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传统硝化反硝化生物脱氮借助于硝化细菌和反硝化细菌将水中的氨氮由NH4+→NO2-→NO3-→NO2-→N2途径转化为氮气而去除。短程硝化反硝化生物脱氮是指将硝化控制在亚硝酸盐阶段,然后直接进入至反硝化阶段,其途径为NH4+→NO2-→N2。实现短程硝化反硝化的重点是实现亚硝酸盐氮的积累,阻止亚硝酸盐氮进一步向硝酸盐氮转化。本课题针对低C/N比污水进行了以曝气生物滤池为反应器实现短程硝化反硝化效果的试验研究,并考察了影响短程硝化反硝化的各种因素。试验分别考察了曝气生物滤池在中温和常温条件下系统的启动运行以及短程硝化的实现情况,探讨了温度、运行方式、溶解氧(DO)、游离氨(FA)等因素对短程硝化的影响;比较了上向流和下向流这两种不同流向的一体化曝气生物滤池在氨氮去除、亚硝酸盐氮积累及总氮脱除等方面的区别并分析原因;研究了单独的浸没式生物滤池实现短程反硝化效果的工艺流程、运行条件、系统参数等,并寻找到一种经济适当的碳源――红薯浸泡液,考察了其稳定运行的方法。(1)较高的温度有利于实现短程硝化,在系统为连续进水,进水氨氮浓度范围为53~101mg/L,温度33℃,水力停留时间8h,好氧缺氧交替分配比例为5﹕3,气水比为22.7时可实现稳定的短程硝化,该运行条件下氨氮去除率大于70%,亚硝酸盐氮积累率大于95%,系统出现同时硝化反硝化现象,总氮脱除率为60%以上。(2)常温条件下通过控制DO、FA等因素来实现短程硝化是可行的。在常温条件下,HRT为4h,气水比为15(此时DO为3~4mg/L),进水氨氮浓度为50mg/L~60mg/L之间时,出现了短程现象,亚硝酸盐氮积累率最高为70.02%,此时氨氮去除率为90.63%。亚硝酸盐氮积累的出现原因是在DO、FA等因素共同作用下导致亚硝酸细菌赢得生长或/和活性上的竞争优势,而硝酸细菌处于劣势。运行一段时间后硝酸细菌能逐渐适应亚硝化条件,恢复活性,从而使污泥产生适应性,短程现象消失。(3)上向流系统在各方面的表现优于下向流系统,但这与下向流系统运行不稳定有关。上向流系统在HRT为8h,气水比为3,连续曝气,回流比为1时可以出现短程现象,此时氨氮去除率为50%左右,亚硝酸盐氮积累率为50%以上,但仅维持了6天的时间。上向流系统的短程现象也是低气水比以及间歇曝气多种因素共同作用的结果。下向流系统氨氮去除平均值在60%以上,亚硝酸盐氮积累率较低,仅为10.37%。系统的反硝化功能没有发挥,总氮去除率较低,上向流系统平均总氮脱除率为33.97%,下向流系统仅为13.59%。(4)通过静态试验得出红薯浸泡液是一种经济且适合的碳源物质,其释放的COD平均浓度能达到2000mg/L以上。连续实验结果表明,采用红薯浸泡液作为反硝化反应的碳源是可行的,但要调整浸泡的方式与投配的方法。通过这种方式,进水中的总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮及氨氮都得到了有效的去除,其平均去除率分别为86.06%,88.24%,86.83%,62.80%,出水COD也能保证在50mg/L以下。在碳源浓度一定的情况下,TN中亚硝酸盐氮所占比例的多少会直接影响TN的脱除效率。研究得出,曝气生物滤池通过控制温度、DO、FA及运行方式等方法可以实现一定时期的NO2--N积累,但要建立长期稳定的短程硝化系统还需要进一步的研究。