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短程硝化反硝化工艺是近年来开发的一种新型生物脱氮工艺,和常规的生物脱氮工艺相比,该工艺能节省曝气量和反硝化碳源,并具有污泥生成量小等一系列优点,因而近期成为国内外的研究热点。但是短程硝化反硝化工艺的实现条件较为苛刻,常规条件下更是很难维持稳定的短程硝化反硝化。
本研究采用SBR反应器,以城市生活污水为处理对象,系统的研究了短程硝化的快速启动、维持和实时控制条件下短程硝化的稳定性。详细的研究了在短程硝化过程中pH值等参数的变化情况。
通过考察温度、溶解氧(DO)、pH、污泥龄(SRT)等因素对启动短程硝化的影响,建立了快速启动短程硝化的控制策略。当温度为30℃,DO的质量浓度为2mg/L,SRT为7d时,通过实时控制使系统稳定运行32周期,亚硝态氮积累率从开始的0增长到90%以上。氨氧化菌(AOB)不断被富集,亚硝酸盐氧化菌(NOB)逐渐被淘汰。
选取 pH值作为短程生物脱氮的控制参数,分析了影响pH值作为控制参数的因素。在不调节pH值的情况下,只依靠缩短曝气时间来提高亚硝酸盐积累率,效果甚微。调整pH值,使得其在7.7-8.0之间,对比不同的曝气时间,当曝气时间为7/8T(T为曝气开始到“氨谷”出现的时间)时,亚硝酸盐积累率最高,达到了70%以上。采用pH值作为选择压力,使得反应过程中pH值的范围适合AOB的生长。FA的浓度与pH值和氨氮的质量浓度相关,调整pH值后,FA的浓度在抑制NOB的活性阈值范围之内,而不在抑制AOB的活性阈值范围之内。这样使得硝化阶段尽可能的停留在氨氧化阶段,提高了亚硝酸盐积累率,使得AOB成为了优势菌种,实现了活性污泥中菌群的种群优化。
建立了活性污泥动态比耗氧速率(SOUR)的测量方法,通过在线检测,把握反应进展的情况,给予系统及时的停曝气,不给NOB以亚硝态氮为底物过多的增长时间,从而使完全硝化反硝化向短程硝化反硝化转化。考察了SOUR数值①在完全短程硝化和部分短程硝化系统中的变化规律;②在变频恒定溶解氧(DO=1.0mg/L)和工频恒定曝气量(固定曝气量为60L/h)条件下的变化规律,以SOUR作为参数控制曝气时间,在恒DO条件下,亚硝积累率维持在80%以上,曝气方式改为恒定曝气量,短程硝化效果仍然稳定;③在不同溶解氧水平下的变化规律,试验表明当溶解氧浓度为2.0mg/L时,SOUR的最大值可达到0.00055g/(L·min·MLSS)。