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在传统活性污泥法中,为了获得稳定的硝化效率,大部分污水处理厂通常将 DO 浓度控制在2mg/L 以上,因此产生的曝气能耗约占整个污水处理厂电能耗的一半.因而,若能降低由曝气产生的能耗,将对污水处理厂的节能降耗起到积的作用.有研究显示,在低 DO 条件下也可以实现的硝化作用,并维持一定的硝化效率.由此可见,如果能够将低DO 生物脱氮工艺应用于实际生活污水处理中,将有助于节约污水生物脱氮的运行成本.但目前相关研究主要集中在对低 DO 硝化性能的单研究上,将低 DO 硝化应用于实际生活污水的生物脱氮处理系统的案例较少.
传统生物脱氮是通过污水处理系统内微生物的硝化作用和反硝化作用来实现污水的脱氮处理,而处理低C/N 生活污水的zui大障碍为反硝化碳源不足因而如何充分利用原水中的物,zui大限度地完成反硝化反应,降低出水 NO3--N 浓度成为人们不断探讨的问题之一.反硝化聚磷菌(DPAOs)和反硝化聚糖菌(DGAOs)是 2 种能够在厌氧条件下吸收物, 储存为内碳源(PHAs), 在缺氧条件下以 NOx--N 为电子受体进行反硝化反应,去除 NOx--N的微生物.因此,本试验以实际生活污水为处理对象,从降低曝气能耗和有效利用原水物的角度出发,研究以低 DO 硝化和内碳源反硝化为基础的耦合工艺,考察低 DO 硝化能力及其活性、内碳源储存、反硝化效果等方面,探讨该工艺处理低 C/N 生活污水的处理效果及可行性.
本试验使用 2 个圆筒形SBR 反应器,均采用玻璃制成,有效容积为 10L.其中,ED-SBR以厌氧/缺氧交替的方式运行,LDON-SBR 进行好氧硝化反应.2 个SBR 通过管路和中间水箱相连接,, 生活污水进入 ED-SBR 进行厌氧搅拌(150min),进行内碳源储存;然后该厌氧出水作为进水进入LDON-SBR 进行低DO 硝化(150~240min),通过气体流量计控制 LDON-SBR 内 DO 浓度为0.3~0.5mg/L;zui后,该好氧出水再次进入 ED-SBR进行缺氧搅拌(180min),进行内碳源反硝化,并以该缺氧出水作为zui终排水排放.试验过程中 2 个 SBR每天分别运行 2 个周期,均采用机械搅拌的方式进行搅拌,排水比均为 50%,温度均控制为 25℃.其中 ED-SBR 的 HRT 为 11h,LDON-SBR 的 HRT 平均为 6h.
本试验采用实际生活污水,取自北京工业大学某居民小区化粪池生活污水,具体水质为:COD 浓度为 125.07~280mg/L,NH4 -N 浓 度 为 52.66~ 79.74mg/L, C/N 为 1.83~4.47,NO2--N 浓度为 0~0.66mg/L, NO3--N 浓度为 0~6.07mg/L,PO43--P 浓度为 2.34~9.73mg/L,pH 值为 7.0~8.0.
试验接种污泥取自北京市高碑店污水处理厂全程污泥,该污泥具有良好的脱氮效果和沉降性能,接种后 SBR 内的污泥浓度为 2500~3500mg/L.
1.3 水质分析及方法
试验过程中对反应器进出水水质进行分析,检测项目主要为 NH4+-N、NO2--N、NO3--N、COD和 PO43--P,分别采用纳氏试剂光度法、N-1-萘基-比色法、香草法、联华 5B-3(B) COD多元快速测定仪和钼锑抗分光光度法进行测定;系统内水质温度、pH 值和 DO 浓度使用 WTW Multi-340i 及相应检测探头(WTW 公司,德国)进行测定;混合液悬浮固体浓度(MLSS)和混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)均采用滤低称重法和马弗炉燃烧减重法进行测定;污泥沉降比(SV%)采用 30min 沉降法进行测定;PHAs 及其组分采用 Agilent 7890A 型气相色谱仪测定,糖原(Gly)采用蒽酮分光光度法进行测定.
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