城市生活污水SBR亚硝化启动及控制因子研究

摘要

氮素作为引起水体富营养化的主要因素之一，对环境所造成的污染越来越受到人们的重视。最近几十年，国内外学者在传统生物脱氮工艺的基础上，研究开发了许多新型脱氮工艺，以其高效、经济、节能等优点而受到广泛关注。但是作为这些新工艺关键步骤的氨氮亚硝化过程的实现条件比较苛刻，一般条件下稳定的亚硝化很难维持。
　　本文以低氨氮浓度城市生活污水为原水，采用SBR反应器，在试验温度30℃，pH值为7.6～7.9的情况下，采用低溶解氧连续曝气的运行方式成功实现了亚硝化系统的启动。亚硝化反应器启动成功后对其运行控制进行了研究，考察了不同温度条件下SBR亚硝化的运行效果并依据所测数据建立了亚硝化反应氨氮比降解速率的动力学方程。研究结果如下：
　　(1)在SBR反应器中温度为30℃左右，pH值为7.6左右时，通过调整曝气量控制系统溶解氧(DO)在0.3mg/L左右，经过32个周期的连续运行，氨氮去除率达到80％以上，亚硝氮积累率稳定在90％以上，实现了低氨氮浓度城市生活污水的亚硝化启动过程。
　　(2)通过对典型周期中DO、ORP、pH值的监测，得出DO的突跃和ORP与pH值的转折点，可以作为判断亚硝化反应终点控制指标。将系统的曝气时间控制在亚硝化结束后的30min内，可以实现亚硝氮最大程度的积累。
　　(3)通过调低溶解氧和C/N，并提高pH值的方法，成功实现了亚硝化的稳定运行。氨氮去除率平均在87％左右，亚硝酸盐氮积累率平均在92％左右。
　　(4)温度是影响亚硝化的主要影响因素之一，在适宜的温度范围内时，系统中温度越高，亚硝化速率越快，亚硝氮的积累也越明显。随着温度的逐渐降低，氨氮的去除率和亚硝氮的积累率都明显下降。所以控制较高的温度易于实现亚硝氮的积累。
　　(5)在稳定的亚硝化成功实现后，对亚硝化的动力学进行了分析，得出了亚硝化氨氮降解的动力学方程式。利用实验测得的数据进行验证，验证结果显示低浓度的误差比较大，高浓度的动力学参数能够跟实际情况有较好的符合性。根据试验测得的数据，利用微分法及最小二乘法进行线性回归计算得到亚硝化动力学常数和回归系数：饱和常数Ks=0.69mg/L，氨氮的最大比降解速率vmax=0.024h-1，回归系数R2=0.904。