不同碳源、C/N比对系统反硝化影响研究

摘要

本文以实验室SBR反应器中周期性培养的反硝化活性污泥为研究对象，分别研究以乙酸钠为碳源条件下不同C/N比和以黄水为碳源条件下不同C/N比时反硝化系统中氮源和碳源的降解规律，然后采用基于Monod方程的动态模型对数据进行拟合，得到相应的动力学参数，比较各碳源条件下的反硝化速率及反硝化效率特性，获得各碳源条件下的最优C/N比。在整个试验过程中，对污泥形态特征及污泥产率进行研究，并对两种碳源的技术经济性进行了比较，得到如下结论：
　　 1.接种污泥对乙酸钠作为外碳源的适应时间短。初次接受乙酸钠碳源时，系统在1-2天时间内即能迅速响应，并且利用速率较高。
　　 2.以乙酸钠为碳源，C/N比分别为3.4、4.5和5的试验中，在60min的反硝化时间里，随着C/N比的增加氮的去除率逐渐增加，分别为45.9％-80.0％、82.5％-99.5％、98.6％-100％；在C/N比为4.5时氮的去除效果较好，但去除效果受进水浓度的影响较大，稳定性差；考虑在实际的污水处理厂脱氮缺氧池中，实际的水力停留时间一般小于80 min，较短的反应时间会使一部分硝态氮来不及还原。因此，当以乙酸钠为碳源时，最适宜的C/N比为5。
　　 3.以黄水为碳源，C/N比分别为3、4.1、5.3、6.1、6.6和7.3的静态试验中，氮的去除率与C/N比和降解时间有关。当C/N比达到5.3以后，30 min后氮去除率几乎与C/N比的增加无关，氮的去除率在95％以上；继续提高C/N比，反硝化速率较快，系统进行反硝化的时间缩短。综合考虑到反硝化速率及其经济性，以黄水为外碳源时最适宜的C/N比为5.3。
　　 4.基于Monod方程对上述反硝化过程进行模拟。当乙酸钠为碳源时，反硝化动力学参数VmaxNO3和VmaxNO2分别为0.706 gN/VSS·d和0.241gN/VSS·d，KsNO3和KsNO2分别为4.8和3.4，曲线的拟合最大适应度达到0.3829；黄水为碳源时，反硝化动力学参数VmaxNO3在0.4-0.5 gN/VSS·d之间，VmaxNO2变化较大，KsNO3在4.8-4.9之间，KsNO2在4.4-4.5之间。
　　 5.乙酸钠为碳源的系统内主要为球状的反硝化菌，系统的污泥产率YD乙酸钠为0.40-0.41 mgVSS/mgBOD；黄水为碳源的系统内主要为短杆状和球状的反硝化菌，系统的污泥产率YD黄水为0.51 mgVSS/mgBOD。