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倒置A2/O工艺对生活污水生物脱氮运行条件及效果研究水是人们生活中不可缺少的东西，它直接关系到人们的日常生活，还是农业、工业、水产和各种生产的重要资源。
随着工农业生产和城市建设的发展，人口的增长，人民生活水平的提高，用水量和污水排放量都大幅度增加，由于大量的工业废水和生活污水排入河流水体，使水环境质量严重恶化、地表水和地下水受到不同程度的污染，加之节约用水和水源保护还存在着一定的问题，致使水资源形成数量不丰，水质恶化的严重局面，制约着国民经济持续稳定发展和社会的安定。
由于水体富营养化问题加剧，60年代以来，生物脱氮除磷工艺受到重视，先后开发了SBR和ICEAS序批法、AB法、氧化沟、厌氧-好氧（A1/O）和缺氧一好氧（A2/O）组合工艺。
因此选择合适的污水处理方法缓解用水危机以成为目前亟待解决的问题。
通过短时厌氧环境的生化特性、厌氧/缺氧环境倒置效应和小型系统平行对比试验，较系统地研究了倒置A2/O工艺的原理和工艺特点，在本次的毕业设计中采用实验的方式测算出其条件和效果。
本文就生活污水为研究对象，在传统A2/O工艺的基础上进行改良，将缺氧段和厌氧段互换位置成为倒置A2/O，并且控制运行条件来实现短程硝化-反硝化，并且探讨各种因素对此工艺的影响，对工艺参数进行研究分析其规律[1]。
在倒置A2/O工艺参数沿程变化研究中发现，当好氧区溶解氧浓度存在梯度变化时，其中发生了好氧反硝化反应，其对出水硝态氮的浓度有着明显的影响。
在本文的最后通过倒置A2/O工艺与常规A2/O工艺的对比实验，从技术和经济两方面说明了倒置A2/O工艺的优越性；并对倒置A2/O和传统A2/O两种工艺中相关工艺参数沿程变化的差异进行了比较分析研究。
1.1 水体中氮主要来源、危害及其控制水是我们人类所共有的、有限的资源。
大气中的水分变成雨水降到地表，其中一部分蒸发或者渗入地下，而大部分泄入江河，流到大海，再通过江、海、河、湖返回大气中，形成完整的大自然水循环体系。
生活污水同步硝化反硝化脱氮研究一、本文概述随着城市化进程的加速和人口规模的不断扩大，生活污水的处理和脱氮问题日益凸显，成为环境保护领域的重要研究课题。
其中，同步硝化反硝化（SND）作为一种高效、节能的脱氮技术，受到了广泛关注。
本文旨在探讨生活污水同步硝化反硝化脱氮的研究现状、影响因素、技术优化以及实际应用前景，以期为生活污水的有效处理和氮素减排提供理论支持和实践指导。
本文将对同步硝化反硝化脱氮的基本原理进行介绍，阐述其在生活污水处理中的应用优势及限制因素。
通过综述国内外相关研究成果，分析影响同步硝化反硝化脱氮效果的关键因素，如微生物群落结构、环境条件、碳源种类等。
在此基础上，探讨如何通过技术优化和创新，提高同步硝化反硝化脱氮的效率和稳定性。
结合实际案例，分析同步硝化反硝化脱氮在生活污水处理中的实际应用效果，展望其未来的发展前景和研究方向。
通过本文的研究，旨在为生活污水的脱氮处理提供科学依据和技术支持，推动相关领域的技术进步和可持续发展。
二、同步硝化反硝化脱氮技术的研究进展随着环境保护意识的提高和污水处理技术的发展，同步硝化反硝化脱氮技术（SND）作为一种高效、节能的污水处理方法，受到了广泛关注。
近年来，关于SND技术的研究进展主要体现在反应机理、影响因素以及工艺优化等方面。
在反应机理方面，研究者们通过深入探究SND过程中微生物的群落结构、代谢途径以及电子传递链等关键要素，揭示了SND技术的生物学本质。
这些研究不仅为SND技术的应用提供了理论基础，也为后续的优化和改进提供了方向。
在影响因素方面，温度、pH值、溶解氧浓度、碳氮比等因素对SND过程的影响得到了广泛研究。
通过调控这些因素，可以有效地提高SND技术的脱氮效率。
例如，适当提高反应温度可以加速微生物的代谢活动，从而提高SND速率；而控制适当的溶解氧浓度则可以避免硝化和反硝化过程之间的竞争，实现两者的协同进行。
在工艺优化方面，研究者们通过改进反应器结构、优化曝气方式、引入外源碳源等手段，不断提高SND技术的处理效果和运行稳定性。
倒置A2/O工艺对生活污水生物脱氮运行条件及效果研究引言水是人们生活中不可缺少的东西，它直接关系到人们的日常生活，还是农业、工业、水产和各种生产的重要资源。
随着工农业生产和城市建设的发展，人口的增长，人民生活水平的提高，用水量和污水排放量都大幅度增加，由于大量的工业废水和生活污水排入河流水体，使水环境质量严重恶化、地表水和地下水受到不同程度的污染，加之节约用水和水源保护还存在着一定的问题，致使水资源形成数量不丰，水质恶化的严重局面，制约着国民经济持续稳定发展和社会的安定。
由于水体富营养化问题加剧，60年代以来，生物脱氮除磷工艺受到重视，先后开发了SBR和ICEAS序批法、AB法、氧化沟、厌氧-好氧（A1/O）和缺氧一好氧（A2/O）组合工艺。
因此选择合适的污水处理方法缓解用水危机以成为目前亟待解决的问题。
通过短时厌氧环境的生化特性、厌氧/缺氧环境倒置效应和小型系统平行对比试验，较系统地研究了倒置A2/O工艺的原理和工艺特点，在本次的毕业设计中采用实验的方式测算出其条件和效果。
本文就生活污水为研究对象，在传统A2/O工艺的基础上进行改良，将缺氧段和厌氧段互换位置成为倒置A2/O，并且控制运行条件来实现短程硝化-反硝化，并且探讨各种因素对此工艺的影响，对工艺参数进行研究分析其规律[1]。
在倒置A2/O工艺参数沿程变化研究中发现，当好氧区溶解氧浓度存在梯度变化时，其中发生了好氧反硝化反应，其对出水硝态氮的浓度有着明显的影响。
在本文的最后通过倒置A2/O工艺与常规A2/O 工艺的对比实验，从技术和经济两方面说明了倒置A2/O工艺的优越性；并对倒置A2/O和传统A2/O 两种工艺中相关工艺参数沿程变化的差异进行了比较分析研究。
1绪论1.1 水体中氮主要来源、危害及其控制水是我们人类所共有的、有限的资源。
大气中的水分变成雨水降到地表，其中一部分蒸发或者渗入地下，而大部分泄入江河，流到大海，再通过江、海、河、湖返回大气中，形成完整的大自然水循环体系。
AO短程硝化反硝化耦合污泥水解脱氮性能研究的开
题报告
1.课题背景
随着城市化进程的加快，城市污水处理厂的废水排放量不断增加，其中氮污染问题是一个严重的环境问题。
氮在水体中的含量不仅会对水生生物产生影响，还可能引起蓝藻水华等环境问题。
因此，研究城市污水处理厂的氮污染问题是非常必要的。
硝化反硝化是当前城市污水处理厂常见的技术，而短程硝化反硝化耦合污泥水解是一种新兴的技术，其占地面积小、处理效果好等优点被越来越多的科学家关注。
2.目的和意义
本研究旨在研究AO短程硝化反硝化耦合污泥水解脱氮的性能，探究该技术在城市污水处理方面的应用前景。
具体包括了硝化反硝化耦合污泥水解的工艺参数选优，实验模型构建及实验条件调整等内容。
该研究的意义在于解决城市污水处理中氮污染问题，为城市污水处理厂提供科学依据。
3.研究内容
本研究的重点内容包括：短程硝化反硝化微生物的筛选与培养，AO 短程硝化反硝化耦合污泥水解反应器的搭建与调整，AO短程硝化反硝化耦合污泥水解反应器中氮素去除效率的实验研究，工艺参数的选优，实验模型构建与调节等内容。
4.研究方法
本研究采用综合性实验方法，通过对短程硝化反硝化微生物筛选培养、反应器搭建、实验条件调整等环节的实验研究，获得AO短程硝化反硝化耦合污泥水解脱氮的性能指标，并对工艺参数进行选优。
5.预期成果
本研究的预期成果包括：得到AO短程硝化反硝化耦合污泥水解脱氮性能的具体指标，掌握该技术的优化工艺参数，为城市污水处理厂提供依据。
同时，还将展示短程硝化反硝化微生物筛选培养、反应器搭建、实验条件调整等方面的研究成果。
A2/O2工艺处理氮肥废水的短程硝化反硝化过程及动力学分析的开题报告题目：A2/O2工艺处理氮肥废水的短程硝化反硝化过程及动力学分析一、研究背景氮肥生产过程中排放的废水含有高浓度的氨氮和硝态氮，若直接排放会对环境造成严重污染。
因此，对氮肥废水的处理成为了一个重要的研究方向。
A2/O2工艺是一种常用的生物处理技术，它可以同时实现硝化和反硝化反应，对于处理氮肥废水有较好的适用性。
而短程硝化反硝化技术则是近年来发展起来的一种技术，相对于传统的硝化反硝化技术，其在处理氮肥废水中具有更好的处理效果和较低的能耗。
二、研究目的本研究旨在探究A2/O2工艺处理氮肥废水的短程硝化反硝化过程，并对其动力学行为进行分析，为氮肥废水的环境友好型处理提供科学依据。
三、研究内容1. 构建实验室规模的A2/O2生物反应器，并对氮肥废水进行处理试验。
2. 通过监测反应器中的关键环境条件、水质参数以及微生物群落结构等，获得A2/O2工艺处理氮肥废水的关键操作参数。
3. 采用典型的动力学模型，包括一阶动力学模型、Monod模型、Andrews模型、Contois模型等，对A2/O2工艺处理氮肥废水的短程硝化反硝化过程进行模拟和分析。
4. 通过模拟结果和实际处理结果的比较，验证模型的可行性和适用性。
四、研究意义1. 研究结果将为氮肥废水的环境友好型处理提供科学依据。
2. 本研究可为实现A2/O2工艺处理氮肥废水的优化设计提供参考。
3. 建立的动力学模型可为未来类似处理工艺的研究提供参考。
五、研究方法1. 构建实验室规模的A2/O2生物反应器，控制废水处理过程中的环境条件。
2. 监测反应器中废水的氨氮和硝态氮浓度等关键水质参数。
3. 通过PCR-DGGE技术分析反应器中的微生物群落结构。
4. 利用典型的动力学模型，包括一阶动力学模型、Monod模型、Andrews模型、Contois模型等，分析短程硝化反硝化过程的动力学行为。
5. 对模拟结果与实际处理结果进行比较，验证模型的准确性和可行性。
高碑店污水处理厂处理工艺及流程SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-高碑店污水处理厂处理工艺及流程一：污水处理厂简介高碑店污水处理厂一期工程于1993年10月24日竣工投产，处理能力50万立方米/d。
二期工程于1999年年底竣工投产，目前处理能力为100万立方米/d。
北京市每天产生污水 250 多万吨，近一半的污水在这里进行处理。
高碑店污水处理厂污水系统流域面积96平方公里，服务人口240万人，占地68公顷，汇集北京市南部地区的大部分生活污水、东郊工业区、使馆区和化工路的全部污水。
目前高碑店污水处理厂二级出水直接排入通惠河下游，主要潜在用户有工业、第一发电厂、市政杂用和农业灌溉等。
高碑店污水处理厂在奥运期间还成为了景点，为绿色奥运加分。
申办奥运会成功之后，北京市就将水污染治理列为了市政府奥运工作的重要目标。
北京是一个超大型国际化都市，水资源缺乏始终是城市发展面临的严峻挑战。
目前，高碑店污水处理厂日污水处理回用率达到了50%，平均每天回用量近40万吨，基本达到了奥运会时的城市用水需求，也为一些大型工业园区提供了充足工业用水，这个过程中，还为北京节约了大量优质饮用水。
二：工艺流程介绍该厂采用传统活性污泥法二级处理工艺：一级处理包括格栅、泵房、曝气沉砂池和矩形平流式沉淀池；二级处理采用空气曝气活性污泥法。
污泥处理采用中温两级消化技术，消化后经脱水的泥饼外运作为农业和绿化的肥源。
消化过程中产生的沼气用于发电可解决厂内部分用电。
该厂还有约1万立方米/日的深度处理设施，处理后的水用于厂内生产及绿化，不仅有效地节约了水资源，还将为大规模的污水回用积累有益的经验。
1.1一期污水工艺选择针对出水要求，通过试验研究，一期选用前置缺氧段推流式活性污泥法，延长曝气时间，使出水完全硝化。
污泥处理采用两级中温消化工艺。
沼气用以发电。
以补充能源。
发电机的冷却水、尾气余热、供消化池加热。
A2/O工艺在工业污水处理中的应用发布时间：2021-06-10T04:50:45.377Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年6期作者：吕强强[导读] 随着城市污水处理事业的不断进步，越来越多的工艺被运用到城市污水处理当中。
本文以某电镀厂为例，介绍了A2/O工艺在工业污水处理中的应用，阐述了A2/O工艺的设计参数，论述了该工艺的污水处理效果及影响处理效果的因素，得出了一些有益的结论，为A2/O 工艺的推广应用提供参考。
广州中滔绿由环保科技有限公司摘要：随着城市污水处理事业的不断进步，越来越多的工艺被运用到城市污水处理当中。
本文以某电镀厂为例，介绍了A2/O工艺在工业污水处理中的应用，阐述了A2/O工艺的设计参数，论述了该工艺的污水处理效果及影响处理效果的因素，得出了一些有益的结论，为A2/O工艺的推广应用提供参考。
关键词：污水处理；A2/O工艺；效果；影响因素；措施1.引言工业废水包括生产废水、生产污水及冷却水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。
工业废水种类繁多，成分复杂。
例如电解盐工业废水中含有汞，重金属冶炼工业废水含铅、镉等各种金属，电镀工业废水中含氰化物和铬等各种重金属，石油炼制工业废水中含酚，农药制造工业废水中含各种农药等。
由于工业废水中常含有多种有毒物质，污染环境对人类健康有很大危害，因此要开发综合利用，化害为利，并根据废水中污染物成分和浓度，采取相应的净化措施进行处置后，才可排放。
工业废水，通常有以下三种：第一种是按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类，含无机污染物为主的为无机废水，含有机污染物为主的为有机废水。
例如电镀废水和矿物加工过程的废水是无机废水，食品或石油加工过程的废水是有机废水，印染行业生产过程中的是混合废水，不同的行业排除的废水含有的成分不一样。
第二种是按工业企业的产品和加工对象分类，如冶金废水、造纸废水、炼焦煤气废水、金属酸洗废水、化学肥料废水、纺织印染废水、染料废水、制革废水、农药废水、电站废水等。
中试规模的城市污水常、低温短程硝化反硝化
杨庆;彭永臻
【期刊名称】《中国给水排水》
【年(卷),期】2007(23)15
【摘要】短程硝化反硝化技术对于节省能源和碳源具有重要意义。
基于前期的研
究基础，在北京北小河城市污水处理厂建立了有效容积为54m^3的SBR中试系统，在国内外首次采用实际城市污水，在温度为11．8-25℃和通常溶解氧条件下，实现了稳定的常温、低温短程硝化反硝化。
系统在保证总氮去除率约为98．2％
的基础上，亚硝化率基本保持在95％以上。
该项研究成果为低氨氮污水的短程硝
化反硝化技术由实验室研究走向工程化奠定了基础。
【总页数】3页(P1-3)
【关键词】SBR法;短程硝化反硝化;城市污水;低温;实时控制
【作者】杨庆;彭永臻
【作者单位】北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
1.污泥厌氧水解与短程硝化反硝化耦合工艺处理低碳氮比城市污水 [J], 薛通;薛源;杨凤林;付志敏;柳丽芬;王婵婵
2.基于好氧反硝化及反硝化聚磷菌强化的低温低碳氮比生活污水生物处理中试研究
[J], 李昂;马放;张栋俊;邢路路;孙移鹿;陈翰
3.短程硝化反硝化+厌氧氨氮化+硫自养反硝化工艺处理老龄填埋场渗沥液中试工程设计 [J], 郝理想;齐超元
4.实际生活污水短程/全程硝化反硝化处理中试研究 [J], 马勇;陈伦强;彭永臻;吴学蕾
5.A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(一)短程硝化反硝化的研究 [J], 马勇;王淑莹;曾薇;彭永臻;周利
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第26卷第5期2006年5月环 境 科 学 学 报 Acta Scientiae Circu m stantiaeVol .26,No .5May,2006基金项目:国家自然科学基金-国际(地区)重大合作项目(No .50521140075);北京市重点实验室开放基金Supported by the Nati onal Natural Science Foundati on of China (No .20377003);The Open Pr oject of Key Laborat ory of Beijing作者简介:马 勇(1976—),男,博士;3通讯作者(责任作者),E 2mail:pyz@bjut .edu .cnB i ography:MA Yong (1976—),male,Ph . D.;3Correspond i n g author ,E 2mail:pyz@bjut .edu .cn马 勇,李 军,吴学蕾,等.2006.A /O 生物脱氮工艺处理生活污水中试(三)短程硝化过程控制的研究[J ].环境科学学报,26(5):716-721Ma Y,L i J,W u X L ,et al .2006.A /O p il ot 2scale nitr ogen re moval p r ocess treating domestic wastewater Ⅲ.The study of nitritati on p r ocess contr ol[J ].Acta Scientiae Circum stantiae,26(5):716-721A /O 生物脱氮工艺处理生活污水中试(三)短程硝化过程控制的研究马 勇1,李 军2,吴学蕾3,彭永臻1,3,31.哈尔滨工业大学,市政与环境工程学院,哈尔滨1500902.浙江工业大学建筑工程学院,杭州3100143.北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室,北京工业大学,北京100022收稿日期:2005208219 修回日期:2006203221 录用日期:2006203222摘要:应用A /O 生物脱氮中试试验装置处理实际生活污水,考察了生物脱氮过程中DO 和pH 的变化规律.结果表明,A /O 工艺硝化过程中DO 和pH 在好氧区的变化可分为3种典型情况,并获得pH 曲线可以作为短程硝化反应的控制参数,基于在线过程控制,可以获得稳定较高的NO -22N 积累,而不采用在线过程控制,NO -22N 积累很不稳定;当亚硝化过程完成继续曝气将造成亚硝酸氮继续氧化为硝酸氮,从而亚硝酸氮积累率降低.应用在线过程控制,不但可提高系统脱氮效率,而且可大大节约系统运行费用.关键词:A /O 生物脱氮工艺;生活污水;在线过程控制;DO;pH;亚硝酸氮积累文章编号:025322468(2006)0520716206 中图分类号:X70311 文献标识码:AA /O p ilot 2sca le n itrogen re m ova l process trea ti n g do m esti c wa stewa ter Ⅲ.Thestudy of n itr it a ti on process con trolMA Yong 1,L I Jun 2,WU Xuelei 3,PENG Yongzhen1,3,31.School of Munici pal and Envir onmental Engineering,Harbin institute of Technol ogy,Harbin 1500902.College of Civil Engineering,Zhejiang University of I ndustry,Hangzhou 3100143.Key Laborat ory of Beijing f orW ater Quality Science and W ater Envir onment Recovery Engineering,Beijing University of Technol ogy,Beijing 100022Rece i ved 19August 2005; rece i ved in revised for m 21March 2006; accepted 22March 2006Abstract:The DO and pH variati on la ws were investigated in a p il ot 2scale A /O nitr ogen re moval system treating domestic waste water .The results showed that the DO and pH variati ons al ong the aer obic zones could be classified int o three rep resentative types,and the pH could be used as nitritati on contr ol parameter .It could be obtained a high and stable nitrite accumulati on with on 2line p r ocess contr ol at l ow DO concentrati on .However,without on 2line p r ocess contr ol nitrite would be converted t o nitrate due t o extended aerati on when nitritati on finished .I n additi on,using on 2line p r ocess contr ol could not only i m p r ove the nitr ogen removal efficiency,but als o save operati onal cost .Key words:A /O nitr ogen re moval p r ocess;domestic wastewater;on -line p r ocess contr ol;DO;pH;nitrite accumulati on 富营养化问题是当今世界面临的最主要的水污染问题之一.近年来,虽然我国污水处理率不断提高,但是由氮磷污染引起的水体富营养问题不仅没有解决,而且有日益严重的趋势.这促使人们对常规活性污泥工艺进行改造,以提高氮、磷的去除率.与发达国家相比,我国在污水处理基本理论、工艺流程和工程设计等方面并不明显落后,但是在运行管理与自动控制方面存在着较大的差距.因此加强我国污水生物处理工艺运行优化的研究,在我国现阶段无论从节省资金、提高污水处理效果和优化污水脱氮除磷等方面都有重大的理论意义与现实意义.基于本研究第一和第二部分内容可知控制低5期马 勇等:A /O 生物脱氮工艺处理生活污水中试(三)短程硝化过程控制的研究DO 浓度不但可实现A /O 工艺的短程硝化反硝化(马勇等,2006;彭永臻等,2006),而且可获得较好的处理效果.然而亚硝酸氮的积累率很不稳定,当氨氮转化为亚硝酸氮的硝化过程完成,继续曝气,亚硝酸氮将转化为硝酸氮,从而造成亚硝酸氮积累率下降,因此无法最大程度的发挥短程硝化反硝化的优势.短程硝化的标志是有稳定且较高的NO -22N 积累,即亚硝化率较高.为了维持稳定的最大亚硝酸氮积累率,需要合理判断亚硝化反应完成的时间,实现系统的在线过程控制.目前对连续流A /O 工艺短程硝化反硝化的研究很少,对其自动控制的研究尚未见研究报道.由于DO 和pH 在线传感器具有价格低、维护费用低、响应快、精度高、便于计算机接口等优点,在污水生物处理控制系统的研究和应用很多,并且基本集中在S BR 法(Yu et a l .,1998),研究表明在S BR 法反硝化过程中,反硝化结束时在ORP 曲线上会出现“硝酸盐膝”,在pH 曲线上会出现“硝酸盐峰”(Cho et al .,2001;Paul et al .,1998).在S BR 法硝化过程中,硝化结束时在DO 和ORP 曲线上会出现“氨氮突跃点”,而在pH 曲线上会出现“氨氮谷点”(Chang et al .,1996;Hao et al .,1996),基于这些特征点,可以很好的实现S BR 法的运行控制.至今国内外未见DO 、pH 和ORP 在连续流A /O 工艺中的研究报道(Ma et al .,2005),本文详细研究A /O 生物脱氮过程中DO 和pH 的变化规律,从而建立基于DO 和pH 的在线控制策略,实现系统过程控制、并维持较高的亚硝酸氮积累率,提高工艺脱氮效率,降低系统运行费用.试验材料和方法见文献(马勇等,2006).1 试验结果(Experi m ental results )1.1 DO 、pH 在好氧区的变化规律经研究发现,DO 和pH 在好氧区的变化可以分为3种典型情况,分别是硝化反应未完成、硝化反应在好氧区最后格室完成或即将完成、硝化反应提前完成.1.1.1 硝化反应未完成时DO 和pH 在好氧区的变化规律 图1为好氧区硝化反应未完成时,氮化合物、DO 和pH 的测定结果.进水氨氮浓度为92mg ・L-1,进水COD 为282.7mg ・L-1,内循环回流比为2,污泥回流比为0.5,MLSS 控制在3500mg ・L -1,进水量为800L ・d -1,相应的HRT 为9d,好氧区DO 浓度控制在0.4～0.6mg ・L -1.试验测定出水氨氮浓度为8.2mg ・L -1,硝化反应没有完成.系统亚硝酸氮积累率较高,出水亚硝酸氮和硝酸氮浓度分别为14.9mg ・L -1和1.1mg ・L -1,亚硝酸盐积累率为93%.由于硝化反应一直进行,所以pH 值一直下降且下降速率较大,但pH 下降速率基本相等.反应过程中DO 浓度基本维持在较低水平(0.4～016mg ・L -1),没有明显变化.结果表明硝化反应没有完成,为提高系统硝化效果需要增加曝气量.图1 硝化反应未完成时氮化合物、DO 和pH 在好氧区的变化规律Fig .1 The variati on of nitr ogen compounds,DO and pH when nitrificati on not finished1.1.2 硝化反应在最后格室完成或即将完成时DO和pH 在好氧区的变化规律 试验中维持进水氨氮浓度为81.8mg ・L -1,进水COD 为253mg ・L-1,内循环回流比为2,污泥回流比为0.5,反应器内MLSS为3500mg ・L-1,HRT 为9h,供气量为1.5m 3・h-1,好氧区DO 浓度为0.5～0.8mg ・L -1.图2是各格室氮化合物浓度和DO 、pH 的变化规律,硝化反应基本在好氧区最后格室完成,出水氨氮浓度很低(0.25mg ・L-1).沿反应器推流方向上,氨氮浓度逐渐降低,亚硝酸浓度在缺氧区下降,在好氧区逐渐增加,反应器内硝酸氮浓度很低,基于小于0.5mg ・L-1,因此亚硝酸氮积累率很高(96%).由于硝化反应没717环 境 科 学 学 报26卷有彻底完成,DO 浓度并没有出现较大的突跃,只是在好氧区最后格室稍微升高.由于反硝化的作用在缺氧区pH 值逐渐升高,在好氧区由于硝化反应产生酸度,pH 值逐渐下降,起初下降速度较大,在硝化反应后期硝化基本完成时,可以发现pH 值下降速率明显减小,因此好氧区pH 下降速率表现为由快到慢的过程,这也意味着硝化反应的完成.1.1.3 硝化反应提前完成时DO 和pH 在好氧区的变化规律 维持供气量为1.8m 3・h -1时,进水水质和运行条件同图2.由图3可知在好氧区4格室已实现完全硝化.沿反应器推流方向上,氨氮浓度逐渐降低.由于反硝化作用,亚硝酸浓度在缺氧区下降,而在好氧区逐渐增加,由于硝化反应在好氧区4格室完成,所以在好氧区5格室和6格室,生成的亚硝酸氮继续氧化为硝酸氮,亚硝酸浓度逐渐降低,而硝酸氮浓度逐渐升高.因此相对于图2,亚硝酸氮积累率由96%降低到68%.在硝化反应未完成时,DO 浓度基本维持在0.5～0.8mg ・L -1,当硝化反应完成时DO 明显突跃(△DO >1mg ・L -1).硝化过程中pH 首先下降,当硝化反应完成时,pH 值上升,因此在pH 曲线上产生一个拐点,该拐点称为“氨氮谷点”.DO 突跃和“氨氮谷点”的出现意味着系统硝化反应已经完成,另外发现DO 突跃和“氨氮谷点”可出现在除最后格室外其它任何好氧格室.DO 突跃和“氨氮谷点”不可能出现在最后格室.合理控制上述两个特征点出现的位置,使其尽可能在反应器末端出现,这样一方面保证硝化反应的完全进行,另一方面也可节约运行费用.图2 硝化反应在好氧区最后格室完成时氮化合物、DO 和pH 的变化规律Fig .2 The typ ical variati on of nitr ogen compounds,DO and pH when nitrificati on finished in the last aer obic zone图3 硝化反应提前完成时三氮浓度和DO 、pH 沿反应器推流方向典型变化规律Fig .3 The typ ical variati on of nitr ogen compounds,DO and pH when nitrificati on not finished in the last aer obic z one1.1.4 基于DO 和pH 在线信息的控制策略 以上分析可知好氧区pH 值下降速率可以指示系统硝化反应进行的程度,当好氧区pH 值一直以较大的速率下降时表明硝化反应还未完成;而当好氧区末端pH 值下降速率减缓或基本不变时表明硝化反应刚好完成或即将完成;当好氧区pH 值由下降转为上升时表明系统硝化反应已早早完成.由此可知第一种情况对应的硝化效果差,第二种情况硝化正好完成,并最大程度的实现亚硝酸氮的积累;第三种情况硝化已完成,导致运行费用高、亚硝酸氮积累率下降.比较图2和图3,图2可以节约16.7%的供气量.综合以上情况,应用pH 值下降速率从较快变为较慢这一信息,可以实现系统的最优控制.另外pH 值下降速率这一信息也可作为短程硝化反应的模8175期马 勇等:A/O 生物脱氮工艺处理生活污水中试(三)短程硝化过程控制的研究糊控制参数,从而实现系统的闭环控制.而基于pH曲线上的“氨氮谷点”或DO 曲线上的“DO 突跃点”只能一定程度上实现系统的控制,通过调节曝气量控制上述两个特征点,最优出现在好氧区倒数第2格室,相对于pH 值下降速率仍不是最优控制.由于城市污水处理厂曝气运行费用约占污水处理厂所有运行费用的50%或更多,只要满足排放标准的要求,没有必要实现系统的完全硝化反应.以pH 值下降速率作为控制变量,不但可实现曝气量的最优控制,提高工艺的运行效率,而且可实现最大程度的亚硝酸氮积累.1.2 DO 和pH 变化的机理DO 是生物反应过程中一个非常重要的指示参数,它能直观且比较迅速地反映出整个系统的运行状况.在硝化反应过程中,反应开始阶段的耗氧速率大于供氧速率,表现为溶解氧浓度偏低;随着反应的进行,反应系统的氨氮浓度逐渐降低,微生物的耗氧速率降低,表现为溶解氧浓度逐渐升高;当硝化反应结束时,微生物的耗氧速率已经非常低,这时供氧速率远远大于耗氧速率,表现为DO 浓度非常高;一定进水负荷下,当处理系统曝气过量时,好氧区平均DO 浓度较高,而处理系统曝气不足时,好氧区平均DO 浓度较低,因此,可以应用平均DO 浓度,来判断反应系统的曝气是否过量、适量或不足.好氧池混合液的pH 值变化是由碳源的解离平衡移动造成的,而混合液中无机碳浓度是微生物同化、异化反应和CO 2吹脱共同作用的结果.根据理论分析,在碱度充足的情况下,有机物降解产生CO 2,硝化反应产生H +,以及硝化反应消耗HCO -3都使混合液中的HCO -3/CO 2的比例减小,同时耗氧速率较大促进DO 的传递和利用,气泡较小也减少了CO 2的吹脱量,造成pH 值沿好氧池推流方向上降低.当有机物降解和硝化反应已经基本完成时,混合液中CO 2和H +浓度不再增加,重碳酸盐浓度基本不再降低,由于耗氧速率很小使得气泡较大,由于过量曝气吹脱CO 2,使得混合液中的HCO -3/CO 2的比例增大,造成pH 值转而上升.硝化反应过程中消耗的重碳酸盐碱度和产生的H +浓度由被硝化的氨氮浓度决定,一般来说,1g 氨态氮完全硝化,需7.14g 碱度(以CaCO 3计),因此pH 值的变化速率将受到进水氨氮浓度影响.如果进水氨氮较高,相应的pH 值下降速率较大;反之,如果进水氨氮较低,相应的pH 值下降速率较小.好氧区pH 变化就是硝化反应和曝气吹脱的共同作用.当曝气吹脱作用导致pH 值上升大于硝化反应使pH 值下降的作用那么pH 值表现为上升,相反就表现为下降.1.3 应用DO 、pH 在线传感器自动控制A /O 工艺短程硝化反硝化反应采用和未采用控制策略,反应器每个格室氮化合物和DO 、pH 的变化规律见图4,进水氨氮浓度为72.3mg ・L-1,进水COD 为245mg ・L-1,反应器前3个格室缺氧运行,后5个格室好氧运行.控制内循环回流比为2,污泥回流比为0.5,HRT 为9h .应用好氧区pH 值下降速率来控制曝气量,由图4可知,在好氧区最后格室基本实现完全硝化,氨氮基本上转化为亚硝酸氮,好氧区出水亚硝酸氮和硝酸氮浓度分别为23.7mg ・L -1和3.0mg ・L -1,亚硝酸氮积累率高达89%.从图中可知硝化即将完成时,pH 下降速率明显变小,好氧区4和5格室的pH 差值仅为0.02,也就是利用这一信息,实现了工艺的在线控制.好氧区DO 浓度维持在较低的水平,硝化完成时有较小的增加,没有产生突跃.图4 基于pH 值“下降速率”在线信息控制A /O 工艺硝化反应进程Fig .4 The p r ocess of nitrificati on with the contr ol infor mati on of “pH descending rate ”917环 境 科 学 学 报26卷 图5与图4进水氨氮和COD 相同,除曝气量直接采用1.7m 3・h -1外,其它运行条件与图4相同.由图可知硝化反应在好氧区第3格室已基本完成,在pH 曲线上出现“氨氮谷点”,另外硝化完成时DO 浓度由好氧区3格室的0.5mg ・L -1突跃到好氧区4格室的1.25mg ・L -1.由于未应用在线控制策略,所以进水氨氮一部分转化为亚硝酸氮,一部分转化为硝酸氮,出水亚硝酸氮浓度为13.8mg ・L -1,出水硝酸氮浓度为16.1mg ・L -1,亚硝化率由图4的85%降到46%.相对于图4总氮去除率降低了5%,曝气量增加了20%.因此,基于pH 在线控制,硝化反应在好氧区最后格室完成,无论从控制短程硝化、节约运行费用、出水水质方面,都明显优于恒定曝气量控制.图5 恒曝气量未采用控制策略时硝化反应进程Fig .5 The p r ocess of nitrificati on with the constant airfl ow rate1.4 动态进水负荷在线过程控制的研究进水COD 为250mg ・L -1,好氧区DO 浓度控制在0.5mg ・L -1左右,内循环回流比为2,污泥回流比为0.5,进水量为30L ・h -1,动态改变进水氨氮浓度,应用上述在线控制策略,研究了动态进水负荷下系统的处理效果.图6是应用在线控制策略所对应的进水氨氮浓度、出水氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮浓度,以及氨氮和T N 去除率和亚硝酸氮积累率.由图6可知,采用控制策略后,尽管进水氨氮浓度具有较大的波动性,但系统出水氨氮浓度波动很小,基本实现完全硝化,出水氨氮浓度仅为0～1mg ・L -1,由于控制硝化反应在好氧区最后格室完成,因此获得了较高的亚硝酸氮积累率,平均值为95%.另外在进水C /N 较低的情况下获得了70.5%的总氮去除率,相对于全程硝化反硝化过程,出水总氮去除率提高15%,供气量可以降低20%.图6 应用在线控制策略时进水氨氮、出水氨氮、硝酸氮、亚硝酸氮、TN 去除率和亚硝酸氮积累率Fig .6 The variati on of nitr ogen compounds,ammonia and T N removal efficiency,and nitrite accumulati on with the p r oposed contr ol strategy0275期马 勇等:A/O生物脱氮工艺处理生活污水中试(三)短程硝化过程控制的研究2 结论(Conclusi ons)1)研究发现DO和pH在好氧区的变化可以分为3种典型情况,分别是硝化反应未完成、硝化反应在好氧区最后格室完成或即将完成、硝化反应提前完成.2)硝化提前完成时在pH曲线上出现“氨氮谷点”,在DO曲线上出现突跃.硝化反应在最后格室完成,虽然pH没有出现拐点,但pH下降速率明显减小(为硝化未完成时pH下降速率的1/5),可以通过pH下降速率的趋势来分析硝化的程度,若下降速率不变表明硝化反应未完成,若下降趋势减缓,基于这一信息,建立了短程硝化在线过程控制策略.3)基于在线过程控制策略,动态改变进水氨氮负荷,可获得较好的处理效果,不但可实现曝气量的最优控制,节约运行费用,而且可实现亚硝酸氮的最大积累,从而提高系统脱氮效率.References:Chang C H,Hao O J.1996.Sequencing batch react or syste m f or nutrient re moval:ORP and pH p r ofiles[J].J Che m Tech B i otechnol,67(1):27—38Cho B C,L ia w S L,Chang C N,et al.2001.Devel opment of a real-ti m e contr ol strategy with 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