毛 霖，荆 黎

（重庆远达烟气治理特许经营有限公司 科技分公司，重庆 401122）

短程硝化-反硝化技术是指废水中NH3-N先氧化为、随后经反硝化作用直接转化成N2，该技术省去了到硝态氮的转化过程，可降低反应中消耗的能量，弥补我国城市生活污水碳源不足的特点[7]，但该技术反应条件极为苛刻且反应不稳定，需实时监测各阶段出水水质，目前，主要通过控制污泥泥龄、水体水温、溶解氧浓度、pH值等使系统中达到更多的硝酸盐积累[8-10]。关于短程硝化-反硝化技术在水处理中应用方面的研究较多，如张周[11]等通过短程硝化-反硝化技术在3种不同C/N比废水中对NH3-N和COD的去除率；张磊[12]等认为在反应中添加磁场，能加速反应的启动，增加系统中亚硝酸盐的积累；张周[13]等探讨了该技术在垃圾渗滤液对各污染物去除效果。

本文拟在SBR（序批次活性污泥法）反应器通过控制反应条件先实现厌氧/好氧的交替环境，探讨该技术在不同阶段废水中的除磷特性、反硝化特性以及COD去除特性，研究结果可为进一步揭示短程硝化-反硝化技术去除废水污染物机理提供理论参考。

1 实验部分

1.1 试验装置

本实验短程硝化反硝化工艺流程见图1，试验在室内恒温进行，其中短程硝化-反硝化（DPR-SNED）反应器在SBR装置内进行，SBR装置的有效体积为15L的敞口圆筒有机玻璃构成，SBR装置在不同层位设有启样口、装置运行时维持搅拌速度为80r·min-1，反应周期为100d，采用两种方式运行，1～60d采用厌氧/低氧方式运行（每天循环运行4次，每次厌氧时间为180min、低氧时间为150min），61～100d采用厌氧/缺氧/低氧方式运行（每天循环3次，每次厌氧时间180min、缺氧180min、低氧120min），两阶段其他控制条件一致（排水比3∶8、水力停留时间14.6h、溶解氧（DO）浓度0.5～1mg·L-1）。

图1 短程硝化-反硝化工艺流程Fig.1 Short-path nitrification-denitrification process flow

1.2 材料和仪器

试验所用污泥全部取自市污水处理厂二沉池中污泥，该污泥驯化较好，SBR装置接种后污泥中MLSS约为2500mg·L-1，SV%约为30%；试验用水取自市污水厂进水口废水（即格栅前废水），水质情况如下：COD 185～327.4mg·L-1、PO-4-P 2.5～9.3mg·L-1、40.5～68.4mg·L-1、0.2～1.1mg·L-1、0.1～0.8mg·L-1，每5d取样分析1次，分析废水中COD、NH3-N、、DO、pH以及污泥中MLSS含量，各参数检测时严格按照有关规定方法进行。

MRO400 SBR型反应器（昆山复希工程技术有限公司）；RB12型蠕动泵（上海浦东天本离心机械有限公司）；MHI203型恒定泵（上海鼎念机械有限公司）；HBT80型搅拌泵（湖南民和重工机械有限公司）；VT3型紫外可见分光光度计（屹谱仪器制造（上海）有限公司）；G1218 DO型测定仪（安莱立思有限公司）；22KW搅拌器（宜兴市隆源机械有限公司）；Focmag3012型流量计（华海仪表有限公司）；SP801-D型COD快速测定仪（瑞鑫科技仪器有限公司）。

1.3 计算方法

本文所研究的污染物去除率计算方法如下：

式中 η：污染物去除率，%；C0：试验初期水体中各污染物浓度，mg·L-1；C1：每次取样时水体中污染物浓度，mg·L-1。

2 结果与讨论

2.1 DPR-SNED各阶段P含量变化情况

每隔5d分析装置内进水段、出水段、厌氧阶段后期、缺氧阶段后期P含量以及装置内P的去除率，绘制变化曲线图，结果见图2。

图2 装置内P含量随运行时间变化情况Fig.2 Changes of phosphorus content in the device with operating time

3)Mann-Kendall突变检验显示,环太湖地区各站点气温突变年较为接近,但仍存在先后,且各站均表现为气温由低向高的突变,突变年发生在1992年前后,与有关研究结果较吻合(李国栋等,2013)。环太湖地区基本上都在20世纪80年代初发生了降水的突变现象,与全球的降水突变一致(宋燕和季劲钧,2005)。由于环太湖地区各站仍存在降水突变发生先后的差异,这可能与各地区城市化发展程度有关(郭凌曜,2009)。

2.2 DPR-SNED各阶段NH3-N含量变化情况

进水段、出水段、厌氧阶段后期、缺氧阶段后期NH3-N含量以及装置内NH3-N的去除效果见图3。

图3 装置内NH3-N含量随运行时间变化情况Fig.3 Changes of ammonia nitrogen content in the device with operating time

由图3可知，0～60d进水中，NH3-N浓度在42～68.4mg·L-1范围内波动；该阶段厌氧末期NH3-N在15.6～38.2mg·L-1范围内变化，在整个时间段内NH3-N波动都没有明显的规律；前30d出水NH3-N虽有升有降、但大致还是呈下降趋势，至第30天出水NH3-N降低至0.2mg·L-1，随后的30d NH3-N含量均在0.2mg·L-1以下，说明该阶段装置内已经具有较好的NH3-N去除性能；第0～30天NH3-N去除率大致也是逐渐增加，由最初的55.8%增至98.4%，第30天后NH3-N去除率一直在98%以上；

60～90d，此时装置已经是厌氧/缺氧/低氧交替运行的环境，进水中NH3-N浓度在41.2～68.1mg·L-1范围内波动；缺氧末期的NH3-N（61～90d）含量较为稳定，一直稳定在15mg·L-1左右，厌氧末期的NH3-N含量虽有波动、但波动较为平缓，在19.2～34.6mg·L-1范围内变化；这个阶段出水NH3-N一直稳定在0.2mg·L-1以下，NH3-N去除率也在98%以上。

2.3 DPR-SNED各阶段COD含量变化情况

进水段、出水段、厌氧阶段后期、缺氧阶段后期COD含量以及装置内COD的去除效果见图4。

图4 装置内COD含量随运行时间变化情况Fig.4 Changes of COD content in the device with running time

由图4可知，0～60d进水中COD浓度在146.3～327.4mg·L-1范围内波动；该阶段厌氧末期COD大致逐渐减少，由最初的92.6mg·L-1减少至第60天的27.3mg·L-1；出水COD变化趋势与厌氧末段变化趋势类似，也是逐渐减小；这阶段的去除率大致也是逐渐上升的，去除率在第60天时达到该阶段的最大值85.08%。

60～90d，进水中COD浓度在194.6～325.4mg·L-1范围内波动；缺氧末期的COD（61～90d）含量较为稳定，一直稳定在30～40mg·L-1范围内变化，该阶段出水COD浓度、厌氧末期COD浓度、缺氧末期COD浓度三者变化趋势大致一致，浓度都在20～40mg·L-1范围内变化；该阶段COD去除率一直稳定在85%以上，去除率最高达到91.3%。

2.4 DPR-SNED各阶段脱氮特性

图5 装置内含量及TN去除率变化情况Fig.5 Changes of nitrate nitrogen,nitrous nitrogen content and TN removal rate in the device

3 结论

为研究短程硝化-反硝化技术处理城市污水时水力特性，本文以城市污水厂的生活污水以及污泥为试验原料进行了100d试验、在SBR装置中分时段的构建了厌氧/低氧、厌氧/缺氧/低氧两种环境条件，分析了各时段装置内、NH3-N、COD浓度及去除率、出水、TN变化情况，结果表明：当初始厌氧条件在180min以上时，60d内可完全启动短程硝化-反硝化工艺，并且出水中浓度在0.5mg·L-1以下、COD浓度在30mg·L-1以下、NH3-N浓度在0.2mg·L-1以下，及NH3-N去除率都在90%以上，COD去除率在85%以上。