SBR工艺中短程硝化反硝化生物脱氮过程.doc

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1、SBR工艺中短程硝化反硝化生物脱氮过程！摘　要：以豆制品生产废水为对象，研究了在较高温度下[(31±1)℃]SBR工艺中短程硝化反硝化生物脱氮过程的实现，并在此基础上考察了应用ORP和pH值作为短程硝化反硝化过程控制参数的可行性。试验结果表明，该工艺对氨氮的去除率＞95%，对亚硝酸盐的积累率(NO2--N/NO-x-N)稳定在96%以上；同时发现反应过程中ORP和pH值的变化与有机物降解、氨氧化之间存在着很好的相关性，可以根据ORP和pH值变化曲线上的特征点来判断硝化和反硝化反应的终点，从而减少曝气和搅拌时间，达到节能的目的。　关键词：豆制品废水；SBR；短程硝化反硝化；过程控制参数1

2、　试验材料与方法　　SBR试验装置及控制示意图见图1。　　SBR反应器为圆柱形，内径为300mm，高为700mm，总有效容积为38L。采用鼓风曝气，以转子流量计调节曝气量；用温控仪将反应器内的水温控制在所要求的范围内；用ORP仪和pH计分别在线测定各反应阶段的ORP和pH值，并根据反应阶段ORP和pH值的变化逐时取样测定COD、NH3-N、NO2--N、NO3--N、MLSS和碱度等指标。　　原水取自某豆腐厂的黄浆水，其COD浓度为500～3200mg/L，试验时向实际废水中加入一定量的自来水并配成所需的进水浓度。试验步骤为进水结束后立即开始曝气，反应结束后沉淀1h，然后排水、闲置、进

3、入下一个周期。各项水质指标的分析均按照国家环境保护局颁布的标准方法进行。2　结果与分析　　通过查阅文献得知，反应温度和碱度对实现短程硝化反硝化起着重要作用，故首先进行了短程硝化污泥的培养和驯化，并在实现该工艺的基础上研究短程硝化反硝化过程中反应器内ORP、pH值的变化与COD降解以及与NH3-N、NO2--N、NO3--N(这三者简称“三氮”)转化的相关性，同时考察了曝气量对短程硝化和应用ORP、pH值作为过程控制参数的影响，为合理安排曝气量和曝气时间提供了理论基础。2.1试验过程中的ORP、pH值的变化　　反应器进水COD浓度为850～900mg/L，NH3-N浓度为60mg/L左右

4、，初始污泥浓度为3.8g/L左右，整个试验过程中反应器内温度为(31±1)℃，恒定曝气量为0.6m3/h。在此条件下稳定运行几个周期后进行了ORP和pH值的在线监测，并根据ORP和pH值的变化每隔一定时间采样分析COD、“三氮”和碱度的变化。　　图2给出了反应器内ORP、pH值以及与此相对应的“三氮”的变化规律。　　由图2可以看出，在短程硝化反硝化过程中ORP值曲线共出现4个特征点，分别为硝化阶段的凹点(A)、减速上升点(B)、平台点(C)和反硝化阶段的减速下降点(D)；而pH值曲线共出现5个特征点，且其中有4个点与ORP值曲线的特征点相吻合，这4个点分别为硝化阶段的凸点(a)、快速下降

5、点(b)、凹点(c)和反硝化阶段的凸点(d)，另外一个点在a和b点之间，定义为膝点(ab)。这些特征点与反应过程中“三氮”的变化有非常好的相关性。根据“三氮”的变化和这些特征点出现的先后，可以把整个短程硝化反硝化过程划分为4个阶段，即微生物对有机物和氨氮的吸附阶段(反应开始到ORP的A点或pH的a点)、降解有机物阶段(ORP的A点到B点)、硝化阶段(ORP的B点到C点)和反硝化脱氮阶段(开始搅拌到ORP的D点或pH的a点)。之所以将第一个阶段定义为微生物对有机物和氨氮的吸附阶段主要是因为该阶段以呼吸作用为主，合成反应是次要的，表现为ORP值不断下降，而pH值升高是导致ORP值下降的一个重

6、要原因。反应初期pH值快速升高的原因主要有3个：①豆制品废水中含有机酸，当微生物对有机物进行吸附和利用时使体系中的有机酸含量减少，从而引起pH值升高；②异养微生物对有机物的合成代谢和分解代谢都要产生CO2，随着曝气吹脱，使得体系内CO2的量减少而引起pH值升高；③微生物的呼吸活动会消耗体系内的H+，也会引起pH值升高。分析pH值曲线出现第2个特征点的原因主要有2个：①微生物对吸附的有机物和含氮化合物的释放，使得一些有机酸又会回到混合液中，引起体系pH值在小范围内急剧下降；②微生物对有机物和含氮化合物的合成反应成为主要反应，而呼吸反应变为次要反应，在微生物利用有机物的过程中产生的一些小分子

7、有机酸释放到体系中会引起pH值的下降，另外微生物的合成反应会产生一定量的CO2，当CO2产生量大于曝气吹脱量时也会引起体系pH值的小范围下降。ORP没有像pH值一样出现此特征点的主要原因是只要微生物利用有机物合成细胞物质，体系中的氧化态物质就增加，就会引起体系内ORP值的增长。随着微生物降解有机物的进行，反应体系出现动态平衡，即合成反应产生的CO2量与曝气吹脱量达到平衡，分解产生的有机酸量与被微生物利用吸收的量达到平衡，在此平衡态下