李方舟,張 瓊,彭永臻

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低DO硝化耦合內(nèi)碳源反硝化脫氮處理生活污水

李方舟,張 瓊,彭永臻*

(北京工業(yè)大學(xué),城鎮(zhèn)污水深度處理與資源化利用國家工程實(shí)驗(yàn)室,北京市水質(zhì)科學(xué)與水環(huán)境恢復(fù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100124)

為了進(jìn)一步合理利用碳源,降低曝氣能耗,有效解決低C/N生活污水的脫氮問題,采用2個(gè)串聯(lián)的SBR在無外加碳源的條件下處理低C/N實(shí)際生活污水,分別啟動(dòng)內(nèi)碳源反硝化反應(yīng)器(ED-SBR)和低DO硝化反應(yīng)器(LDON-SBR),并按照厭氧(ED-SBR)-好氧(LDON-SBR)-缺氧(ED-SBR)的方式運(yùn)行,綜合考察各反應(yīng)器處理性能,并探討低DO硝化耦合內(nèi)碳源反硝化工藝脫氮的可行性.結(jié)果表明:LDON-SBR反應(yīng)器在DO濃度為0.3~0.5mg/L的條件下能夠成功實(shí)現(xiàn)90%以上的硝化并穩(wěn)定維持,同時(shí)反應(yīng)器存在明顯的同步硝化反硝化(SND)現(xiàn)象,SND率可達(dá)29.6%;ED-SBR反應(yīng)器在厭氧階段能夠?qū)⑦M(jìn)水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為內(nèi)碳源并儲(chǔ)存,在缺氧階段能夠進(jìn)行內(nèi)源反硝化,使NO3--N平均濃度從27.3mg/L降低至3.9mg/L,NO3--N平均去除率為86.5%;系統(tǒng)整體COD去除率為80%左右.

活性污泥；低溶解氧；生活污水；硝化；內(nèi)碳源反硝化

在傳統(tǒng)活性污泥法中,為了獲得高效穩(wěn)定的硝化效率,大部分污水處理廠通常將DO濃度控制在2mg/L以上,因此產(chǎn)生的曝氣能耗約占整個(gè)污水處理廠電能耗的一半[1].因而,若能降低由曝氣產(chǎn)生的能耗,將對(duì)污水處理廠的節(jié)能降耗起到積極的作用.有研究顯示,在低DO條件下也可以實(shí)現(xiàn)完全的硝化作用,并維持一定的硝化效率[1-3].由此可見,如果能夠?qū)⒌虳O生物脫氮工藝應(yīng)用于實(shí)際生活污水處理中,將有助于節(jié)約污水生物脫氮的運(yùn)行成本[4-8].但目前相關(guān)研究主要集中在對(duì)低DO硝化性能的單獨(dú)研究上,將低DO硝化應(yīng)用于實(shí)際生活污水的生物脫氮處理系統(tǒng)的案例較少.

傳統(tǒng)生物脫氮是通過污水處理系統(tǒng)內(nèi)微生物的硝化作用和反硝化作用來實(shí)現(xiàn)污水的脫氮處理[9],而處理低C/N生活污水的最大障礙為反硝化碳源不足[10-11],因而如何充分利用原水中的有機(jī)物,最大限度地完成反硝化反應(yīng),降低出水NO3--N濃度成為人們不斷探討的問題之一.反硝化聚磷菌(DPAOs)和反硝化聚糖菌(DGAOs)是2種能夠在厭氧條件下吸收有機(jī)物,儲(chǔ)存為內(nèi)碳源(PHAs),在缺氧條件下以NO--N為電子受體進(jìn)行反硝化反應(yīng),去除NO--N 的微生物[9-12].因此,本試驗(yàn)以實(shí)際生活污水為處理對(duì)象,從降低曝氣能耗和有效利用原水有機(jī)物的角度出發(fā),研究以低DO硝化和內(nèi)碳源反硝化為基礎(chǔ)的耦合工藝,考察低DO硝化能力及其活性、內(nèi)碳源儲(chǔ)存、反硝化效果等方面,探討該工藝處理低C/N生活污水的處理效果及可行性.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置與運(yùn)行參數(shù)

本試驗(yàn)使用2個(gè)圓筒形SBR反應(yīng)器,均采用有機(jī)玻璃制成,有效容積為10L(圖1).其中,ED-SBR以厭氧/缺氧交替的方式運(yùn)行,LDON-SBR進(jìn)行好氧硝化反應(yīng).2個(gè)SBR通過管路和中間水箱相連接,首先,生活污水進(jìn)入ED-SBR進(jìn)行厭氧攪拌(150min),進(jìn)行內(nèi)碳源儲(chǔ)存;然后該厭氧出水作為進(jìn)水進(jìn)入LDON-SBR進(jìn)行低DO硝化(150~240min),通過氣體流量計(jì)控制LDON-SBR內(nèi)DO濃度為0.3~0.5mg/L;最后,該好氧出水再次進(jìn)入ED-SBR進(jìn)行缺氧攪拌(180min),進(jìn)行內(nèi)碳源反硝化,并以該缺氧出水作為最終排水排放.試驗(yàn)過程中2個(gè)SBR每天分別運(yùn)行2個(gè)周期,均采用機(jī)械攪拌的方式進(jìn)行攪拌,排水比均為50%,溫度均控制為25℃.其中ED-SBR的HRT為11h,LDON-SBR的HRT平均為6h.

圖1 試驗(yàn)裝置

1. ED-SBR;2. LDON-SBR;3. 原水水箱;4、5. 中間水箱;6. 進(jìn)水泵;7、9. 排水閥;8、10. 進(jìn)水口;11. 出水口;12、13. 攪拌器;14. 氣泵;15. 氣體流量計(jì);16. 曝氣頭;17. pH/DO儀;18. pH和DO探頭

1.2 試驗(yàn)用水和接種污泥

本試驗(yàn)采用實(shí)際生活污水,取自北京工業(yè)大學(xué)某居民小區(qū)化糞池生活污水,具體水質(zhì)為:COD濃度為125.07~280mg/L,NH4+-N濃度為52.66~ 79.74mg/L, C/N為1.83~4.47,NO2--N濃度為0~ 0.66mg/L, NO3--N濃度為0~6.07mg/L,PO43--P濃度為2.34~9.73mg/L,pH值為7.0~8.0.

試驗(yàn)接種污泥取自北京市高碑店污水處理廠全程污泥,該污泥具有良好的脫氮效果和沉降性能,接種后SBR內(nèi)的污泥濃度為2500~3500mg/L.

1.3 水質(zhì)分析及方法

試驗(yàn)過程中對(duì)反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行分析,檢測項(xiàng)目主要為NH4+-N、NO2--N、NO3--N、COD和PO43--P,分別采用納氏試劑光度法、N-1-萘基-乙二胺比色法、麝香草酚法、聯(lián)華5B-3(B) COD 多元快速測定儀和鉬銻抗分光光度法進(jìn)行測定;系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)溫度、pH值和DO濃度使用WTW Multi-340i及相應(yīng)檢測探頭(WTW公司,德國)進(jìn)行測定;混合液懸浮固體濃度(MLSS)和混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)均采用濾低稱重法和馬弗爐燃燒減重法進(jìn)行測定;污泥沉降比(SV%)采用30min沉降法進(jìn)行測定;PHAs及其組分采用Agilent 7890A型氣相色譜儀測定,糖原(Gly)采用蒽酮分光光度法進(jìn)行測定[13].

1.4 厭氧段被吸收儲(chǔ)存為內(nèi)碳源的COD量

CODabs=DCOD-(1.71DNO2--N+2.86DNO3--N)[14-15](1)

式中:CODabs為ED-SBR厭氧段被吸收儲(chǔ)存為內(nèi)碳源的COD量,mg/L;DCOD、DNO2--N和DNO3--N分別為厭氧段COD、NO2--N和NO3--N濃度的變化量,mg/L;1.71和2.86為厭氧階段單位質(zhì)量濃度的NO2--N和NO3--N發(fā)生異養(yǎng)反硝化反應(yīng)時(shí)所需的COD濃度,mg/L.

0.5PPAO,An(%)=PRA/CODabs(2)

式中:PPAO,An為ED-SBR厭氧段PAO吸收的COD占COD吸收總量的比例;PRA為厭氧段的釋磷量,mg/L;0.5為厭氧段PAOs每吸收單位質(zhì)量的有機(jī)碳源所釋放的磷量, molP/molC.

1.5 SND率計(jì)算公式

式中: TN0為TN的初始濃度;TN為反應(yīng)時(shí)間后的TN濃度.其中,TN濃度為NH4+-N、NO2--N和NO3--N濃度之和.

2 結(jié)果與討論

2.1 ED-SBR反應(yīng)器性能

由圖2可知,ED-SBR反應(yīng)器厭氧進(jìn)水COD濃度平均為193.8mg/L,厭氧出水濃度平均為70.9mg/L,缺氧進(jìn)水平均濃度29.4mg/L,缺氧出水平均濃度為37.6mg/L,COD去除率為70.1%~89.3 %,平均為80%.與之前有關(guān)內(nèi)碳源反硝化脫氮的試驗(yàn)[14,16-18]對(duì)比發(fā)現(xiàn),該ED-SBR反應(yīng)器的出水COD濃度處于較低水平(37.6mg/L<43.3mg/L<59.2mg),且COD去除率處于較高水平(80%>78.8%>73.3%>72.24%).由此可見,經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,該反應(yīng)器可獲得穩(wěn)定且高效的COD去除效果.其中,厭氧段去除的COD量約占系統(tǒng)COD去除總量的77%,這說明系統(tǒng)進(jìn)水COD的去除主要發(fā)生在ED-SBR的厭氧段,并伴隨著磷的釋放[16,19].除此之外,在隨后的LDON-SBR中,也會(huì)有一小部分COD被去除.

圖2 ED-SBR運(yùn)行過程中COD的濃度變化

圖3所示為ED-SBR反應(yīng)器厭氧段和缺氧段進(jìn)出水的NO3--N濃度及系統(tǒng)NO3--N去除率的變化.在ED-SBR中,因生活污水中NO2--N和NO3--N含量極少,故ED-SBR在厭氧階段NO2--N和NO3--N并沒有顯著變化,而NO3--N因在缺氧段發(fā)生內(nèi)碳源反硝化而被去除,其在缺氧段進(jìn)出水的平均濃度分別為27.3,3.9mg/L,NO3--N平均去除率為86.5%左右.由圖3可知,經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,該反應(yīng)器顯然已具備進(jìn)行反硝化反應(yīng)的能力,能夠?qū)O3--N還原,進(jìn)而達(dá)到脫氮的目的.

圖3 ED-SBR運(yùn)行過程中NO3--N的濃度變化

在第118d典型周期內(nèi)(圖4),COD、PO43--P、NH4+-N、NO2--N和NO3--N混合后的初始濃度分別為118.38,9.4,49.7,0.12,0.32mg/L, PHAs和糖原的濃度分別為6.4,18.45mmolC/L.

在厭氧段,反應(yīng)器中的COD在前90min內(nèi)由118.38mg/L快速下降至70.81mg/L,并伴隨著磷的釋放,磷濃度由開始的9.4mg/L增加至25.48mg/L,同時(shí)PHAs的濃度緩慢增加至7.75mmolC/L,糖原濃度則緩慢降低至17.73mmolC/L,期間NO2--N和NO3--N的濃度基本不變,說明在厭氧段,該反應(yīng)器能夠吸收原水中的有機(jī)物并轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存為內(nèi)碳源,為后續(xù)反硝化脫氮提供保障.其中,厭氧段COD吸收量為51.81mg/L,磷釋放量為16.08mg/L,則PAOs吸收的COD約占COD吸收總量的62.1%,可見在該ED-SBR反應(yīng)器中,PAOs在厭氧段吸收COD儲(chǔ)存為內(nèi)碳源的過程中具有非常重要的作用.

在缺氧段,COD濃度基本保持穩(wěn)定,但PO43--P濃度和NO3--N濃度由22.4,13.64mg/L逐漸降低為0,同時(shí)伴隨著PHAs濃度的下降以及糖原濃度的逐漸上升,說明該反應(yīng)器在缺氧段能夠利用厭氧段儲(chǔ)存的內(nèi)碳源進(jìn)行反硝化,以達(dá)到脫氮的目的.反應(yīng)過程中顯著的厭氧釋磷及缺氧吸磷現(xiàn)象也間接證明了DPAOs在該反應(yīng)器中存在的可能性,并對(duì)系統(tǒng)的脫氮起到了重要作用.

(a)厭氧段各物質(zhì)濃度變化;(b)缺氧段各物質(zhì)濃度變化

在該反應(yīng)器中,利用DPAOs進(jìn)行反硝化脫氮的同時(shí),也伴隨著磷的釋放和吸收.試驗(yàn)中,厭氧段進(jìn)水平均PO43--P濃度為5.86mg/L,厭氧末出水平均PO43--P濃度為19.55mg/L,平均釋磷量為16.48mg/L;缺氧段進(jìn)水平均PO43--P濃度為19.57mg/L,出水平均PO43--P濃度為3.19mg/L,缺氧段PO43--P平均去除率為86%,反應(yīng)器PO43--P平均去除率為59%.從除磷效果可以看出,與其它有關(guān)研究相比,該反應(yīng)器出水PO43--P濃度偏高(3.19mg/L>0.5mg/L> 0.4mg/L)[19-21], PO43--P的去除率較低(59%<85%< 88.99%<94%)[14,18,22],這是因?yàn)槿毖醵芜M(jìn)水中作為電子受體的NO3--N不足,在進(jìn)行內(nèi)碳源反硝化過程中未能將厭氧段儲(chǔ)存的有機(jī)物最大限度地消耗盡,致使吸磷不完全.試驗(yàn)下一階段嘗試優(yōu)化ED-SBR反應(yīng)器排水比,使得更多的NH4+-N能夠在厭氧末被排出并進(jìn)入LDON-SBR中進(jìn)行硝化反應(yīng),提高NO3--N濃度,進(jìn)而增加缺氧段吸磷量,進(jìn)一步降低出水PO43--P濃度.

圖5所示為試驗(yàn)期間ED-SBR污泥濃度的變化.在反應(yīng)器運(yùn)行期間,除了每次取樣以及測定污泥濃度時(shí)帶出的MLSS外,該反應(yīng)器沒有排泥,故而其固體停留時(shí)間遠(yuǎn)大于水力停留時(shí)間,使得反應(yīng)器中的厭氧菌對(duì)污泥具有一定的消化減量作用.由圖5可見,在前82d內(nèi),其MLSS由于系統(tǒng)內(nèi)微生物的不斷生長而逐漸增加,由開始的2811mg/L增加到4248mg/L,第82d后,污泥濃度有所降低,意味著在此期間被消化、減量的污泥濃度逐漸增加.然而其MLVSS/MLSS值基本不變,說明污泥中的MLVSS相對(duì)含量基本不變,保證了該反應(yīng)器的正常運(yùn)行.由此可見,該反應(yīng)器在無外加碳源的條件下,利用厭氧階段儲(chǔ)存的內(nèi)碳源進(jìn)行脫氮的過程中,不僅可以充分利用進(jìn)水中的有機(jī)物,還可實(shí)現(xiàn)剩余污泥的減量化,節(jié)約后期剩余污泥處理費(fèi)用.

圖5 ED-SBR污泥濃度的變化

2.2 LDON-SBR反應(yīng)器性能

在本試驗(yàn)中,通過調(diào)控DO濃度,使LDON-SBR能夠穩(wěn)定地進(jìn)行低DO(0.3~0.5mg/L)的全程硝化反應(yīng),并為了對(duì)該反應(yīng)器內(nèi)的硝化效果有所了解,對(duì)其進(jìn)出水的NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN以及SND率進(jìn)行了檢測分析,進(jìn)而分析LDON-SBR反應(yīng)器硝化效果.

如圖6所示,LDON-SBR進(jìn)出水NH4+-N濃度平均為43.8,3.9mg/L,平均NH4+-N去除率為90%左右,DO濃度平均為0.42mg/L.反應(yīng)器運(yùn)行過程期間,主要進(jìn)行過3次曝氣時(shí)間的調(diào)整,由最初的240min逐步降低調(diào)整為180,150min,且出水相對(duì)穩(wěn)定.而在SBR雙顆粒污泥系統(tǒng)[18]中,進(jìn)出水NH4+-N濃度平均為26.4,2.88mg/L,平均NH4+-N去除率為89%, DO濃度為3.55~6.6mg/L,硝化時(shí)間為180min,說明本試驗(yàn)中的LDON-SBR在低DO的條件下同樣可獲得良好的硝化效果.在后期108~136d內(nèi),由于曝氣頭堵塞,致使曝氣效果變差,反應(yīng)器內(nèi)DO濃度出現(xiàn)波動(dòng),使得硝化效果變差,出水NH4+-N濃度較高.通過更換曝氣頭,穩(wěn)定曝氣量,可使硝化效果逐漸恢復(fù).

圖6 LDON-SBR運(yùn)行過程中NH4+-N的去除性能

圖7所示為LDON-SBR運(yùn)行期間的污泥濃度及污泥沉降指數(shù)的變化, MLSS為2500~3500mg/L,平均濃度為2966mg/L,SVI值為61.48~91.21mL/g,平均為78.84mL/g,可見MLSS和SVI值都趨于穩(wěn)定,說明該污泥硝化細(xì)菌性能良好且污泥具有很好的沉降性能,有利于維持穩(wěn)定高效的硝化效果.有研究[24-25]指出,在較低DO條件下,絲狀菌由于具有較長的菌絲,有較大的比表面積和較低的氧飽和常數(shù),比絮狀菌繁殖的速度快,從而導(dǎo)致污泥膨脹,影響硝化效果,使得出水水質(zhì)惡化.而在本試驗(yàn)LDON-SBR中,盡管DO始終處于低水平(0.3~0.5mg/L),活性污泥依然具有良好的沉降性能,未發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象,分析其原因,可能是由于(1)有機(jī)負(fù)荷低.在該脫氮系統(tǒng)中,原水中大部分的COD已在ED-SBR中被吸收利用,進(jìn)入LDON-SBR的COD只有少部分,其有機(jī)負(fù)荷平均為0.2kgCOD/(kgMLSS×d),低于相關(guān)試驗(yàn)[24]中DO為1mg/L時(shí)的安全有機(jī)負(fù)荷0.3kgCOD/ (kgMLSS×d); (2)pH值適宜.當(dāng)進(jìn)水pH值小于6.0時(shí)有利于絲狀菌的生長[23-24],而本試驗(yàn)所使用的生活污水pH值為7.0~8.0,能夠滿足活性污泥正常生長發(fā)育及硝化反應(yīng)所需堿度的需求,不利于絲狀菌的生長;(3)水中氮磷充足.當(dāng)廢水中氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏時(shí),絲狀菌因?yàn)樽陨肀缺砻娣e大容易吸收廢水中的氮和磷而迅速增殖,進(jìn)而發(fā)生污泥膨脹[24],但該LDON-SBR進(jìn)水中NH4+-N和PO34--P濃度均處于較高水平,故不易發(fā)生污泥膨脹.

圖7 LDON-SBR污泥濃度的變化

鄒聯(lián)沛等[25]在研究MBR系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn),可在DO濃度為1mg/L的條件下實(shí)現(xiàn)SND;徐煒鋒等[26]發(fā)現(xiàn),在DO濃度為1.0~3.0mg/ L時(shí),保持SND的最佳DO濃度為2mg/L;王學(xué)江等[27]發(fā)現(xiàn),在MBBR反應(yīng)器中,當(dāng)DO濃度為2mg/L時(shí),可通過SND實(shí)現(xiàn)90%的脫氮效果;榮宏偉等[28]發(fā)現(xiàn),在SBBR反應(yīng)器中,當(dāng)DO控制在2.8~4.0mg/L時(shí),可獲得較好的SND效果.由此可見,不同的研究顯示實(shí)現(xiàn)SND的DO濃度各有不同,而在本試驗(yàn)中,在低DO(0.3~0.5mg/L)的條件下能夠進(jìn)行硝化反應(yīng),同時(shí)還發(fā)生了明顯的SND反應(yīng).由圖8可知,本試驗(yàn)LDON-SBR進(jìn)出水TN濃度平均為45.2,32.6mg/L,SND率平均為29.6%左右,這對(duì)系統(tǒng)TN的去除具有一定的積極作用[29-30],降低了后續(xù)反應(yīng)進(jìn)水的NO3--N濃度,減緩了內(nèi)碳源反硝化的壓力.由第82d典型周期內(nèi)各基本物質(zhì)濃度的變化(圖9)可以看出,NH4+-N濃度降低及NO3--N濃度增加的同時(shí)也伴隨著相應(yīng)COD濃度的降低,說明SND反應(yīng)發(fā)生的過程中也消耗了一小部分COD,為系統(tǒng)整體COD的去除和充分利用做出了貢獻(xiàn).其COD進(jìn)出水濃度分別為47.1和19.7mg/L,繼續(xù)減少了27.4mg/L,TN損失為20.5mg/L,其DCOD/DTN值約為1.34,小于1.72和2.86[14-15],可見此SND的碳源除了厭氧段未被吸收的有機(jī)物外,還可能來源于微生物內(nèi)源代謝過程中產(chǎn)生的COD.同時(shí),自養(yǎng)型反硝化菌和好氧反硝化菌的可能存在也能夠?qū)崿F(xiàn)SND,前者以還原性無機(jī)物為電子供體,而后者則可以直接把NH4+-N轉(zhuǎn)化為N2[9].

圖8 LDON-SBR運(yùn)行過程中COD、TN濃度和SND率的變化

圖9 第82d LDON-SBR內(nèi)基本物質(zhì)濃度的變化

結(jié)合上文該反應(yīng)器的硝化特性發(fā)現(xiàn),以實(shí)際生活污水為處理對(duì)象,在低DO(0.3~0.5mg/L)條件下可以成功實(shí)現(xiàn)完全硝化,硝化菌能夠很好地適應(yīng)低DO的環(huán)境,可使LDON-SBR中平均NH4+-N去除率達(dá)到90%,同時(shí)伴隨著同步硝化反硝化,其SND率平均為29.6%,為系統(tǒng)整體脫氮和COD去除作出貢獻(xiàn).

2.3 系統(tǒng)總體運(yùn)行效果

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,該系統(tǒng)具備了內(nèi)碳源反硝化及低DO硝化的能力,分別在2個(gè)SBR反應(yīng)器中成功實(shí)現(xiàn)了內(nèi)碳源反硝化和低DO硝化,在它們的協(xié)同作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)低C/N生活污水的脫氮,并對(duì)它們各自的反應(yīng)性能進(jìn)行了觀察分析.本試驗(yàn)還對(duì)系統(tǒng)TN的去除效果進(jìn)行了分析,如圖10所示.由圖10可知,系統(tǒng)進(jìn)出水的TN濃度平均分別為66.3,25.6mg/L,TN去除率平均為60.7%左右,出水TN主要包括厭氧末反應(yīng)器中剩余的部分NH4+-N和缺氧末殘留的少量NO3--N,與其他研究相比較發(fā)現(xiàn)[20-21,32],該系統(tǒng)的TN去除率較低(60.7%<70.8%<75.47%<82.3%),這是由于ED-SBR的排水比為60%,因而在ED-SBR缺氧末的排水中,依然會(huì)有一部分原水中的NH4+-N剩余,出水NH4+-N平均濃度為21.6mg/L,所占出水TN濃度的平均比例為85.5%左右,提高了出水TN濃度,不利于系統(tǒng)整體脫氮效率的提高,這也是該系統(tǒng)面臨優(yōu)化解決的問題之一.針對(duì)這一問題,后期通過向ED-SBR中投加填料以增大排水比的方式來優(yōu)化系統(tǒng),可使其COD去除率達(dá)到88%,NH4+-N去除率達(dá)到90%,以及TN去除率達(dá)到79.5%,以降低出水中的TN濃度,使系統(tǒng)獲得更加高效的脫氮效率.

圖10 系統(tǒng)運(yùn)行過程中TN濃度及TN去除率變化

3 結(jié)論

3.1 在無外加碳源的情況下,ED-SBR具有很好的COD去除效果,COD平均去除率為80%,且COD的去除主要通過在厭氧段發(fā)生的內(nèi)碳源儲(chǔ)存現(xiàn)象進(jìn)行,并用于后續(xù)缺氧反硝化.厭氧段被去除的COD量約占系統(tǒng)COD去除總量的77%.后續(xù)缺氧段NO3--N平均去除率為86.5%,出水NO3--N穩(wěn)定.

3.2 以實(shí)際生活污水為處理對(duì)象,LDON-SBR在低DO(0.3~0.5mg/L)條件下也可成功實(shí)現(xiàn)完全硝化,同時(shí)存在明顯的SND現(xiàn)象.其中,LDON-SBR平均NH4+-N去除率可達(dá)到90%,SND率平均為29.6%.除此之外,也會(huì)有一小部分COD被去除,提高了系統(tǒng)整體COD的去除效率.

3.3 經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行,低DO硝化耦合內(nèi)碳源反硝化脫氮系統(tǒng)成功啟動(dòng)并穩(wěn)定運(yùn)行,證實(shí)在處理低C/N(平均為3.02)實(shí)際生活污水時(shí),對(duì)原水中的氮和有機(jī)物具有一定的去除效果,TN平均去除率為60.7%左右.

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Treatment of domestic wastewater by low DO nitrification coupled with endogenous denitrification system.

LI Fang-zhou, ZHANG Qiong, PENG Yong-zhen*

(National Engineering Laboratory for Advanced Municipal Wastewater Treatment and Reuse Technology, Key Laboratory of Beijing for Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China)., 2019,39(4)：1525~1532

To further utilize carbon source and reduce aeration energy consumption, endogenous denitrification reactor (ED-SBR) coupled with the low DO nitrification reactor (LDON-SBR) were used to treat low C/N domestic wastewater without additional carbon sources. The operation mode was: anaerobic (ED-SBR)-aerobic (LDON-SBR)-anoxic (ED-SBR). The feasibility of endogenous denitrification coupled with the low DO nitrification was evaluated according to the performance of ED-SBR/ LDON-SBR system. The results showed that low DO concentration (0.3~0.5mg/L) maintained a stable nitrification performance in the LDON-SBR, and the nitrifying efficiency reached up to 90%. Meanwhile low DO concentration enhanced simultaneous nitrification and denitrification (SND), and the average SND rate was 29.6% in the LDON-SBR; In the ED-SBR, the organic matter of influent was stored as internal carbon source in the anaerobic period. The stored internal carbon source could be used for endogenous denitrification in the next anoxic period, which reduced NO3--N concentration from 27.3mg/L to 3.9mg/L in the ED-SBR with a NO3--N removal rate of 86.5%; In addition, the COD removal rate was about 80% in the low DO nitrification coupled with endogenous denitrification system.

activated sludge；low dissolved oxygen；domestic waste-water；nitrification；endogenous denitrification

X703

A

1000-6923(2019)04-1525-08

2018-08-27

北京市科技計(jì)劃(D171100001017001),北京市教委資助項(xiàng)目

*責(zé)任作者, 教授, pyz@bjut.edu.cn

李方舟(1993-),女,寧夏中衛(wèi)人,北京工業(yè)大學(xué)碩士研究生,主要從事生活污水脫氮除磷研究.