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景区公厕污水处理设备

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分析方法　　本研究所用主要指标——化学需氧量(COD)采用快速消解分光光度法; NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法;NO2?-N采用N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3?-N采用紫外分光光度法;MLSS采用标准重量法;pH采用赛多利斯酸度计测定。游离氨(free ammonia，FA)计算如式(1)所示。　　C FA =C [NH 4 + ?N] ×10 ?pH e 6 433/(T+273) +10 ?pH CFA=C[NH4+-N]×10-pHe6 433/(T+273)+10?pH(1)　　式中：C FA CFA 为游离氨FA浓度，mg?L?1;T为温度，℃;C [NH 4 + ?N] C[NH4+-N] 为氨氮浓度，mg?L?1。　　2 结果与讨论　　2.1 进水负荷对好氧颗粒污泥硝化性能的影响　　控制进水C/N=2，pH为8.0左右，氨氮浓度为100~500 mg?L?1，COD浓度相应为200~1 000 mg?L?1。启动运行至42 d 左右，逐步提升负荷过程中污泥有机物去除和氮转化性能变化，结果如图2所示。　　第1~32天, 进水氨氮浓度和负荷分别从100 mg?L?1和0.4 kg?(m3?d)?1逐级提升至300 mg?L?1和1.2 kg?(m3?d)?1过程中，反应器氨氮去除率在90%以上，COD去除率在80%以上。对于性能良好的好氧颗粒污泥，进水有机物和氨氮浓度快速提升，出水亚硝酸盐浓度逐步提高，亚硝酸盐积累率达到85%以上，这与WU等[11]研究好氧颗粒污泥处理C/N为2的废水结果相似。这一实验结果表明，亚硝化颗粒污泥放置1个月后重新启动，性能快速恢复，并没有出现显著的滞后期。

硝化过程受氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)2类硝化菌的控制，主要利用AOB和NOB生理机制和动力学特征上的差异，抑制NOB，使AOB成为优势菌群，将反应控制在亚硝化阶段。温度、pH、DO、碱度、氮负荷等诸多环境因素，都可对AOB和NOB产生不同影响。相对于NOB，AOB在较低的DO环境条件下，具有更强的氧亲和力，有利于实现亚硝化。本研究中控制曝气量为2.5 L?min?1，DOzui低值在2.0 mg?L?1以上，但由于好氧颗粒污泥同步去除有机物和氨氮，颗粒污泥表面富含大量由异养微生物产生的EPS，加上颗粒污泥特定的空间结构，在颗粒纵深方向氧的传质受限，使亚硝酸盐氧化菌NOB受到抑制，产生亚硝酸盐积累。实验结果表明，整个过程中出水硝酸盐浓度极低，亚硝酸盐累积率均在90%以上，表现出良好的亚硝化性能。这主要是由于颗粒污泥在氨氮和有机物浓度快速提升情况下，异养菌增殖导致EPS升高，DO在颗粒污泥中传质梯度为亚硝酸盐积累创造有利条件。据报道，氨氮浓度提高对亚硝酸盐氧化菌造成的抑制作用大于其对氨氧化菌的影响，同时异养菌的增殖进一步削弱了亚硝酸盐氧化菌结合溶氧的能力。厌氧氨氧化对进水底物要求严格，而众多高氨氮废水中缺乏亚硝酸盐基质，因此，这在很大程度上限制其应用，具有亚硝化性能的颗粒污泥有望解决这一难题。好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能，有利于截留微生物，易富集功能性微生物，再加上特定的空间结构，微生物种群丰富，耐冲击能力强，占地面积小，运行维护费用低，往往用于高浓度有机废水、高含盐度废水及多种工业废水处理。当然，好氧颗粒特殊的空间结构，能有效截留生长缓慢的自养微生物，也有利于不同功能脱氮微生物的富集，可实现特定的氮转化和亚硝酸盐积累。　　本研究探索好氧颗粒污泥部分硝化性能快速提升方法以及运行参数如负荷、pH、进水C/N关键性因子对部分亚硝化性能的影响, 探索以好氧颗粒污泥实现稳定亚硝化为厌氧氨氧化提供理想基质的可能性，为新型脱氮工艺处理低C/N比、高氨氮废水提供技术参数和理论指导。　　本实验所用装置为圆柱形SBR(sequencing batch reactor)，内径为7 cm，高度140 cm，高径比为20，运行过程中实际有效容积为4 L。运行过程中排水比为50%，单周期进水量为2 L。如图1所示，反应器底部设置曝气装置，为污泥系统提供溶解氧和剪切力，用流量计控制曝气量为2.5 L?min?1，表面上升流速约为1.1 cm?s?1。反应系统运行通过时间程序控制器实现反应过程的自动控制，单周期为3 h，5 min 进水，170 min 反应，5 min 沉降、排水和闲置。通过水浴缸控制温度为(30±2)℃，HRT为6 h。各阶段运行状况如表1所示。　　1.2 实验用水与接种污泥　　原水为人工配制的模拟废水，其中以氯化铵为氮源(100~500 mg?L?1，以N计)、乙酸钠为碳源(200~1 400 mg?L?1，以COD计)，使用碳酸氢钠调控进水pH为7.0~8.0。接种污泥来自于实验室培养具有亚硝化性能的好氧颗粒污泥，进水C/N为1，进水氨氮浓度300 mg?L?1，容积负荷为1.02 kg?(m3?d)?1的条件下运行，出水COD和NH4+-N去除率均在90%左右。颗粒污泥平均粒径为2~2.5 mm。接种时，污泥放置1个多月，颗粒污泥平均粒径为2~2.5 mm，表面呈黑灰色。在SBR中接种沉降后浓缩的好氧颗粒污泥700 mL左右，加水至有效容积为4 L后，反应器内污泥浓度为5.09 g?L?1。

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