论文导读:：低溶解氧条件下。发现A/OSBR系统低DO条件下。对比考察城市生活污水中污染物的去除效果。去除效果。
论文关键词：低溶解氧，A/OSBR，污染物，去除效果
1引言
活性污泥法中，曝气主要起供氧和扰动混合的作用。曝气提供的氧被污水中的活性微生物用来氧化有机物并合成细胞。反应器中的溶解氧 (DO)浓度是活性污泥法的重要运行参数 。当曝气池中DO浓度偏低，好氧微生物不能正常生长和代谢，导致出水水质不达标；当DO浓度过高，不仅曝气能耗增加，而且活性污泥的活性也会降低。一般情况下要求曝气池中DO不低于 2mg/L，但在实际工程中却常常会出现曝气强度过高的情况。
有研究发现通过有效手段将DO控制在较低的适当水平，不影响微生物的正常生长和有机物的代谢，仍然可保持良好的出水水质[1-3]。本文通过控制平均溶解氧（DO）浓度保持在1mg/L和2mg/L左右的条件下，对比考察城市生活污水中污染物的去除效果。
间歇式活性污泥法(以下简称SBR工艺)，由于其较高的处理效率，较少的基建投资和脱氮除磷功能，在污水处理中得到广泛应用[4-7]。本试验采用A/O运行方式的SBR工艺进行研究。
2 试验材料和方法
2.1试验用水来源和水质
实验采用哈尔滨工业大学家属楼生活污水，活性污泥取自哈尔滨文昌污水处理厂，实际生活污水水质成分详见表1。
表1 实验用水水质
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水质参数
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浓度范围
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pH值
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6.5-8.2
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COD (mg/L)
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300-400
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NH4+-N (mg/L)
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40-50
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PO43-P (mg/L)
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2-4
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2.2 试验装置和方法
SBR反应器由有机玻璃制成，上部为圆柱形，下部为圆锥体环境保护论文，试验装置图如图1所示，反应器高为700 mm，直径为200 mm，总有效容积为12 L，排水体积为3 L，充水比为0.25。在反应器壁的垂直方向设置一排间隔为10 cm的取样口，用于取样和排水。底部设有放空管，用于放空和排泥。在反应器下方设置曝气砂头，由转子流量计调节曝气量。pH、DO、ORP（氧化还原电位）探头置于反应器内，在线监测各个指标的变化期刊网。试验期间温度稳定在25±1℃之间。
图1试验装置图
Fig. 1 Schematicdiagram of experimental equipment
本实验采用缺氧/好氧(A/O)的运行方式，试验共运行5个月，共400个周期。每天运行3个周期，每周期为8 h，分别为瞬时进水、缺氧搅拌0.5 h、好氧曝气2.5h、沉淀2 h、其余时间为排水和待机。好氧末期排放一定体积的混合液，控制系统的污泥龄在10 d-15 d，MLSS控制在2500 mg/L -3000 mg/L。
2.3 检测分析项目
COD采用5B-3型COD快速测定仪测定；NO3--N采用麝香草酚分光光度法；NO2--N采用N-（1-萘基）-乙二胺光度法；NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法；MLSS、SS采用滤纸重量法；PO43--P采用钼酸盐分光光度法；DO和温度用WTW inoLab Oxi level2实验室台式仪在线检测；微生物相分析采用OLYMPUS BX51/BX52光学显微镜观测。
3 实验结果和分析
3.1 COD去除效果
COD是污水处理中用于反映污水中有机物含量的综合指标，低DO条件下和正常DO条件下COD去除效果如图2所示。典型周期内A段COD浓度迅速下降，这主要是由于系统的稀释作用，同时在A段新加入的污水为反硝化过程提供碳源。
低溶解氧条件下，尽管平均DO浓度较低，仅为1mg/L，但是对比正常DO条件下系统COD去除效果差别很小，甚至在典型周期内平均DO=1mg/L时COD去除效果比正常DO浓度下的去除效果更好。如图2所示。
当平均DO=2mg/L时，随着反应时间的延长，COD浓度逐渐下降，当曝气2.5 h后，出水COD稳定在50 mg/L左右，系统COD去除效率可稳定保持在85%~88%之间。而当平均DO=1mg/L时，系统曝气2.5 h后出水COD基本可以保持在40mg/L左右。系统COD去除效率可稳定保持在87%~91%之间。低DO情况下COD去除效果略微高于正常溶解氧去除效果，在各时间段内COD出水浓度同比降低4%~15%。可见在DO平均浓度较低的情况下（DO=1mg/L时），系统对COD的去除能力有一定提高，出水水质COD更低。
图2高低DO条件下典型周期内COD随时间变化曲线
Fig.2 The CODremoval effect with normal and low DO
3.2 氨氮去除效果
实验中对比考察了正常DO（平均DO=2mg/L）和低DO（平均DO=1mg/L）条件下氨氮的去除效果，如图3所示。当平均DO=2mg/L时，当曝气2.5 h后环境保护论文，出水氨氮稳定在1~2 mg/L左右，系统氨氮去除效率可稳定保持在95%左右。而当平均DO=1mg/L时，系统曝气2.5 h后出水氨氮基本可以保持在5mg/L左右，系统COD去除效率可稳定保持在90%左右。低DO情况下氨氮去除效果低于正常溶解氧去除效果，在各时间段内氨氮出水浓度同比高15%~30%。可见在DO平均浓度较低的情况下（平均DO=1mg/L时），活性污泥对氨氮的去除能力有一定降低，出水氨氮有一定升高，但出水氨氮浓度仍然可保持在5mg/L左右。 
图3 高低DO条件下典型周期内氨氮随时间变化曲线
Fig.3 The ammonia nitrogen removal effect withnormal and low DO
在好氧段，尽管SBR反应器长期处于低DO运行状态，在进水氨氮浓度保持在40mg/L~50mg/L时，活性污泥系统仍然可以保持比较高的硝化效率，平均氨氮去除率可达90%，SBR工艺中，影响氨氮去除效果的因素主要有进水COD和氨氮负荷、HRT、SRT、DO等因素。Hanaki等研究认为[8]，在低溶解氧的条件下，尽管有机物氧化菌对硝化菌有抑制作用，但是由于氨氮氧化菌的增殖速率加快了1倍，补偿了DO降低所造成的活性下降，因而系统的氨氮去除效果仍然比较高。
3.3 亚硝酸盐氮和硝酸盐氮污染物的变化
实验中对比考察了正常DO（平均DO=2mg/L）和低DO（平均DO=1mg/L）条件下亚硝酸盐和硝酸盐污染物浓度的变化，如图4所示。
从图4中可看出，好氧段正常DO条件下，硝化反应进行较为顺利，在反应结束时，硝酸盐浓度较高，亚硝酸盐累积率为13%。好氧段低DO条件下，由于溶解氧浓度的限制，硝化反应速度较慢，在反应结束时，亚硝酸盐浓度较高，亚硝酸盐累积率为37%。
通过氮平衡分析，发现A/OSBR系统低DO条件下，存在较为明显的同步硝化反硝化现象。以往的部分研究表明，同步硝化反硝化均是在较低的DO浓度条件下发生的，本实验的平均DO浓度在1mg/L环境保护论文，因此在试验过程中考察氨氮氧化速率、NOX-N 生成速率以及相应的实时DO浓度，如图5所示。
 
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