DO濃度和pH對沼液廢水短程硝化反應的影響

駱林平，單勝道，王志榮

(1.浙江農林大學，浙江杭州 311300；2.浙江科技學院，浙江杭州 310000；3.浙江省農業生態與能源辦公室，浙江杭州 310000)

短程硝化是利用參與硝化過程的亞硝酸菌和硝酸菌的性質不同，將硝化過程控制在亞硝酸鹽階段，從而實現亞硝酸鹽的大量積累。短程硝化可節省硝化過程中約25%的氧氣和減少反硝化過程中40%的碳源消耗[1-3]，同時可降低剩余污泥[4]。短程硝化可與厭氧氨氧化(ANAMMOX)工藝結合，實現自養脫氮[5]。沼液廢水屬于厭氧反應后出水，存在著碳氮比失調的問題，傳統生物脫氮處理效果普遍不佳，短程生物脫氮技術正成為高氨低碳源廢水處理領域的研究熱點。

影響短程硝化反應的因素包括水力停留時間(HRT)[6]、溶解氧(DO)濃度[7-8]、溫度[9]、污泥停留時間(SRT)[10]、pH[11]、游離氨(FA)和游離亞硝酸(FNA)[12]等。筆者以沼液廢水為研究對象，在設定反應溫度以及水力停留時間的前提下，考察溶解氧(DO)濃度和pH對沼液廢水短程硝化的影響。

1 材料與方法

1.2試驗裝置

1.2.1試驗裝置。試驗裝置采用SBR反應器，由有機玻璃制成，單體總容積24 L，有效容積20 L，底部布有曝氣頭，通過空氣壓縮機進行曝氣(圖1)。反應器運行周期為12 h，其中進水0.5 h，曝氣6 h，沉降5 h，出水0.5 h，不定期排泥，整個過程采用定時器自動控制。

圖1 短程硝化反應器裝置Fig.1 The short-cut nitrification reactor

1.3試驗方法將上述反應器中已馴化的污泥均分成2等分，并轉移至同規格的反應器中，針對DO和pH進行單因素試驗，確定最佳取值范圍，進而獲得最佳的運行方案。

1.5數據處理采用Excel對數據進行處理。

2 結果與分析

2.1DO濃度對短程硝化的影響氧作為硝化反應的基質，其濃度大小直接影響硝化反應的效率[13]。高DO濃度對硝酸菌的抑制程度小于亞硝酸菌，低DO濃度對硝酸菌的抑制程度大于亞硝酸菌。通過控制反應器中DO的濃度，使亞硝酸菌成為優勢菌種，獲得亞硝酸鹽的積累。

圖2 DO濃度為0.4～0.6 mg/L時出水及濃度Fig.2 The concentration of N-N,N-N and N-N in effluent when DO is 0.4-0.6 mg/L

圖3 DO為0.4～0.6 mg/L時出水與與比值Fig.3 The rate of N-N/N-N and N-N/N-N in effluent when DO is 0.4-0.6 mg/L

圖4 DO濃度為1.1～1.5 mg/L時出水和Fig.4 The concentration of N-N,N-N and N-N in effluent when DO is 1.1-1.5 mg/L

圖5 DO濃度為1.1～1.5 mg/L時出水與與比值Fig.5 The rate of N-N/N-N and N-N/N-N in effluent when DO is 1.1-1.5 mg/L

圖6 DO濃度為2.7～3.2 mg/L時出水與濃度Fig.6 The concentration of N-N,N-N and N-N in effluent when DO is 2.7-3.2 mg/L

圖7 DO濃度為2.7～3.2 mg/L時出水與與比值Fig.7 The rate of N-N/N-N and N-N/N-N in effluent when DO is 2.7-3.2 mg/L

2.2pH對短程硝化的影響短程硝化工藝受多種因素的影響，其中pH在啟動及運行時起到關鍵性的作用[14]。環境中的pH會影響微生物細胞膜的通透性及其表面帶電性，從而影響其活性，不同微生物適宜生長的pH環境不同[15]。同時，pH變化會引起FA濃度的變化，一定范圍內的FA濃度會對氨氧化菌(AOB)或者亞硝酸氧化菌(NOB)產生抑制[16]。

圖8 pH為6.5～6.8時的出水指標Fig.8 The main parameters of effluent when pH is 6.5-6.8

圖9 不同pH下出水與濃度的比值變化Fig.9 The ratio change of N-N/N-N in effluent under different pH

圖10 pH為7.3～7.8時的出水指標Fig.10 The main parameters of effluent when pH is 7.3-7.8

圖11 pH為8.0～8.2時的出水指標Fig.11 The main parameters of effluent when pH is 8.0-8.2

3 結論

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