1407厌氧

3、发酵是城市污水处理厂对剩余污泥稳定化、减量化的常用手段。通常情况下，发酵产生的上清液需回流至污水处理系统重新处理。上清液中往往携带各种发酵产物，如氨态氮、硝态氮、短链脂肪酸等，它们重新进入污水处理系统，有的会有利于污水的处理，如短链脂肪酸可作为微生物的碳源[1]，而有的（如氨态氮、硝态氮）却会增加污水厂的处理负荷，导致水质恶化。认识污泥发酵过程中各形态氮的演变转化关系可为解决这类问题提供理论依据。自然界中N元素的循环转化是通过硝化、反硝化、氨化、固氮等过程进行的。在环境工程领域国内外已开展较多研究，总体可分为两类。一类是针对固体物质而开展的，如邢雅囡研究了富营养化水体底泥中氮元

4、素的形态演化及其释放影响因素[2]。林云琴通过交替式好氧厌氧堆肥试验，研究了造纸污泥中氮元素的变化规律[3]。马宏瑞等研究了受制革污泥污染后土壤矿化过程中N的释放规律[4]。魏自民研究了生活垃圾堆肥过程中有机态氮形态的动态变化[5]。另一类是针对液相物质而开展的，如Rong等发现通过对污水处理系统中的污泥进行回流，可以对各种形态氮有效控制[6]。Hua等以硝酸盐为氮源，采用SBR反应器研究了硝态氮在生物除磷中的转化关系[7]。另有科研工作者对污水生物处理系统中的氮元素的形态及其作用进行了大量研究[8-9]。令人遗撼的是，对于上述两类特征兼具的污水处理厂排放的剩余污泥，相关研究尚

5、不多见[10]。为此，作者以A/O生物处理工艺排出的剩余污泥为研究对象，设计一系列厌氧发酵实验，对剩余污泥厌氧发酵过程中N的转化规律及其相关指标的变化进行研究，为更深入揭示剩余污泥厌氧发酵过程中各形态氮的变化规律提供参考。1试验与分析方法1.1试验材料与方法试验用剩余污泥取自上海某水质净化厂二沉池，该厂处理工艺为厌氧/好氧(A/O)生物处理工艺，取出的剩余污泥的初始特性如表1所示。从二沉池取浓缩后的剩余污泥，放入18组棕色厌氧消化瓶中，封口（不密封），采用磁力搅拌器缓慢搅拌，使污泥处理悬浮状态不分层。为防止温度变化对厌氧发酵过程的影响，反应器一直放置在20℃的恒温培养箱中。试验

6、周期共计21天。每隔一定时间，从中取出两组消化瓶，取样分析，分析后数据取平均值。分析指标包括TSS、VSS、TCOD、SCOD、N-NH4+、N-NO3-、N-NO2-、TN。取样时临时增加搅拌速度，使反应器混合均匀后再取样。1.2测试方法pH采用pH计，TCOD、SCOD采用重铬酸钾氧化法，TSS、VSS采用烘干法，N-NH4+采用纳氏试剂比色法、N-NO3-采用酚二磺酸分光光度计法、N-NO2-采用N-（1-萘基）乙二胺光度法、TN采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度计法。其中，SCOD、N-NH4+、N-NO3-、N-NO2-是在上清液中测试的。上清液与污泥中的固相采用微孔滤膜

7、（0.45μm，醋酸纤维膜）过滤分离。毕东苏等：剩余污泥厌氧发酵过程中氮的转化规律与计量关系14071.3数据处理表1剩余污泥的初始性质Table1InitialcharacteristicsofexcesssludgeTSS/(102mg·L-1)VSS/(102mg·L-1)灰分/(102mg·L-1)TCOD/(102mg·L-1)SCOD/(102mg·L-1)118.50103.5015.00240.300.4DCOD/(102mg·L-1)N-NH4+/(mg·L-1)N-NO3