对国内污水处理在Carrousel氧化沟同步硝化反硝化的运行条件的研究外文翻译资料

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对国内污水处理在Carrousel氧化沟同步硝化反硝化的运行条件的研究

刘艳春，石汉昌，夏兰，石慧明，沈同刚，王志强，王干，王英哲

摘要

这个研究是在同步硝化反硝化的运行条件和氧化沟（OD）的沟渠不需要特殊的缺氧池的基础上进行实验的，在实验室以实际生活污水做中等规模的试验。影响运作模式研究的因素有污泥负荷和进水温度，成分比例，水力停留时间（HRT）、溶解氧（DO）等。结果表明，最理想的数据输出（ODO）现象的主要是由污泥进水负荷与温度决定的，高TCOD和NH₃–N和较短的水力停留时间可以提高同步硝化反硝化的发生。一种新的运营模式提出了通过同步硝化反硝化 HRT4–6 h，这样可以取得了较高的去除效率为60–70%，出水总氮、氨氮–氮和总氮的浓度分别低于5和15毫克/升。

1.介绍

我国地表水体中出现了严重的富营养化，这就使得去除废水中的氮化合物变得日益重要。脱氮的一种新的方法称为同步硝化反硝化（在时间和空间上具有恒定的条件下），是近年来才被报道出来的(Rittman and Langeland, 1985; Munch et al., 1996; Fuerhacker et al., 2000; Holman and Wareham, 2005)。对氧化沟经常有显著影响(Hao et al., 1997; Gao et al., 2006)。通常在氧化沟中，沿沟的空间缺氧区的不同点调整曝气产生；而高内循环流人混合白酒类交替好氧和缺氧条件下，在表面和在沟里，存在着明显的优势。

主要的物理解释是，由于浓度梯度扩散对微生物絮团所带来的局限，(Puznava et al., 2000)。在生物絮凝过程中研究和分析的基本概念是基于微生物的聚集创建一个氧浓度梯度，使好氧和缺氧条件下可以建立一个反应堆。在这些条件下，消化细菌和脱氮剂可以在履行相关生物转换。同步硝化反硝化发生在微氧区内的氧化沟生物絮凝，反硝化作用应归因于微缺氧层体(Rittman and Langeland, 1985; Hao et al., 1997)。氧化沟中活性污泥显示在缺氧、好氧区有絮状颗粒 (Holley, 2003; Li and Bishop, 2004)。

以前的一些研究已经对同步硝化反硝化内活性污泥絮凝的过程进行了描述。混合浸泡类污染物浓度与氧的利用有关，它直接影响活性污泥絮体内部的氧渗透(Andreadakis, 1993; Holley, 2003)。絮凝体的剪切，或减少絮体大小，被认为是不利于颗粒在缺氧区的存在，当平均粒状物大小从80减小到40lm时，同步硝化反硝化高速搅拌去除氮的量从52%减少到21% (Pochana and Keller, 1999)。大多数以往的研究进行检查COD，NH₃- N，都是在做SBR过程中(Holman and Wareham, 2005)，使用这些观测得出微生物参与同步硝化反硝化过程的推论(Helen et al., 2003; Panswad et al., 2003; Donald et al., 2005)。然而，没有研究如何创造适宜的微环境，让絮体在一个单一的氧化沟系统中发生。

在用同步硝化反硝化转化活性污泥法中存在着许多冲突，如硝化和有机基质代谢过程的消耗，硝化与反硝化对氧浓度要求的冲突，和在好氧区消耗COD与反硝化所需的有机基质。氮去除的程度，可以归因于缺氧区内絮凝是做剖面内絮体有关，与有机基质在絮体的转化随混合浸泡类污染物浓度的变化。DO浓度、进水COD、总氮负荷，水力停留时间是在混合浸泡类污染物浓度变化的关键因素。本研究的目的是了解和分析不同控制条件的相互作用，建立不同的最佳操作条件和操作模式的发生，提高单个氧化沟反应器脱氮效率的反应堆。研究不同控制条件的影响，进行了一系列的实验，如DO浓度、温度、进水污泥氨和TCOD负荷、水力停留时间和TCOD /N比，其目的是研究在确定的条件，进水波动下，同步硝化反硝化的影响机制，并寻求可能的技术和新的业务模式来提高氮的去除。

2.方法

2.1 整体性能

两个典型卡鲁赛尔氧化沟的探讨过程。在一个实验室规模的氧化沟中研究在不同控制条件下的影响。实验室规模的沟建在清华大学的实验室中，中试规模的沟建在合肥市zhuzj污水处理厂。图1a是实验室沟示意图。实验室规模的卡鲁赛尔氧化沟是一个完全混合反应器，与源源不断的混合液流入沟内。混合液的水平流速平均控制在控制在0.06米/秒，这是以前由粒子测速纯水检查示踪试验测定。两个表面曝气机安装在沟渠的两端。本实验室的工作体积为102升（长度为736毫米，宽度为300毫米，深度为350毫米）。检测溶解氧量是用工溶氧仪(YSI-58)，做调节是由曝气器速度手动进行调整。在清华大学附近的一个居民区的排水系统收集的饲料废水。对进水的影响进行了总结在表1。

图1 Carrousel氧化沟的结构示意图 （a）实验室和（b）中等规模

表1 实验室规模试验的原生活污水特性

半工业规模的卡鲁赛尔氧化沟旨在提高不同入口下同步硝化反硝化的发生。图1b显示沟渠中流动方向的示意图和不同模式的影响。中等规模的卡鲁赛尔氧化沟的工作体积为117立方米（长9.5米，宽3.6米，深1.1米）。在线检测是用溶氧仪（HACH sc-100），曝气器做的调节是通过手动调整运行方案和转速行。检测到国内污水的生活污水泵在中国合肥ZhuZJ污水处理厂。进水量在一个月内相对稳定。废水的特性列于表2。

表2中试规模试验原生活污水的特性

在2006年9月到2007年12月之间进行了实验，不同的操作条件和不同时期下的特点，如表3。

表3 氧化沟的运行条件

2.2 分析方法

污泥样品立即在5000转/分钟的离心机中离心10分钟，从经过检验的液体中去除微生物。日常分析的COD，NH₄-N、NO₃–N，NO₂-N、MLSS、MLVSS和污泥容积指数（SVI）均按标准方法进行（APHA，1995）。样品测定可溶性组件是立即使用0.45lm滤纸，过滤取样后冷却，以防止进一步反应。在整个操作的期间污泥沉降性能非常好，SVI值在54和92 mL／g，这导致了污水中的悬浮物浓度在4.7毫克/升， 20分钟后解决沉淀后的污泥。该系统MLVSS的平均量为1620 mg/L。TCOD去除率，根据平均传入371毫克/升，浓度在86%和94%。

3 结果讨论

3.1 在氧化沟中溶解氧对同步硝化反硝化的影响

一些研究指出，硝化和反硝化作用同时发生在溶氧较低的水平(Yoo et al., 1999; Jun et al., 2003; Trivedi and Heinen, 2000)。在好氧段硝化产生的硝酸盐可以扩散到内部的缺氧区，反硝化可以随着底物在深一点的地方发生絮凝。在影响硝化菌的诸多因素中，DO浓度是最重要的。相比之下，不同的浓度在某些负载情况下的结果如图2所示。结果表明，在实验室规模下，从1到3毫克/升，逐渐增加，对硝化和反硝化的影响显著。消化效率在一个小范围内（1.0-1.2mg/L）的现象，在设个过程中溶解氧对消化细菌的活性没有影响（Hanaki et al., 1990a,b),事实上硝化菌的转化只需需要很少的溶解氧。当溶解氧）1.2毫克/升时，硝化效率达到几乎100%。虽然据报道（wuhrmann，1963），溶氧值至少在2毫克/升是保持在废水生物处理的完整的硝化作用至关重要，一个类似的结果表明，溶氧值为1毫克/升或更多，似乎足以在帕斯维尔氧化沟中的硝化作用(Hao et al., 1997)。观察的结果应归因于低污泥负荷。结果表明，较低的拟合区间为1.0–1.2毫克/升，可以确保在氧化沟中的硝化作用。

一般来说，溶解氧的比浓度高于0.5 mg/L左右是抑制反硝化(Rittman and Langeland, 1985)。虽然作用机制尚不清楚，这是可承认的，在一个较高的溶解氧浓度下，反硝化菌可以切换他们的电子受体硝酸氧，从而停止反硝化。对反硝化效率的影响，如图2所示。反硝化的反硝化效率随增反硝化作用的增加而显著降低，且有一个转折点，说明脱硝效率的转变。在1.0-1.2mg/ L的范围内，反硝化作用的效率迅速下降，结果表明，在不完全硝化过程中，对反硝化作用的抑制作用更为显著。这种现象应该由较高比例的可生物降解COD的缺氧区中的絮

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