摘要：城市污水中碳源不足会导致脱氮除磷效果低下。根据传统的脱氮除磷理论，实际所需的C/N在4.0以上会有良好的脱氮除磷效果。传统脱氮除磷技术存在许多不足之处，例如自养菌和异养菌泥龄不同导致的矛盾、在厌氧段反硝化细菌和聚磷菌争夺碳源、产生的剩余污泥量较大等。同步亚硝化反硝化除磷技术则是亚硝化细菌（AOB）和以NO2-为电子受体的反硝化除磷细菌（NDPAOs）共同作用下，以PHB为碳源驱动亚硝化和反硝化除磷两生化反应同时发生，达到同步脱氮除磷且“一碳两用”的目的。
关键词：同步亚硝；反硝化除磷；低碳城市污水
一、实验部分
（一）实验装置
实验装置是由有机玻璃制成的A/OLA工艺反应。厌氧区有效体积13.8L，限氧区有效体积39L。3个区域侧壁均垂直设置4个取样口，底部设置放空管，用于取水及排水。好氧池设置曝气盘，采用气泵曝气，并通过转子流量计控制曝气量。二沉池底部接有回流管，通过蠕动泵将回流污泥送至前段的厌氧区。装置用电动搅拌机慢速搅拌，以提高固液混合程度，确保泥水混合均匀。
（二）污泥与进水
污泥取广州市某污水处理厂二沉池和硝化池污泥，分别在2个序批式活性污泥法反应器（SBR）中培养氨氧化菌（AOB）和以NO2-为电子受体反硝化聚磷菌（DNPAOs）。AOB的驯化：每天2个周期，每个周期曝气5h。将反应器内DO的质量浓度控制在0.3～0.5mg/L。经过90个周期（45d）的驯化，亚硝酸盐达到最大化稳定积累。以NO2-为电子受体的DNPAOs培养：按表1所示的方式，分4个阶段逐步投加亚硝酸钠，经过45个周期的驯化，成功富集具有良好释磷和反硝化除磷效果的NDPAOs。实验采用人工模拟低碳城市污水，以乙酸钠作为碳源、NH4Cl为氮源、KH2PO4为磷源，用MgSO4、CaCl2、FeSO4作为微量元素，用Na2CO3调节pH为7.0～8.5。模拟污水的COD为80～160mg/L，NH4+-N、TN、NO3--N、PO43--P的质量浓度分别为30～33.5、30.8～35.6、0.8～2.3、8.95～12.25。污水保存在不锈钢的水箱中，通过潜水泵将其送至反应器。
（三）分析方法
常规的分析项目包括COD和PO43--P、NH4+-N、NO3--N、NO2--N含量等，均采用相关标准进行[10]。PHB含量的测定采用气象色谱法[11]。污泥经过离心、冷冻干燥后，取适量放于耐热管中。分别投加2mL氯仿、2mL体积分数10%的硫酸的甲醇溶液、2mL质量浓度为50mg/L的苯甲酸的甲醇溶液。耐热管密封后，放入100℃的水浴锅中加热4h，取出耐热管冷却至室温，加入2mL去离子水震荡10min震荡后，静止1h。待溶液分层后，取下层有机相，并用无水硫酸钠干燥，然后进行色谱分析。色谱条件。安捷伦7080A-5975C气质联用仪（GC-MS）。色谱柱型号DB-1，30m×0.25mm×0.25μm。升温程序：100℃保持2min后以15℃/min速度升至160℃，保持2min，进样口温度为230℃，GCMS接口温度为230℃，MS离子质量扫描20～550。
（四）实验设计
第I阶段：A/OLA连续流装置中同步亚硝化-反硝化除磷的启动。将NDPAOs和AOB溶液按照体积比2：1混合后放入A/OLA连续流反应器中。运行过程中限氧池的DO的质量浓度维持在0.3～1mg/L，厌氧池和好氧池的污泥的质量浓度为2～3g/L，污泥龄为15d。HRT为14h，R为1.0。第II阶段：HRT的影响实验。设计HRT分别为7、10、14、17h，每个水平梯度各运行10d，检测其厌氧、限氧、二沉池水中的NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TP含量和COD，及污泥中PHB的含量。第III阶段：R的影响实验。在第II阶段得出的优化的HRT下，设计R分别为0.8、1、1.2、1.4，每个水平梯度各运行10d，检测项目和第II阶段相同。
二、结果与讨论
下图为为反应器启动阶段三氮和TN的变化情况。
A/OLA反应器中三氮含量随时间变化：
从上图中我们可以看出，出水NH4+-N含量一直保持较低水平，但启动初始17d内出水NO3--N含量较高，平均质量浓度为3.27mg/L，原因是污泥还没有适应低COD的进水，且系统也没有适应连续流的反应模式。反硝化速率跟不上亚硝化速率，导致剩余的NO2--N被污泥中少量的NOB氧化成NO3--N，同时在反应过程中会有部分NH4+-N直接进行全程硝化反硝化转化成N2。反应器运行至18d，出水NO3--N含量减少并趋于稳定，后期质量浓度基本能稳定在1g/L以下。TN去除率可以达到97.13%。在整个启动过程中，NO2--N的质量浓度基本维持在1g/L以下，原因是在好氧阶段NO2--N被作为电子受体进行反硝化反应，还有部分没被作为电子受体的会被NOB氧化成NO3--N，因此在整个运行过程中NO2--N的含量都比较低。反应器运行初期，TP的释放和吸收都比较低。初期系统中反硝化速率跟不上亚硝化速率，部分NO2--N被少量NOB氧化成NO3--N，导致没有足够的NO2--N作为反硝化除磷的电子受体，使得出水TP含量较高。但当系统开始逐渐适应低碳污水和连续进水后，厌氧TP的质量浓度能基本维持在17～20mg/L，最高可以达到20.4mg/L，此时吸磷能力开始逐渐增强，最终出水TP的质量浓度基本都能维持在0.5mg/L以下[1]。
结论
简而言之，HRT为7、10、14、17h的情况下，对系统脱氮效果没有显著影响。但过短或过长的HRT都会影响厌氧区NDPAOs合成PHB，导致反硝化除磷过程中胞内碳源不足，影响除磷效果。当R为1.4、1.2时，厌氧段中释磷受到影响。当R为0.8、1.0时，造成了二沉池不同程度的二次释磷。文章主要围绕连续流中亚硝化反硝化除磷同步发生的调控因子方面进行了分析，希望能给相关人士提供参考价值[2]。
参考文献
[1]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：中国环境科学出版社，2016.
[2]易丹，方茜，张可方，等.厌氧时聚-β-羟基丁酸酯（PHB）最大化积累的影响因子[J].环境工程学报，2015，9（1）：131-136.
论文作者:张振峰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第30期
论文发表时间:2019/1/9
标签：污泥论文; 浓度论文; 连续流论文; 碳源论文; 含量论文; 反应器论文; 质量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第30期论文;