DO和HRT对MBR同步硝化反硝化影响研究

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第3 9卷

第6期

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Vo 9 Nn L3 6

2007年 6月

J OURN F HARB N I SII E OF T C AL O I N r T 1 UT E HNOL Y OG

Jn 2 O u. O7

D和 HR O T对 MB同步硝化反硝化影响研究 R李绍峰，崇威黄君礼刘玉强崔，,(. 1哈尔滨工业大学环保科技有限公司博士后工作站，哈尔滨 10 0,— i clr e i ie iacr; 50 1 Ema:ho ndo d@s .o l i x n n2深圳职业技术学院建工系， .广东深圳 5 85;. 10 5 3哈尔滨工业大学市政环境工程学院，哈尔滨 10 9 ) 5 00

摘

要：通过连续运行 MB R研究了 D O和 H T对同步硝化反硝化的影响， R同时对好氧反应器中实现 S D N

的机理进行了探讨.试验结果表明： O C D在 20m/ 5 g L左右，/ C N为 1:1 ML S为 3 0/, R 0, S 5 0mgL H T为 8 5 .h的相对稳定条件下， D当 O为 0 6— . gL时， . 0 8m/总氮去除率达 6 .%, 6 7取得了最好的 T N去除效果， O过高 D或过低都会影响同步硝化反硝化的进行；控制 D O在 10mgL左右， ./其他操作条件相同， R H T为 5h T ,N去除率达到最高为6%以上， H T的延长， 0随 R同步硝化反硝化效果反而下降；究结果还表明由于好氧反应器研中缺氧区的存在，控制操作条件可以实现 S D, N同时也存在着短程 S D的现象， N实现 S D可能是几种作用机 N制的共同结果.

关键词：同步硝化反硝化； R; MB溶解氧；水力停留时间中图分类号： (0 ) 1 7文献标识码： A文章编号： 3 7—63 (0 7 o 0 8 06 24 2 0 )6— 8 7—0 4

I f e c fDO n n u n eo l a d HRT n smu t n o sn t i c to o i l e u irf a in a in a d n tfia i n i M BR de r c to n iLIS a .e h o fng,,CUI Ch n— i,HUA o g we。 NG u—i, U Yu qa g。 J n l H —i。 n

(. otot a S t no ni n et eh o g o t. H ri

st eo eh o g, abn109 C iaEm i: 1P s co l t i f v o m na T cnl yC .Ld, abnI tu f c nl d r ao E r l o n it T o H ri 500,h,— al y nc lr e i xd@ sn . o; . p r n fAr ht t r n i e r g,S e z e oye h i n t u e h n h n 5 8 5 ho i d o ie n ia c m 2 De a t to c i u e E gn ei me c e n h n h n P l tc n c I si t,S e z e 1 0 5, t

C n,.col f u ipl n n rn et ni e n, ab tue f eh o g, ab 500 C n ) i ha 3S ho o nc a adE v m na E g er g H ri I i t o c nl y H i 109,ha M i i o l n i nn t T s o r n i

A s a t T ee et o R n O o h i l no sNtf a o n e iict n S D)i R b t c: h f cs fH T ad D nteSmu a eu i ict n a dD ntf a o ( N r f t ri i r i i n MBa d t e S c a im e o i e c o r t d e .T e r s l n i ae h ta h n h ND me h n s i a r b c r a trwe e su i d h e u t i d c t d t a tte COD=2 0 mg L. n s 5/

C N=1: l/ 0,ML S=3 0 / S 5 0 ms L,HR T=8 5 h,w i O a o t l d a . . hl D w sc nr l t 6~O 8 ms e oe 0 . /L,te rmo a h e vlr to o ai fTN e c d t e c i x a u . r a he h l ma bo t66 7% . W h n o e o d to r o to e e s me a eo e.t e e t r c n iinswe e c n r l d t a s b f r h h h r mo a m ce c e c e o 6 e v e i n y r a h d t O% a l tHRT=5 h a d t e e a o d c i e o g wi e HRT x e i g n h n b g n t e ln d a n t t l h h e tnd n .

r l e u t a s

u g s d t a i c n e o i r a e i e I e r s l o s g e t h tsn e a a r b c a e x s d,t r u h c n rl n e o e ai g c n i o h e 1 sl e t h g o t i g t p r t o d t n,t o o h n iS ND o l e f l l d.Att e s me tme.t e s o t—c tS c u d b u f l i e a i h h h r u ND he o n S xt d.A1 ft i h we a p n me a a O e ie l 1o ss o d t t h h t e SND s a re u y c mb n d a t n o o i dso c a im . h Wa c r d o tb o i e c i fs me k n fme h n s i o

Ke r s s ut e u i f a o dd ntf a o ( N;MB ywod: i l n o sn r ct na e iict n S D) m a ti i n i r i i R;D O;H T R一

般认为硝化是在好氧条件下发生的，硝反

氧作为电子受体与硝酸盐竞争电子供体.近年来，国内外的很多研究和报道已能充分证明，硝化反可发生在有氧条件下，即好氧反硝化 ( e bc A r i— o

化是在缺氧和厌氧条件才能后实现，氧条件一好方面会抑制反硝化细菌的生长，另一方面分子态收稿日期： 0 5— 8—2 . 20 0 6

dnr ctn的存在 2在单级好氧生物反应 ei fao ) ti i i .. J器中实现同步硝化反硝化 ( iut eu iic— Sm l osNtfa n a r i基金项目：教育部春晖计划科研合作项目( 2 0 2—104; Z 0 5— 50 )广东省自然科学基金资助项目( 40 4 0;圳市科 0 30 2 )深技局资助项目( 3 J 0 6 . 0 K D 3 )

tnadD n r ctn S D能够有效降低出水中 i eii a o,N ) o n tf i i 总氮，以达到节约基建投资和运行费用的效果.可影响同步硝化反硝化的因素很多，中 D其 O是影

作者简介：李绍峰( 9 2 )男， 17一，博士，副教授； 黄君礼( 9 8 )男， 13一，教授，博士生导师.

响同步硝化和反硝化的限制性条件， J其次C N,/

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p H等生态因子对 S D的效果都有一定的影 N响 .本文对 M R中不同 D B O和 H T等操作条 R件下，氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮的转化规律和总氮的去除效果进行了研究，以进一步探讨好氧生物反应器中 S D的效果和机理 . N

相差不大.当溶解氧低于 06m/ . gL时，O C D的去除效果略有下降，去除率为 9%, 5而当溶解氧降到 0 3m/ . g L时， O的去除效果迅速恶化， CD上清

液和膜出水的 C D都迅速上升， O O C D的去除率只有 6%. 8l 0o 8 O

1试验 1 1试验装置 .

6 o芝{ j{卜4 0

试验装置如图 1所示 .水由高位水箱 1自原，流进入平衡水箱 2通过浮球阀控制 MB, R反应器 和水箱 2中的水位；组件完全浸没于反应器中，膜

稍2 O O 0 05 . 10 . 15 . 20 1

计量泵抽吸，管线上利用阀门和液体流量计控制流量大小，真空表测定真空度，计量泵由继电器控制抽吸 1 mn停 3mn气泵经过砂芯滤头为混 5 i, i;

D/( gL。 O r - a )

图2 D O对 C D去除的影响 O

合液供氧，通过阀门和气体流量计调节空气流量. 膜组件材料为聚丙烯，孔径 0 II膜面积 0 6膜 . m, x .【 g\ - 1白0u m/×片 4片，商：制造杭州凯宏膜技术有限公司；

从图 3可以看出，当溶解氧在 0 6m/ . gL以上时， O的水平对 N N的去除没有很大影响， D H一上清液和膜出水的 N N都在 2 0m/ H一 . gL以下，而加 m O

瑚瑚抛啪 o∞总有∞啪∞5LO 3 生物反应器为不锈钢材质 效容积 .,

当D O在 0 6m/ . gL以下时，H一 N, N的去除效果明 显下降，去除率只有 4%左右， 0这说明N,对 H一 N D O的水平比较敏感，在低溶解氧状态下，硝化细菌的活性明显得到抑制，而导致 N,N度偏从 H一浓

抽

高.

出

图 1试验装置不意图

12试验配水 .

D/( gL。 o r - a )

本试验采用人工配水，由淀粉、萄糖、白葡蛋 胨、化铵、酸氢二钾、氯磷氯化

钙、酸美、化铁硫氯配制而成，加入碳酸氢钠调节 p C D为 2 0并 H,O 5~

图3 D O对 N N去除的影响 H-

图 4表明由于溶解氧的改变，N去除率有较 T

3 0mg L N 3 0 /, H一N为 1 2 g L O~ 0m/ .

2结果及分析2 1 DO对 MBR中同步硝化反硝化的影响 .试验控制 C D在 20 m/ O 5 gL左右，/为 CN 1:,泥质量浓度为 30 gL, R 0 1污 50m/ H T为 85h .,通过溶解氧控制仪控制 D O在 03~ .m/, . 20 g L在此条件下考察 D O对同步硝化反硝化的影响. 2图 为溶解氧浓度对 C D去除的影响.图 2中可以 O从看出当溶解氧在 10mgL和 18mgL时， O ./ ./ CD

明显的变化，随着 D O的升高， N去除率先升高 T后降低， D由 O在 0 3 gL时的 3 .%, .m/ 87上升到 06 gL时的 6 .%,后又下降到 D在 .m/ 65然 O 18 gL时的 2%,是因为在低溶解氧状态 .m/ 5这下，由于溶解氧供应不足，已不能满足硝化反应需氧量 ( g氨氮需耗氧 11g, 1 .4 )硝化细菌活性降低，出水氨氮浓度上升，从而导致出水总氮浓度上

升.而在高溶解氧状态下，由于污泥絮体内部很难形成反硝化反应进行所需的厌氧区，氨氮在被氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮后无法再进一步进行反硝化反应，因此，虽然在高溶解氧阶段有很好的氨氮的去除率，但总氮去除率却很难得以提高. 只

有很好的去除效果，出水的 C D在 1 gL以 O 0m/下，去除率在 9%以上， D 0 6~ . gL 8与 O: . 08m/

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李绍峰，: O和 H T对 MB等 D R R同步硝化反硝化影响研究

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有当D O在 06~ . g L时， . 08m/才有较好的 T N去除率，这是因为在这个阶段的溶解氧不但可以满足硝化反应所需的溶解氧，而且不会穿透污泥絮体内部，以在污泥絮体内部形成厌氧区，可以满足反硝化反应进行的需要 .

2 2 HR . T对 MB中同步硝化反硝化的影响 R

为了考察 H T对同步硝化反硝化的影响， R本试验控制溶解氧在 10左右，O . C D在 20 gL左 5m/右，/

C N为 1:,泥浓度为 30 m/,别考 0 1污 50 gL分

察了 H T在 1, h 5h 4h的总氮的去除效 R 0h7,, 果.试验结果分别见图 7~1. 0 从图 7可以看出， H T为 5在 R h时 T的去除 N\

糌

率最高， 6%左右，为 0然后随着水力停留时间的 延长，N去除率逐渐下降， T而当水力停留时间再减少到 4 h的时候，N去除率和 5 T h时基本相同， 而且略有下降.出现这种现象的原因是在较短的水力停留时间下，氧菌大量繁殖，异同时消耗大量的氧气，因此在菌胶团和膜内部形成厌氧环境，有利于反硝化的进行，时由于 C D充足，够提同 O能供反硝化进行所需要的电子供体，此有很好的因

图4 D O对 T去除的影响 N

从图 5和 6中可以看出，在低溶解氧状态下出水的 N N很低， O.这是因为由于溶解氧低，以硝所

T N去除率.当水力停留时间延长时，而由于有机碳源的相对减少，溶解氧可以穿透菌胶团内部，难以形成厌氧环境，同时不能提供足够的有机碳源，

化反应不完全，氨氮向硝态氮的转化率低，而且在低溶解氧状态下，反硝化反应进行得很完全，以所出水的 N N很低，高溶解氧状态下， O N O一而在 N; 开始积累.这一现象验证了反硝化过程需要在缺氧

所以很难得到高的总氮去除率.而当水力停留时间再减少时会造成异氧菌的繁殖而消耗大量氧气的同时，会抑制耗氧更多的硝化菌的活性，造成出水N H. N的升高 (图 8,而导致出水 T见 )从 N升高.所以本试验中在水力停留时间为 5h的时得 到了较高的 T N去除率.

条件下进行，溶解氧含量不宜过高，因为分子态氧不仅与硝酸盐竞争电子供体，而且会抑制硝酸盐还

原酶的合成与活性，而导致反硝化反应无法进从行.可见本试验中当膜生物反应器的溶解氧控制在06~ .m/ . 08 gL时，可以满足氨氮去除的需要，不但 而且可以有很好的 S D的效果 . N

\

糌\

置

彗图 7 H T对 T R N去除的影响

0Z

D/(a - O ng L )

2

7

1 2

H Th R/

图 8 H T对 N,N去除的影响 R H一

从图 8可以看出，当水

力停留时间较短时， 出水的氨氮稍高，这和在同一水力停留时间下 T NDO mg L /( - )

图6 D O对 N; N的影响 O一

的去除效果相吻合， H T在 6 1,而 R~ 0h氨氮去除的都很完全，出水残留均在 20 gL以下， .m/这说

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明，水力停留时间的再延长不会提高 N, H- N的去除效果. 图 9和 l O表明 H T对 N;.的影响规律 R O N与对 N 3 H- N去除基本相同，也是在水力停留时间

3结论 1 )本试验中，C D 20 gL左右，c O 5 m//

N1:, 0 1污泥浓度 30 g L H T85h当溶解 50m/, R .,

为 5h 出水的 N; N最低， H T对 N; N的 O一而 R O-影响规律则与此相反，在水力停留时间为 5, h出水的 N; N比其他的水力停留时间要高出很多 . O .出现这种现象的原因是在其它的水力停留时间， 脱氮的过程是 N 3 H- N N; N— N; N O- O -— N N— O- N,:而在 5 h时，由于其很高的

氧为 06~08 m/时，氮去除率达到 . . gL总6.%;解氧为 03m/ 67溶 . gL时， N去除率为 T 3.%; 87当溶解氧为 18~ . gL时，N去除 . 2 0m/ T率为 2%. 5这说明当溶解氧为 06~08 m/ . . gL时，能达到最好的 T N去除效果， O过高或过低 D都会影响同步硝化反硝化的进行； 2当控制 D ) O在 10m/ . gL左右，其它操作条件相同，随着水力停留时间的延长，同步硝化反硝化效果下降.本试验中，当水力停留时间为 5h , T N去除率最高， 6%左右；为 0 3试验结果还表明在单级好氧反应器中， )由于缺氧区的存在，通过控制 D O的浓度，可以实现同步硝化和反硝化；同时，也存在着短程的 S D N作用.因此实现 S D可能是几种作用机制的共同 N 结果； 4探讨操作条件对 S D效果的影响的长期 ) N处理效果以及低 D O和高 F M条件下，/污泥能否发生膨胀等问题还有待进一步的研究.

N; N浓度和低的 N;N以及较高的 T O- O- N去除率，可以认为在膜生物反应器中出现了短程硝化反硝化现象 .

这一现象也说明了在膜生物反应器中只要有合适的条件也可以实现短程硝化反硝化 .

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参考文献：图 9 H T对 N 2 N的影响 R O-一

[]Z A 1 H O H W,D N L SM. o t ln co o i— O A D C nr l gf t sfr m oi a r su a e u i i c t n a d d n t f ai n i h n o s n t f a o n e i i c t n a t r i i ri o wo—sa e tg it r t n a r t n p o e s te t g d me t s wa e n e mi e t e a o rc s r ai o s c e g t i n i

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反硝化的影响[] J .中国给水排水 20,1 6:0 0 1 7( ) 1—

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(辑编

姚向红 )

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dv5q.html