一种定性对比不同亚硝化污泥中NOB含量的方法

摘要

一种定性对比不同亚硝化污泥中NOB含量的方法属于城市污水处理与资源化领域。其特征在于：取亚硝化污泥放入SBR反应器中，控制溶解氧为6.0-8.0mg/L，进行连续曝气。然后每隔一段取样进行三氮浓度测定，直到反应器中亚氮全部氧化为硝氮为止，记录反应时间，最后计算硝氮生成速率，即单位质量污泥所转化的硝氮的量对时间的导数，根据硝氮生成速率与亚硝化污泥中NOB的含量成正比的原理进而定性对比出亚硝化污泥中NOB的含量。本发明解决了长期以来亚硝化污泥中对NOB的抑制以及被淘洗程度不明确的问题，可以对亚硝化污泥的性能有更全面的了解，为后期的运行策略打下坚实的基础。

说明书

技术领域

本发明属于城市污水处理与资源化领域。具体涉及一种定性对比不同亚硝化污泥中NOB含量的方法。 

背景技术

随着我国工业化进程的加快，自然环境尤其是水环境遭到了较严重的破坏，江河及湖库水环境质量日趋恶化。从上世纪八十年代开始，国家加快了对水环境治理的步伐，污水处理率有了较大提高，然而由氮和磷污染引起的水体富营养化问题不仅没有解决，而且有日益严重的趋势。 

传统的生物脱氮工艺是通过氨化细菌将水中的有机氮转化为氨氮，然后通过硝化反应将氨氮转化为硝态氮，再由反硝化作用将硝态氮还原为氮气从水中逸出。然而，传统的硝化/反硝化生物脱氮工艺存在流程长、供氧量高、需要外加碳源、污泥产量高等问题，以上问题将会大大增加基建投资和运行费用。 

因此，以短程硝化( NH₄⁺-NO₂^- ) 为核心的短程脱氮技术成为了当前含氮废水处理的研究热点，例如短程硝化反硝化技术、同时硝化反硝化技术、短程硝化-厌氧氨氧化技术等。短程硝化工艺是把硝化反应过程控制在NO₂^-生成阶段，阻止NO₂^-被进一步氧化为NO₃^-。此阶段理论上可比传统的全程硝化技术减少25%的需氧量、40%的碳源及50%的污泥产量。参与此过程的细菌有氨氧化菌（ammonia-oxidizing bacteria，简称AOB）和亚硝酸盐氧化菌（nitrite-oxidizing bacteria，简称NOB）两种不同的自养菌。这两类菌利用无机碳化物如CO₃^2-、HCO ₃^-和CO₂作碳源，从NH₃、NH₄⁺或NO₂^-的氧化反应中获得能量。由于这两类细菌的生长特性存在差异，对反应条件变化的敏感程度不同，因此可以通过控制反应条件来筛选其中一类细菌。 

国内外学者对亚硝化工艺已经进行了大量的技术研究，且取得了一定的研究成果和实践经验，并对亚硝化反应的控制因子和影响因素 进行了分析。通过研究表明亚硝化污泥中NOB的含量多少对后期亚硝化的长期稳定运行有决定性作用，若亚硝化污泥中NOB的含量较多，则不利于后期亚硝化的长期稳定运行。若只直观地通过亚硝化率这一常用参数进行比较的话，往往不能得出正确的结论，因为在亚硝化反应过程中，通常控制某些反应条件来抑制NOB的活性，但随着时间的推移，NOB会适应这些抑制条件，从而表现出活性。因此，污泥中NOB的含量越少越利于后期亚硝化的长期稳定运行。 

于是，寻找一种简单有效的测定方法来定性对比不同亚硝化污泥中NOB的含量，可以及时地了解污泥性状，及时制定抑制和淘洗NOB的策略来保证亚硝化的长期稳定运行，具有重要的工程意义和科研价值。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种定性对比不同亚硝化污泥中NOB含量的方法。 

本发明提供一种通过延时曝气测定亚氮转换成硝氮过程中的硝氮生成速率（单位质量污泥所转化的硝氮的量对时间的导数）来定性对比不同亚硝化污泥中NOB含量的方法，利用亚氮氧化为硝氮过程中的硝氮生成速率与亚硝化污泥中NOB的含量成正比的原理来对比不同亚硝化污泥中NOB的含量多少，其特征在于： 

取亚硝化污泥放入SBR反应器中，控制溶解氧为6.0-8.0mg/L，进行连续曝气。然后每隔一段取样进行三氮浓度测定，直到反应器中亚氮全部氧化为硝氮为止，记录反应时间，最后计算硝氮生成速率，即单位质量污泥所转化的硝氮的量对时间的导数，根据硝氮生成速率与亚硝化污泥中NOB的含量成正比的原理进而定性对比出亚硝化污泥中NOB的含量。 

若最后计算所得的硝氮生成速率越大，则证明此种亚硝化污泥中NOB含量越高；反之，此种亚硝化污泥中NOB的含量越低。 

与传统方法相比，本发明的优势在于： 

第一，实验室目前定性对比不同亚硝化污泥中NOB含量的方 法大都采用微生物实验，包括FISH、DGGE、萤光定量PCR等方法，设备复杂、昂贵，操作复杂。而本方法简单、高效、易学，对于后期亚硝化的稳定运行有着极大的指导意义和指示作用。 

第二，本发明测定方法中水质以及运行参数、取样时间根据测定者自行需要设定，具有极大的灵活性，可适应不同水质、不同运行状况、不同反应器类型的各种亚硝化污泥，具有广泛的应用价值。 

以下结合具体实施方式对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于此。 

附图说明

图1是亚硝化污泥A、B的硝氮生成速率随时间的变化图。 

图2是亚硝化污泥C、D的硝氮生成速率随时间的变化图。 

具体实施方式

 具体步骤如下： 

步骤1：搭建SBR反应器、接种污泥 

将亚硝化污泥分别投入大小形状均相同的SBR反应器中。 

步骤2：选择运行参数 

向反应器中通入用水，选择温度、曝气量、溶解氧、搅拌程度等运行参数，但需保证进行对比的反应器的运行条件相同。 

步骤3：运行过程 

确定各种参数后，对SBR反应器进行连续曝气，每隔一段时间取样，测定三氮浓度，直到检测不到亚氮存在，记录反应时间，停止曝气。 

步骤4：分析参数 

计算试验过程中的硝氮生成速率。硝氮生成速率越快，说明亚硝化污泥中NOB的含量越高，此种污泥越不利于后期的稳定运行；反之，亚硝化污泥中NOB的含量越低，更加有利于后期的亚硝化稳定运行。 

步骤5：重复步骤1至步骤4的内容，进行重复试验，以消除偶 然因素及误差的影响。 

试验以某小区生活污水为基础用水，具体水质如下：COD=300-400mg/L，BOD₅=120-150mg/L，SS=76-114 mg/L，TP=5.75- 6.30mg/L，NH ₄⁺-N=75-90mg/L，NO₂^--N≤0.25mg/L，NO₃^--N≤1.5mg/L，TP≤1mg/L，pH=7.0-7.8，碱度为550.59-610.78mg/L（以CaCO₃计）。 

具体处理如下： 

实例1 

比较不同DO浓度（0.5-1.0mg/L、2.5-3.0mg/L）下运行的亚硝化污泥中NOB的含量。 

亚硝化污泥A：接种高氨氮启动的亚硝化率在95%以上的亚硝化污泥，在DO为0.5-1.0mg/L的条件下运行60d之后得到亚硝化污泥A。 

亚硝化污泥B：起初接种污泥与A相同，在DO为2.5-3.0mg/L的条件下运行60d之后得到亚硝化污泥B。 

取相同量的亚硝化污泥A、B(A、B亚硝化污泥的亚硝化率均为90%以上)，分别置于有效容积为1L的1#、2#SBR反应器中，通入实际生活污水，进行曝气搅拌，保持DO为6.0-8.0mg/L。每隔一个小时后取样一次，测定三氮浓度。首先AOB将氨氮全部氧化为亚氮，之后由于延时曝气的作用在NOB的作用下亚氮逐渐被氧化为硝氮。当测定水样中亚氮浓度为0时，停止曝气，试验结束。为了减小试验过程中存在的偶然性以及测定过程中的误差，再次取相同量的亚硝化污泥A、B，进行重复试验。试验结束后，取每个样品的平均值进行分析，计算出单位质量污泥所转化的硝氮的对量时间的导数，即硝氮生成速率，并进行对比。 

亚硝化污泥A、B的硝氮生成速率随时间的变化图如图1所示。从图中可以看出亚硝化污泥B的硝氮生成速率比A的大，说明污泥B中NOB的含量较多，不利于后期亚硝化的长期稳定运行。 

实例2 

比较两种不同运行方式（连续曝气、间歇曝气）下亚硝化污泥中 NOB的含量。 

亚硝化污泥C：接种高氨氮启动的亚硝化率在95%以上的亚硝化污泥，在连续曝气的条件下运行90d之后得到亚硝化污泥C。 

亚硝化污泥D：起初接种污泥与C相同，在间歇曝气的条件下（曝气/停曝时间为30min/10min）运行90d之后得到亚硝化污泥D。 

取相同量的亚硝化污泥C、D(C、D亚硝化污泥的亚硝化率均为90%以上)，分别置于有效容积为1L的3#、4#SBR反应器中，通入实际生活污水，进行曝气搅拌，保持DO为6.0-8.0mg/L。每隔一个小时后取样一次，测定三氮浓度。首先AOB将氨氮全部氧化为亚氮，之后由于延时曝气的作用在NOB的作用下亚氮逐渐被氧化为硝氮。当测定水样中亚氮浓度为0时，停止曝气，试验结束。为了减小试验过程中存在的偶然性以及测定过程中的误差，再次取相同量的亚硝化污泥C、D，进行重复试验。试验结束后，取每个样品的平均值进行分析，计算出单位质量污泥所转化的硝氮的量对时间的导数，即硝氮生成速率，并进行对比。 

亚硝化污泥C、D的硝氮生成速率随时间的变化图如图2所示。从图中可以看出亚硝化污泥C的硝氮生成速率比D大，说明污泥C中NOB的含量较多，不利于后期亚硝化的长期稳定运行。