高濃度氨氮廢水的短程硝化研究現狀
1試驗裝置、材料與方法
試驗裝置及工藝流程如圖1所示。
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廢水經由進水泵從水箱中提升進入反應器底部，經反應后從出水口進到沉淀池中，沉淀后的上清液排走，污泥則經污泥泵回流進入反應器底部。空氣通過氣泵，經氣體流量計控制氣量后進入反應器。反應器置于恒溫水浴[(35±1)℃]中。試驗中采用了pH在線控制，通過自動投加Na2CO3溶液將pH值控制在7.0～7.8。
CSTR反應器由有機玻璃加工而成，呈圓柱狀，高45cm，內徑為14cm，有效容積為6L。進水口位于反應器底部，曝氣管從中部取樣口(距底部19cm)進入反應器，出水口距反應器底部39cm。
原水的配制：在自來水中加入一定量的氯化銨作為基質，同時加入一定量的磷酸二氫鉀和微量元素。
接種顆粒污泥取自北京紅牛維他命飲料有限公司的曝氣池(污泥的SS為14.2g/L，VSS為11.4g/L，VSS/SS＝0.8)。在反應器中接種約2.5L污泥后的SS和VSS分別為6.3和4.7g/L。
分析時，COD測定：COD速測儀；pH值：pH計；SS和VSS：標準稱重法；氨氮：納氏試劑分光光度法；NO2-N和NO3-N：離子色譜法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法；溶解氧：溶解氧儀。
2 試驗結果
2.1 運行結果
根據反應器的運行情況，可將試驗過程分為兩個階段：啟動期(第1～23天)和提高負荷期(第24～141天)。在提高負荷期又可分為無回流階段(第24～40天)、間歇回流階段(第41～93天)和連續回流階段(第94～141天)。
整個運行過程中進、出水氨氮濃度及出水NO2-N和NO3-N濃度的變化如圖2所示。
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從圖2可以看出，在整個運行過程中多數情況下出水的氨氮濃度＜800mg/L，而在第125～139天時則基本保持在50mg/L以下。此外，出水NO2-N濃度在第84天以前一直保持上升趨勢，后期則由于受進水氨氮濃度下降的影響，也相應地有所下降，而出水中的NO3-N先是逐漸升高，然后再下降，到第26天時出水中的NO3-N濃度已經低于NO2-N濃度，NO2-N濃度與NO2-N、NO3-N濃度之和的比值達到了0.57，說明此時該反應器已成功實現了短程硝化。此后，NO3-N濃度一直在持續下降，到第73天時已經檢測不到NO3-N，在試驗后期即使增加了污泥回流，出水中也沒有檢測到NO3-N，這表明反應器中幾乎完全淘汰了硝化細菌。
反應器內MLSS的變化如圖4所示。
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2.2 污泥狀況
反應器運行到第87天時從排泥中取樣進行掃描電鏡觀察，發現泥中細菌數量較多(以短桿菌和球菌為主)，但其表面似乎包裹著一層粘性物質。從細菌形態看，球菌可能是亞硝化球菌屬的細菌，而桿菌則可能是亞硝化單胞菌屬的細菌。
3 討論
有、無污泥回流的運行試驗結果均表明，泥齡的長短并不影響短程硝化的實現，即使在比1.5d更長的泥齡條件下硝化細菌仍逐漸被淘汰出反應器，從而實現了NO2-N的穩定積累。在連續進行污泥回流的情況下仍能夠穩定地實現短程硝化，表明該工藝有望進一步直接應用于處理低濃度氨氮廢水中。
4 結論
①以自行配制的高氨氮廢水為進水，以普通活性污泥為種泥，在溫度為35℃、CSTR反應器平均DO濃度為0.5～2.5mg/L、pH值為7～7.8的條件下連續運行，在無污泥回流的狀況下從第26天開始出水中的NO2-N濃度超過了NO3-N濃度，成功地實現了短程硝化；
②反應器在增加間歇污泥回流的條件下運行，出水中NO3-N濃度仍一直呈下降趨勢，約30d后出水中檢測不出NO3-N；當反應器采用連續污泥回流的方式運行時，反應器出水中也一直檢測不到NO3-N，表明在泥齡較長的運行條件下也能夠成功地實現短程硝化；
③反應器在進水氨氮容積負荷達到1.2kg/(m3•d)時，氨氮去除率仍保持在95%以上；
④掃描電鏡的觀察結果表明污泥中的細菌以短桿菌和球菌為主。
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