城市生活污水短程硝化的关键控制因素探讨

周佳鹏

（大庆油田水务公司南区污水处理厂，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

城市生活污水一直是城市水资源处理保护的终点项目，现阶段那我国主要使用生物硝化降解的方法完成城市污水除氮处理，处理中使用氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌两个菌种实现生物脱氮。但是在实际的应用过程中，由于城市生活污水处理规模大，实际处理工艺难以维持最佳处理温度，同时氨氧细菌培养难度高培养周期长等因素，导致生活污水处理压力较大。如何实现稳定短程的硝化反应，是环节城市污水处理压力的重要工作。污水的硝化处理中存在多种影响因素，如pH、温度、DO、FA、曝气量、重金属等等。其中pH和温度对城市污水短程硝化处理影响最大[1]。

1 材料与方法

1.1 试验装置

试验装置选择序批式活性污泥装置，装置结构如图1所示。

序批式活性泥短程硝化反应器通体由不锈钢材料制成，装置总高120cm、直径80cm，其中有效反应空间约为500L。单周期可以进行400L左右的污水处理量。罐体顶部安装搅拌器设备，罐体底部安装穿孔曝气装置，反应器外币安装有温控电热丝，可以根据反应需要进行温度调控。反应器还安装各类传感和检测设备，实现对温度、液面、pH、MLSS等数据进行实时检测[2]。

1.2 实验用水水质

为了确保实验的客观性，进行多点城市污水取样，并综合分析其污水成分，最终确定模拟生活污水的配置方案。各成分含量如下：

NH3-N=25～30mg/L、COD=150～200mg/L、BOD5=110～145mg/L、pH=7.1～7.2、NO3-N=0.03～0.30mg/L。

1.3 分析项目及测量方法。

水样分析项目的测定过程：NH3-N质量浓度的测量使用纳氏试剂光度法进行测量。NO2-N的质量浓度测量使用乙二胺光度法进行测量；NO3-N质量浓度说那个麝香草酚光光度法进行测量；DO质量浓度采用多功能溶解氧在线测定仪进行测定；COD采用5B-3型COD快速测定仪测定仪进行测定。

2 试验结果分析与讨论

2.1 温度对短程硝化启动及反应稳定性的影响

前文中已经提到温度对短程硝化反应效果和反应效率有直接的意向，本次实验再次证明了温度对硝化反应存在直接影响。在实验环境下，温度对硝化细菌的分裂反繁殖速度以及细菌在反应中参与的活跃度都存在直接影响。如图2所示。

根据实验中不同温度下三氮的变化曲线图可以得出结论，亚消化反应在25°时反应效率明显提高，并在30°时达到峰值，可以初步认定短程硝化反应最佳温度为25～30°。为了提高实验结果的客观性，进一步确定温度对NO2-N生成率的影响。在反应器趋于稳定后，通过温控设备调整反应器水温，分别对AOB和NOB菌种活性进行观察，根据曲线图可以看出，当温度超过25°时AOB、NOB菌种活性不断增加，在超过30°时继续增加水温，AOB菌种活性持续增强值36°，NOB菌种在水温超过30°后其活性受到了一定的抑制。

2.2 pH对短程硝化的启动及稳定性影响

pH是生物脱氮反应中另一个重要的环境参数，pH值对硝化反应的影响主要体现在下述两个方面。其一，AOB菌种与NOB菌种虽然在反应中作用接近，但两个菌种对反应环境的pH值有着截然不同要求。根据实验结果，AOB菌种在7.0～8.5的pH值的环境下最为活跃，NOB菌种在6.0～7.5的pH值环境下最为活跃，可以看出两个菌种对反应环境pH值要求在7.0～7.5时存在重合；其二，污水中处于游离状态的氨浓度与污水pH值有直接影响，二游离状态的氨浓度对亚硝化细菌的活动性存在影响[3]。上述两个原因决定pH值对硝化反应存在直接影响。实验结果如图3所示。

从图3中可以看出，当反应pH值处于8.0、8.5时，短程硝化反应均稳定高效。NO2-N积累氯为90%左右，NH3-N去除率接近99%，效果十分理想。但伴随实验进程的不断推进型，在维持pH为7.5的条件下稳定运行10天之后，反应器出水的NO3-N呈现逐渐上升趋势，到第15天，系统出水NO2-N浓度降至10mg/L以下，NO3-N浓度则升高至9.5mg/L左右。说明在长期运行中，反应器中优势菌种在反应中逐渐占据了主导地位，主体反应向完全硝化发展，短程硝化系统全面崩溃，可见7.5OPH环境下，不利于短程硝化亚硝酸亚的积累。

2.3 PH调节药剂的选择

在前文的实验结果分析中可以确定，反应环境的PH值对城市污水短程硝化的稳定性有直接影响，因此在城市污水的短程硝化处理过程中，应使用对应的方法与添加剂对反应PH值进行人为的干预控制，从而实现更为理想的反应结果。实验中对于PH值调节使用的调节剂进行了试验。本次实验一共选择了三类药剂进行对照实验。其中NaHCO3为药剂A、NaOH和NaN-CO3的混合制剂为药剂B、NaOH为药剂c。为了降低实验中其他因素的对实验结果的影响，PH值和温度、曝气量均设定为短程硝化反应的最佳区间，其中pH为8.0、温度为30°、曝气量为1.5L气/L水。

根据实验结果，药剂的添加方式、种类及顺序对系统运行有很大的影响。首先药剂投放类型以及投放数量对pH值的变化趋势有直接的影响，而PH值的变化趋势会影响AOB菌种和NOB菌种的增值速率。因此药剂的使用应根据实际的反应情况进行选择和添加。