固定化活性污泥实现短程硝化反硝化处理畜禽废水

Posted 2023-01-13 活性污泥

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摘要：以畜禽废水为处理对象,通过分别控制水力停留时间(HRT)、溶解氧(DO)、pH值、温度和碳氮比(C/N)等影响亚硝化的主要单因子,以使固定化活性污泥颗粒实现短程硝化反硝化反应,在连续流运行模式下进行废水脱氮实验,实验结果表明,单因子HRT为10 h,溶解氧为4 mg/L,pH值为8.5,温度为30℃,碳氮比为10时,对TN和COD的去除率分别为81.98%、93.79%;87.32%、98.35%;83.82%、93.93%;85%、97%;85.37%、97.28%,达到了理想的去除效果。

近年来，随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约型的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业经济的重要组成部分，但是畜禽养殖业大力发展所带来的环境污染问题也日益严重，已成为普遍关注的社会问题。

固定化微生物技术（immobilized micro-organ-isms）是20世纪60年代直接从固定化酶技术发展起来的一项新技术。它是将特选的微生物固定在选证的载体上，使其高度密集并保持生物活性，在适宜条件下能够快速、大量增殖并且可以反复利用的生物技术。固定化微生物技术在处理氨氮废水中的主要优势：一是可以通过高浓度的固定细胞，提高硝化速率；二是固定化细胞的适应性强，抗冲击负荷，降低了硝化细菌对环境条件变化的敏感性；三是固定化细胞具有良好的操作稳定性，解决了菌体流失和固液分离的问题。因此，处理氨氮废水的细胞固定化新技术是强化生物硝化过程的有效手段，具有很大的潜在应用价值。

短程硝化反硝化生物脱氮的基本原理是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，直接进行反硝化。

短程生物脱氮技术具有低能耗、节省碳源、减少污泥产量、反应器容积小等优势。短程硝化标志是稳定且较高的亚硝酸盐的积累，即亚硝化率较高（其定量描述是NO2--N总硝态氮（NO2—N+NO3--N）之比大于50%）。影响亚硝酸盐积累的因素很多，可以通过调节温度、PH值和溶解氧等来实现。

以目前国内外发展趋势来看，大多包埋固定化技术针对单一菌和混合菌研究较多，且主要集中在对特殊废水处理等领域，例如古创等利用固定化技术包埋亚硝酸菌脱氮与同步除磷工艺研究中实现了短程脱氮。而对其他包埋体（如活性污泥）的研究相对较少。在运行方式上看，相关研究主要集中在SBR系统，研究内容包括颗粒污泥影响因素、特性和机理等方面，有关连续流运行模式研究报道也比较少。

本实验欲通过对普通活性污泥的固定化脱氮效果的研究，寻求更为经济实用的包埋脱氮途径。固定化活性污泥颗粒因具有较大的粒径，限制溶解氧和基质的扩散，可在颗粒表面及内部依次形成好氧_缺氧或厌氧的微环境，适合多种微生物生存，为生物脱氮除碳创造良好的条件，几年来成为废水处理领域的研究热点。本文通过固定化微生物脱氮技术利用固定化颗粒内部微环境的独特特点，在连续流运行模式下，控制其影响因素，以达到实现短程硝化反硝化目的，在除氮的同时，有机物也被同时同步去除，实现同时脱氮除碳。。

1实验装置及方法

1.1实验装置

采用在连续流运行模式下固定化活性污泥降解废水中氨氮的生物反应器，如图、所示。连续流反应器由有机玻璃柱制成，内径为80mm，高500mm，有效体积为2.4L，颗粒填充率约为10%，反应器进水由蠕动泵控制，从反应器底部连续进水，上部连续出水。

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