论文部分内容阅读
[摘要]本文通过人工配水研究倒置、常规A2/O工艺在进水CODCr为360mg/L，水温为23℃，VFAs/CODCr比例为100%、60%的条件下两工艺系统反硝化效果的差异，探究不同进水VFAs比例对两种工艺系统脱氮能力的影响。
[关键词]倒置 常规A2/O工艺 VFAs比例 反硝化
[中图分类号] X52 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-389-1
0引言
传统的生物脱氮除磷工艺存在着诸多矛盾，诸如厌氧释磷反与硝化脱氮对碳源竞争、硝酸盐回流影响厌氧释磷等。张波[1]教授进行了生物脱氮除磷工艺厌氧、缺氧环境倒置效应等大量研究工作后，根据对试验现象的分析，结合对生物脱氮除磷规律的认识，提出了倒置A2/O工艺。该工艺将缺氧、厌氧环境倒置，形成缺氧/厌氧/好氧的工艺形式，并取消了常规A2/O工艺中存在的硝化液内回流，并适当加大了污泥回流比。自倒置A2/O工艺提出以来，大量试验和工程实际运行结果表明，倒置A2/O工艺具有高效污水生物脱氮除磷能力，该工艺相对于常规A2/O工艺具有明显的优点。
1实验材料和方法
1.1实验装置及水质条件
本文实验分别采用倒置A2/O工艺与常规A2/O工艺两套平行对比运行的连续流小试实验系统，两系统有效容积均为64L，缺氧/厌氧/好氧各区段有效体积比为1：1：2，各区用隔板隔断，交错开孔以免水力短流。用各区段局部完全混合、沿程推流的反应形式。非曝气段采用机械搅拌方式保持污泥混合均匀，曝气段采用砂芯曝气头直接曝气，好氧区DO控制在1.0～3.0mg/L之间，实验期间，反应温度控制在20℃-25℃之间。两套平行的试验装置处理相同VFAs比例[2]的合成废水。在碳源负荷适中条件下，通过调整VFAs[2]在进水总有机物中的比例，形成VFAs/CODCr 为100%、60%两种不同工况，对比研究倒置/常规A2/O工艺在不同进水VFAs比例条件下，两系统反硝化效果的差异。为了方便取样和分析，小试系统活性污泥驯化完成后，由系统好氧区末端取混合污泥进行静态烧杯实验。
1.2烧杯实验方法
静态过程实验具体实验方法为：在连续流小试系统好氧区末端取5L活性污泥混合液，静置沉淀后弃去部分上清液，加入进水补足并混合均匀。采用换水率1/2，搅拌3h，曝气3h。倒置系统为搅拌一开始加入一定浓度硝酸盐氮，使系统形成缺氧/厌氧/好氧交替的环境；常规系统为搅拌1.5h时加入相同浓度的硝酸盐氮，使系统形成厌氧/缺氧/好氧交替的环境。期间厌缺氧段每隔15min取样，好养段每隔30min取样，测定两系统的硝酸盐及亚硝酸盐指标。
1.3水质指标的分析方法
本文采用国标法测定硝酸盐及亚硝酸盐指标，硝酸盐采用紫外分光光度法测定，亚硝酸盐采用N-（1-萘基）-乙二胺光度法。两指标均采用紫外分光光度计测定。
2实验结果与讨论
不同VFAs比例条件下两系统反硝化效果见图1、图2。
由图可以看出，倒置A2/O工艺优先利用碳源进行反硝化，反硝化速率较常规A2/O工艺有明显提高，且较常规A2/O工艺反硝化彻底。倒置A2/O工艺投加硝酸盐后硝酸盐浓度快速下降反硝化过程在投加硝酸盐后45min左右基本结束，并且反硝化彻底，反硝化过程结束硝酸盐浓度降为零；常规A2/O工艺投加硝酸盐后，硝酸盐浓度平稳缓慢下降，反硝化不彻底。好氧阶段，系统的硝酸盐氮浓度不断增加。反应结束，倒置A2/O工艺出水硝酸盐浓度明显低于常规A2/O工艺。这是由于反硝化菌为异氧菌，它们在低DO条件下以NO3-为电子供体，以有机物为碳源和电子供体，碳源不同反硝化速率也不同[3]，有研究表明，在碳源物质为C1～C5的混合型挥发性脂肪酸时，反硝化菌的反硝化速率最大[4]，倒置A2/O工艺在碳源分配上优先满足反硝化需求，平均比反硝化速率比常规A2/O工艺明显提高。
3结论与展望
随着进水VFAs比例的降低，两系统反硝化能力均有所下降，说明在进水C/N一定、温度适中条件下，进水VFAs比例对系统反硝化能力有较大的影响，由于厌缺氧环境的倒置， 倒置A2/O工艺在碳源分配上优先满足反硝化需求，平均比反硝化速率比常规A2/O工艺明显提高，三种VFAs比例下倒置A2/O工艺平均比反硝化速率比常规工艺分别提高96.6%、83.2%；常规A2/O工艺由于反硝化碳源不足，导致反硝化不彻底，出水硝氮水平较倒置A2/O工艺偏高。这是由于倒置A2/O工艺碳源被优先用于反硝化而常规A2/O工艺碳源优先被用于微生物厌氧释磷，导致常规A2/O工艺进入缺氧段后反硝化作用不充分，最终导致常规A2/O工艺出水硝酸盐水平偏高，说明倒置A2/O工艺反硝化能力较常规A2/O工艺更强。
参考文献
[1]张波，高庭耀. 倒置A2/O工艺的原理与特点研究[J].中国给水排水，2000，16（7）：11-15.
[2]刘艳玲，任南琪，刘敏等.气象色谱法分析厌氧反应器中的挥发性脂肪酸（VFA）[J]. 哈尔滨建筑大学学报， 2000，（33）：31-33.
[3]李亚新. 活性污泥法理论与技术[M].中国建筑工业出版社，1998.
[4]王晓莲，彭永臻等. A2/O法污水生物脱碳除磷处理技术与应用[M].科学出版社， 2009.
[关键词]倒置 常规A2/O工艺 VFAs比例 反硝化
[中图分类号] X52 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-6-389-1
0引言
传统的生物脱氮除磷工艺存在着诸多矛盾，诸如厌氧释磷反与硝化脱氮对碳源竞争、硝酸盐回流影响厌氧释磷等。张波[1]教授进行了生物脱氮除磷工艺厌氧、缺氧环境倒置效应等大量研究工作后，根据对试验现象的分析，结合对生物脱氮除磷规律的认识，提出了倒置A2/O工艺。该工艺将缺氧、厌氧环境倒置，形成缺氧/厌氧/好氧的工艺形式，并取消了常规A2/O工艺中存在的硝化液内回流，并适当加大了污泥回流比。自倒置A2/O工艺提出以来，大量试验和工程实际运行结果表明，倒置A2/O工艺具有高效污水生物脱氮除磷能力，该工艺相对于常规A2/O工艺具有明显的优点。
1实验材料和方法
1.1实验装置及水质条件
本文实验分别采用倒置A2/O工艺与常规A2/O工艺两套平行对比运行的连续流小试实验系统，两系统有效容积均为64L，缺氧/厌氧/好氧各区段有效体积比为1：1：2，各区用隔板隔断，交错开孔以免水力短流。用各区段局部完全混合、沿程推流的反应形式。非曝气段采用机械搅拌方式保持污泥混合均匀，曝气段采用砂芯曝气头直接曝气，好氧区DO控制在1.0～3.0mg/L之间，实验期间，反应温度控制在20℃-25℃之间。两套平行的试验装置处理相同VFAs比例[2]的合成废水。在碳源负荷适中条件下，通过调整VFAs[2]在进水总有机物中的比例，形成VFAs/CODCr 为100%、60%两种不同工况，对比研究倒置/常规A2/O工艺在不同进水VFAs比例条件下，两系统反硝化效果的差异。为了方便取样和分析，小试系统活性污泥驯化完成后，由系统好氧区末端取混合污泥进行静态烧杯实验。
1.2烧杯实验方法
静态过程实验具体实验方法为：在连续流小试系统好氧区末端取5L活性污泥混合液，静置沉淀后弃去部分上清液，加入进水补足并混合均匀。采用换水率1/2，搅拌3h，曝气3h。倒置系统为搅拌一开始加入一定浓度硝酸盐氮，使系统形成缺氧/厌氧/好氧交替的环境；常规系统为搅拌1.5h时加入相同浓度的硝酸盐氮，使系统形成厌氧/缺氧/好氧交替的环境。期间厌缺氧段每隔15min取样，好养段每隔30min取样，测定两系统的硝酸盐及亚硝酸盐指标。
1.3水质指标的分析方法
本文采用国标法测定硝酸盐及亚硝酸盐指标，硝酸盐采用紫外分光光度法测定，亚硝酸盐采用N-（1-萘基）-乙二胺光度法。两指标均采用紫外分光光度计测定。
2实验结果与讨论
不同VFAs比例条件下两系统反硝化效果见图1、图2。
由图可以看出，倒置A2/O工艺优先利用碳源进行反硝化，反硝化速率较常规A2/O工艺有明显提高，且较常规A2/O工艺反硝化彻底。倒置A2/O工艺投加硝酸盐后硝酸盐浓度快速下降反硝化过程在投加硝酸盐后45min左右基本结束，并且反硝化彻底，反硝化过程结束硝酸盐浓度降为零；常规A2/O工艺投加硝酸盐后，硝酸盐浓度平稳缓慢下降，反硝化不彻底。好氧阶段，系统的硝酸盐氮浓度不断增加。反应结束，倒置A2/O工艺出水硝酸盐浓度明显低于常规A2/O工艺。这是由于反硝化菌为异氧菌，它们在低DO条件下以NO3-为电子供体，以有机物为碳源和电子供体，碳源不同反硝化速率也不同[3]，有研究表明，在碳源物质为C1～C5的混合型挥发性脂肪酸时，反硝化菌的反硝化速率最大[4]，倒置A2/O工艺在碳源分配上优先满足反硝化需求，平均比反硝化速率比常规A2/O工艺明显提高。
3结论与展望
随着进水VFAs比例的降低，两系统反硝化能力均有所下降，说明在进水C/N一定、温度适中条件下，进水VFAs比例对系统反硝化能力有较大的影响，由于厌缺氧环境的倒置， 倒置A2/O工艺在碳源分配上优先满足反硝化需求，平均比反硝化速率比常规A2/O工艺明显提高，三种VFAs比例下倒置A2/O工艺平均比反硝化速率比常规工艺分别提高96.6%、83.2%；常规A2/O工艺由于反硝化碳源不足，导致反硝化不彻底，出水硝氮水平较倒置A2/O工艺偏高。这是由于倒置A2/O工艺碳源被优先用于反硝化而常规A2/O工艺碳源优先被用于微生物厌氧释磷，导致常规A2/O工艺进入缺氧段后反硝化作用不充分，最终导致常规A2/O工艺出水硝酸盐水平偏高，说明倒置A2/O工艺反硝化能力较常规A2/O工艺更强。
参考文献
[1]张波，高庭耀. 倒置A2/O工艺的原理与特点研究[J].中国给水排水，2000，16（7）：11-15.
[2]刘艳玲，任南琪，刘敏等.气象色谱法分析厌氧反应器中的挥发性脂肪酸（VFA）[J]. 哈尔滨建筑大学学报， 2000，（33）：31-33.
[3]李亚新. 活性污泥法理论与技术[M].中国建筑工业出版社，1998.
[4]王晓莲，彭永臻等. A2/O法污水生物脱碳除磷处理技术与应用[M].科学出版社， 2009.