溫度對水解反硝化脫氮的影響

摘要：

采用水解反硝化脫氮工藝，將水解酸化與反硝化脫氮過程相結合，取代缺氧反硝化，解決城鎮污水冬季脫氮效果差的問題。在水解反硝化工藝的中試系統中，氨氮和總氮的去除效果受溫度的影響較小，冬季和夏季氨氮去除率分別達到983%和984%，總氮去除率分別為652%和680%。以水解反硝化污泥與AAO工藝中的缺氧池污泥為研究對象，對比分析溫度對兩種污泥比反硝化速率和耗碳率的影響。結果顯示：溫度對水解池污泥的影響顯著小于缺氧池污泥，在25、30 ℃兩者反硝化速率相當，但是當溫度為8、15和20 ℃下，水解池污泥的最大比反硝化脫氮速率分別為缺氧池污泥的17倍、13倍和14倍；同時，在各溫度條件下，水解池污泥的耗碳率基本為缺氧池污泥的512%～817%。

關鍵詞：

水解；反硝化；低溫；反硝化速率；耗碳率

中圖分類號：

X7031

文獻標志碼：A

文章編號：16744764（2014）04010906

溫度是生物脫氮的重要制約因子之一[12]。低溫可減少生物處理系統中微生物數量，降低微生物酶的催化反應速率，影響基質的擴散速率，限制微生物的活性，從而影響生物處理系統對廢水中污染物質尤其是含氮物質的降解。研究結果表明：硝化細菌最適宜的生長溫度為25～30 ℃，當溫度小于15 ℃時硝化速率明顯下降[36]；反硝化作用的適宜溫度為20～35 ℃，低于15 ℃時，反硝化速率明顯下降，從而導致脫氮效果的顯著下降[7]。在實際應用中也發現，污水處理廠冬季普遍存在著總氮不能穩定達標的問題。為此，污水處理廠一般需要通過延長污泥齡、降低F/M、增加溶解氧、投加填料等方式強化硝化作用，通過控制溶解氧、加大混合液回流比、外加碳源等方式強化反硝化作用，其中外加碳源是實現達標的主要途徑[810]。雖然實現了廢水的達標排放，但也提高了系統的運行費用，以低能耗和低成本的方式來強化污水內碳源的利用、提高脫氮效率才是污水處理實現可持續發展的關鍵[1112]。

近年來提出的水解反硝化工藝將水解酸化與反硝化脫氮過程耦合于升流式水解反應器中，取消傳統缺氧池，升流式的水解反應器實現了微生物量的有效截留，強化了污水、污泥中有機物的水解，水解酸化菌和反硝化菌的共存實現了脫氮碳源的有效供給，從而達到高效、穩定的脫氮效果[1314]。本研究采用水解反硝化工藝處理城鎮污水，利用中試考察了該工藝在冬、夏兩季的脫氮效果，并測試了不同溫度條件下水解反硝化工藝的脫氮速率與耗碳率，以期為解決污水處理廠冬季脫氮困難問題提供技術支持。

1材料與方法

11試驗裝置

水解反硝化工藝主體為水解池微孔曝氣氧化溝沉淀池，工藝流程如圖1。水解池直徑20 m，有效體積為85 m3；氧化溝內溝直徑14 m，有效體積23 m3；外溝溝寬13 m，有效體積為318 m3；沉淀池體積為98 m3。氧化溝內溝為厭氧區，內部安裝調速攪拌器；外溝為好氧區，內部安裝微孔曝氣盤，并設置變頻推進器，保證氧化溝內水流流速在03～05m·s-1。熊婭，等：溫度對水解反硝化脫氮的影響

進水經原水箱過濾去除部分片狀或絲狀懸浮物后通過水解池底部布水器均勻進入水解池，水流由下而上流經水解池內高濃度污泥層，再依次進入氧化溝內溝、外溝進行厭氧釋磷、好氧聚磷和好氧硝化過程，最后進入沉淀池進行泥水分離，經系統處理后的出水外排。反應系統中包括兩套回流系統：一是污泥回流系統，補充從氧化溝混合液帶走的活性污泥，保持氧化溝內污泥濃度的相對穩定；二是硝化液回流系統，將部分出水回流至水解池，利用水解池內良好的無氧環境、反硝化細菌的功能快速恢復和有機物有效供給，進行水解反硝化脫氮。