間歇曝氣 SBR工藝脫氮除磷試驗研究
摘要:采用間歇曝氣序批式反應器(SBR)工藝,通過曝氣時間、 交替次數的調整對該系統的脫氮除磷效果進行了研究,最終將工藝確定為厭氧1. 5 h、 好氧1. 0 h、 缺氧1. 0 h、 好氧20 min、 缺氧1. 0 h、 好氧20 min。同時進行批式試驗,對不同階段的反硝化除磷菌(DPAOs)占除磷菌( PAOs)的比例進行了計算。結果表明:該系統與最初的厭氧/好氧 SBR 相比節省了 44 %的曝氣量,且對COD、 總氮、 氨氮和磷的去除率分別達88 %、 89 %、 100 %和100 % ,系統中DPAOs所占比例為39 %。
關鍵詞:SBR 脫氮除磷 DPAOs
目前 ,較為常見的生物除磷方法為增強生物除磷 ,該過程常伴隨氮元素的去除(氨氮硝化為硝態氮 ,進而反硝化為氮氣) ,因此在城市污水 C/ N 較低的環境下就會出現反硝化與除磷競爭有限碳源的矛盾。如何有效利用污水中的碳源已成為提高氮、 磷去除率的關鍵。近來的研究發現 ,厭氧/缺氧交替運行條件下易富集一類兼有反硝化和除磷作用的兼性厭氧微生物。該微生物可利用氧氣或硝酸鹽作為電子受體,且其基于胞內聚羥基烷酸和糖原的生物代謝作用與傳統厭氧/好氧法中的聚磷菌( PAOs) 相似 ,而被稱為反硝化聚磷菌(DPAOs)[123 ]。DPAOs以硝酸鹽為電子受體 ,不需提供外碳源 ,磷的去除在反硝化脫氮的同時得以實現 ,具有 “一碳兩用” 的優勢;而缺氧代替好氧則節省了曝氣的能量消耗 ,同時減少了污泥量。
國內外已針對DPAOs缺氧吸磷現象進行了大量研究,目前的研究中反硝化除磷所需的電子受體一般由外加硝酸鹽提供[4 ,5 ],增加了工藝成本,且僅以磷的去除作為目標,未把脫氮結合到研究中。TSUNEDA等[6 ]采用厭氧/好氧/缺氧的 SBR 工藝實現了利用DPAOs同步脫氮除磷,好氧時間縮短為90 min ,但在該研究中需在厭氧結束時投加40 mg/ L 的碳源,增加了成本。L EE等[7 ]3969利用 SBR將反硝化脫氮除磷結合起來研究,但好氧時間仍長達2. 5 h。
針對目前 SBR反硝化除磷研究中存在的因曝氣時間較長和外加硝酸鹽造成的能耗和成本增加問題,筆者采用間歇曝氣的新型 SBR工藝進行了脫氮除磷研究。通過間歇曝氣將氨氮硝化,為反硝化除磷提供電子受體,且最終將好氧時間縮短為 100 min。該工藝既實現了曝氣時間的縮短且無需外加電子受體,因而較大程度地實現了節能降耗的目的,同時實現了
“一碳兩用” 。
1 試驗材料與方法
1. 1 SBR反應器
SBR反應器為直筒形 ,直筒內徑為 0. 14 m ,高0. 3 m ,有效容積約4. 6 L ,置于20 ℃ 恒溫室內。反應器接種污泥取自上海市某污水處理廠,進水采用人工配水,配方見表 1 ,水質主要指標理論值為:COD 400mg/ L ,氨氮25 mg/ L ,總磷 10 mg/ L。進水用適量鹽酸調節p H為7. 0 ,同時加入適量含鉀、 鈣和鋅等微量元素的礦物鹽溶液。進水方式為:由蠕動泵輸入反應器,進水時間25 min ,每次進水2 L。靜置沉淀后排出2 L 上清液。通過好氧末排泥將泥齡控制在 16 d ,MLSS保持在3 500～4 500 mg/ L。
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