间歇曝气 SBR工艺脱氮除磷试验研究
摘要:采用间歇曝气序批式反应器(SBR)工艺,通过曝气时间、 交替次数的调整对该系统的脱氮除磷效果进行了研究,最终将工艺确定为厌氧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。同时进行批式试验,对不同阶段的反硝化除磷菌(DPAOs)占除磷菌( PAOs)的比例进行了计算。结果表明:该系统与最初的厌氧/好氧 SBR 相比节省了 44 %的曝气量,且对COD、 总氮、 氨氮和磷的去除率分别达88 %、 89 %、 100 %和100 % ,系统中DPAOs所占比例为39 %。
关键词:SBR 脱氮除磷 DPAOs
目前 ,较为常见的生物除磷方法为增强生物除磷 ,该过程常伴随氮元素的去除(氨氮硝化为硝态氮 ,进而反硝化为氮气) ,因此在城市污水 C/ N 较低的环境下就会出现反硝化与除磷竞争有限碳源的矛盾。如何有效利用污水中的碳源已成为提高氮、 磷去除率的关键。近来的研究发现 ,厌氧/缺氧交替运行条件下易富集一类兼有反硝化和除磷作用的兼性厌氧微生物。该微生物可利用氧气或硝酸盐作为电子受体,且其基于胞内聚羟基烷酸和糖原的生物代谢作用与传统厌氧/好氧法中的聚磷菌( PAOs) 相似 ,而被称为反硝化聚磷菌(DPAOs)[123 ]。DPAOs以硝酸盐为电子受体 ,不需提供外碳源 ,磷的去除在反硝化脱氮的同时得以实现 ,具有 “一碳两用” 的优势;而缺氧代替好氧则节省了曝气的能量消耗 ,同时减少了污泥量。
国内外已针对DPAOs缺氧吸磷现象进行了大量研究,目前的研究中反硝化除磷所需的电子受体一般由外加硝酸盐提供[4 ,5 ],增加了工艺成本,且仅以磷的去除作为目标,未把脱氮结合到研究中。TSUNEDA等[6 ]采用厌氧/好氧/缺氧的 SBR 工艺实现了利用DPAOs同步脱氮除磷,好氧时间缩短为90 min ,但在该研究中需在厌氧结束时投加40 mg/ L 的碳源,增加了成本。L EE等[7 ]3969利用 SBR将反硝化脱氮除磷结合起来研究,但好氧时间仍长达2. 5 h。
针对目前 SBR反硝化除磷研究中存在的因曝气时间较长和外加硝酸盐造成的能耗和成本增加问题,笔者采用间歇曝气的新型 SBR工艺进行了脱氮除磷研究。通过间歇曝气将氨氮硝化,为反硝化除磷提供电子受体,且最终将好氧时间缩短为 100 min。该工艺既实现了曝气时间的缩短且无需外加电子受体,因而较大程度地实现了节能降耗的目的,同时实现了
“一碳两用” 。
1 试验材料与方法
1. 1 SBR反应器
SBR反应器为直筒形 ,直筒内径为 0. 14 m ,高0. 3 m ,有效容积约4. 6 L ,置于20 ℃ 恒温室内。反应器接种污泥取自上海市某污水处理厂,进水采用人工配水,配方见表 1 ,水质主要指标理论值为:COD 400mg/ L ,氨氮25 mg/ L ,总磷 10 mg/ L。进水用适量盐酸调节p H为7. 0 ,同时加入适量含钾、 钙和锌等微量元素的矿物盐溶液。进水方式为:由蠕动泵输入反应器,进水时间25 min ,每次进水2 L。静置沉淀后排出2 L 上清液。通过好氧末排泥将泥龄控制在 16 d ,MLSS保持在3 500～4 500 mg/ L。
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