【摘 要】开展了碳酸钠的小试实验，旨在考察碳酸钠药剂在不同的pH值下对污水脱氮的影响，通过多天的数据分析研究和小试实验，取得了一定的实验数据，达到了对氨氮的降解效果
【关键词】pH值；脱氮；实验；
随着污水排放标准的提高，污水处理厂对于总氮的去除难度越来越大，因此需要发散思维，集思广益，研究分析有可行性的脱氮工艺。根据上级领导安排，运管部组织开展了碳酸钠的小试实验，旨在考察碳酸钠药剂在不同的pH值下对污水脱氮的影响，通过多天的数据分析研究和小试实验，初步摸索了一定的实验数据，得到了相关结果，以下是小试实验的相关情况。
1、实验材料和准备
材料设备：小气泵（1台，含两个曝气头）、塑料桶（2个，5L）、碳酸钠药剂（固体配置成20%的液体药剂）
实验水样：SBR池进满水推流结束后水样、沉砂池水样
2、实验过程
2.1利用SBR池水样开展小试实验
第一天试验：取SBR池推流结束后曝气前的水样，分两个水样，水样1是有污泥的混合液，水样2是静置后取上清液，然后用碳酸钠调节两份水样的pH至9.5，用小气泵曝气，观察反应情况，以下是实验数据：（如表1）
从以上实验可以看出：
水样1：氨氮数据逐渐降低，曝气2h时就已降到1以下，硝态氮数据逐渐升高（数据误差较大，只看趋势），说明水样1开始曝气后，迅速开始了硝化反应；pH从9.5降到8.59，说明碳酸根碱度有消耗或者挥发分解。
水样2：氨氮数据逐渐降低，但下降缓慢，曝气21后才有超过50%的去除率，硝态氮数据逐渐升高，上升缓慢，硝态氮的升高与氨氮的降低在时间反应上基本同步；pH从9.5降到8.58，说明碳酸根碱度有消耗或者挥发分解。
氨氮+硝态氮去除率：水样1基本进行的是硝化反应，因此“氨氮+硝态氮”总数值应该没有降低，水样2经过21h的反应，“氨氮+硝态氮”数据有17.42%的去除，从理论分析，应该是水样2在pH9.5的环境下氨氮直接分解或者挥发。
结论：从水样1和水样2的实验数据看，可以得到以下实验结论：
pH9.5时，硝化细菌还具有很好的硝化反应活性，
pH9.5时，水样中的氨氮有一定的直接分解和挥发效果，即吹脱效果；
pH9.5时，硝化细菌的硝化反应速率快，吹脱分解反应速率慢。
pH逐渐降低，水样1从9.5降到8.59，水样2从9.5降到8.58。
第二天试验：取SBR池推流结束后曝气前的水样，分两个水样，水样3是有污泥的混合液，水样4是静置后取上清液，然后用碳酸钠调节两份水样的pH至10，用小气泵曝气，观察反应情况，以下是实验数据：（如表2）
从以上实验可以看出：
水样3：pH10时，经过22h的曝气反应，氨氮只从10降到了9.06，去除率很低，硝态氮上升，，“氨氮+硝态氮”数据前后变化不大，说明硝化细菌可能受到了抑制，吹脱效果基本没有，也受到了抑制。
水样4：氨氮降解较多，去除率36.34%，硝态氮上升，“氨氮+硝态氮”去除率17.94%，水样4无污泥，说明氨氮有一部分直接吹脱降解，一部分仍然有硝化效果，硝化细菌可能来自于水样中悬浮的少量污泥。
结论：从水样3和水样4的实验数据看，可以得到以下实验结论：
pH调到10时，硝化细菌受到抑制，硝化过程缓慢，当pH降到9.7以下时，有一定的硝化效果，
pH调到10时，水样4（无污泥）氨氮降解效率较高，去除率36.34%，“氨氮+硝态氮”去除率17.94%，说明有一部分氨氮转化为硝态氮（可能是水中残留污泥的硝化细菌引起的硝化反应），有一部分氨氮直接分解，
pH值逐渐降低，水样3从10降到9.06，水样4从10降到8.86。
总结：第一天和第二天的实验利用的是SBR池的污水，基本可以得出以下结论：
当pH超过9.5时，硝化细菌的活性受到抑制；
当污水中有污泥时，氨氮首先参与的是硝化反应，反应速率快；
碳酸钠药剂调到pH10的时候，氨氮直接挥发分解的吹脱效果好，当曝气时间达到8~22h时，“氨氮+硝态氮”总去除率可以达到17.94%。
2.2利用沉砂池出水进行实验
为提高实验水样的氨氮数值和减少污泥对氨氮的硝化反应，实验水样改为从沉砂池出水取样，以考察碳酸钠药剂对氨氮降解的影响。
第三天实验：取沉砂池污水，水样5是沉砂池污水加入SBR池的污泥，水样6是沉砂池污水不加污泥。（如表3）
第四天实验：取沉砂池污水，水样7是沉砂池污水加入SBR池的污泥，水样8是沉砂池污水不加污泥。（如表4）
从第三天和第四天的实验数据，可以看出水样5和水样7污泥中的硝化细菌受到抑制，反应速率很慢，这与上面的实验结果相同，水样6和水样8是直接取的沉砂池水样，从结果来看，氨氮去除率分别是57.26%和43.58%，“氨氮+硝态氮”去除率分别是45.95%和38.34%，去除率比第二天的实验结果要高，可能与氨氮浓度较高有关系。
结论：通过第三天和第四天的实验数据，可以得到以下实验结论：
污泥中的硝化细菌在pH10的环境下受到抑制；
当水样中无污泥时，氨氮直接参与的是吹脱分解，当时间达到8~22h时，pH10时的“氨氮+硝态氮”去除率可以达到38.34-45.95%。
第五天数据：取沉砂池水样进行实验，水样9通过碳酸钠调节pH至10，水样10通过碳酸钠调节pH至10.67（原计划调到pH11，但碳酸钠碱性较弱，药剂加入量过大仍然只能调到10.67，继续上调已无意义，成本太高）（如表5）
从以上实验可以看出，pH10.67的去除率较pH10时要高，说明pH越高对氨氮的吹脱降解效果越好。从第三天到第五天的实验数据也可以看出无污泥的情况下氨氮的去除率要比“氨氮+硝态氮”的去除率要高，有可能是进水中本身携带有硝化细菌参与了反应，也有可能有未知的其他因素促进了氨氮的硝化过程。
结论：通过第五天的实验数据，可以得出以下实验结论：
pH越高，氨氮的吹脱降解效果越好；
无污泥的情况下氨氮的去除率要比“氨氮+硝态氮”的去除率要高，有可能是进水中本身携带有硝化细菌参与了反应，也有可能有未知的其他因素促进了氨氮的硝化过程。
第六天实验：取沉砂池水样进行实验，水样11用碳酸钠调节pH至9，水样12用碳酸钠调节pH至9.5，再次考虑低pH值下的氨氮降解效果。（如表6）
从以上实验可以看出，pH9和9.5时的去除率较低，只有14.14%和13.41%，基本差不多。
3、实验结论
通过上述多天的实验结果，综合考察了碳酸钠药剂在不同pH值环境下有污泥和没有污泥的环境下对氨氮的降解效果，基本得出了以下实验结果：
pH达到10的时候，可以达到较好的氨氮直接吹脱挥发效果，随着pH的继续升高，效率更好；
有污泥的情况下，氨氮首先参与的是硝化反应，反应速率较快，氨氮的吹脱降解速率一般，需要达到8~22h，才能起到良好的反应速率；
当pH达到10时，“氨氮+硝态氮”的综合去除率约17.94-45.95%，平均去除率约32%；
当pH达到10时，通过近22h的曝气反应，pH值可以降到9以下，约8.7~9之间。
4、成本分析
通过小试分析药剂成本，碳酸钠药剂约1600元/吨，根据实验室结果：（如表7）
可以看出，当调节pH至10的时候，吨水成本是0.7元。
论文作者:徐燕京
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第16期
论文发表时间:2016/11/11
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