鄧時海,李德生,盧陽陽,曾琪靜 (北京交通大學(xué)土建學(xué)院,北京 100044)

集成模塊系統(tǒng)同步硝化反硝化處理低碳氮比污水的試驗

鄧時海,李德生*,盧陽陽,曾琪靜 (北京交通大學(xué)土建學(xué)院,北京 100044)

以模擬低 C/N比污水為研究對象,采用集成模塊式污水處理裝置與技術(shù),在反應(yīng)器主反應(yīng)區(qū)實現(xiàn)了同步硝化反硝化(SND),研究了在不同 DO、HRT、C/N比、pH值下污水氨氮、總氮的去除,研究結(jié)果表明,DO=1.2～1.4mg/L,總 HRT=20h(主反應(yīng)區(qū) HRT=8h),原水C/N=5:1,pH=7.5時,NH3--N可以從15mg/L降至2.5mg/L,總氮可以從20mg/L降至4mg/L,去除率可以達(dá)到83%和80%;主反應(yīng)區(qū)SND動力學(xué)模型求解得出集成模塊式污水處理SND動力學(xué)方程及反硝化過程中硝酸鹽氮飽和常數(shù) KNO?3?N=1.55mg/L,遠(yuǎn)高于普通活性污泥反硝化過程中的飽和常數(shù)0.06～0.2mg/L.集成模塊式污水處理技術(shù)能高效去除低C/N比污水中的總氮,且具有運行穩(wěn)定和抗沖擊等優(yōu)點.為中小城鎮(zhèn)生活污水深度脫氮提供了技術(shù)支持和理論基礎(chǔ).

集成模塊式污水處理裝置；同步硝化反硝化(SND)；低碳氮比(C/N)污水；深度脫氮；動力學(xué)模型求解

隨著我國農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快,農(nóng)村居民聚居點發(fā)生很大變化[1-2].由于居民環(huán)保意識不強、排水系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)不完善,導(dǎo)致大多中小城鎮(zhèn)生活污水和企業(yè)工業(yè)廢水直接排入水體,引發(fā)大量環(huán)境問題[2].中小城鎮(zhèn)污水具有點多、面廣、量小、分散、碳氮比(C/N)低等特征[2-3],直接采用城市污水處理系統(tǒng)在經(jīng)濟上和技術(shù)上均不可行.

為適應(yīng)中小城鎮(zhèn)污水水量小的特點,小型化污水處理技術(shù)不斷出現(xiàn),其中以膜生物反應(yīng)器、曝氣生物濾池、升流式污泥厭氧床為主.小型化工藝能高效去除污水中有機污染物的、部分地脫氮除磷,同時減小了征地面積,減少了處理設(shè)施數(shù)量和運行人員數(shù)量,降低了中小城鎮(zhèn)污水處理成本,在中小城鎮(zhèn)水處理上取得了一定效果[2-3].但對于低C/N比小水量污水,已有小型化設(shè)備仍存在碳源不足、污泥濃度低、抗沖擊負(fù)荷能力差等問題,難以實現(xiàn)高效深度脫氮[3-7].

本研究針對中小城鎮(zhèn)污水低 C/N比、水量小的特征,開發(fā)出“集成模塊式污水處理技術(shù)及裝置”[8].該系統(tǒng)將好氧、缺氧(厭氧)進(jìn)行技術(shù)集成使污水始終處在一個好氧、缺氧(厭氧)交替的環(huán)境中,原水在進(jìn)入系統(tǒng)時合理分配,并在整個系統(tǒng)中不斷循環(huán),使碳源在整個反應(yīng)器中合理分配,避免了脫氮過程中碳源不足,同時該系統(tǒng)實現(xiàn)了同步硝化反硝化,進(jìn)一步提高了碳源的利用效率

[9-11],實現(xiàn)了污水脫氮的一體化,達(dá)到在無外加碳源條件下低C/N比污水高效深度脫氮的目的.通過對該技術(shù)同步硝化反硝化脫氮機理分析和研究,為小水量低C/N比污水的深度脫氮提供技術(shù)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試驗用水及水質(zhì)

本試驗采用人工配置模擬廢水,以乙酸鈉為碳源,氯化銨和硝酸鉀為氮源,磷酸氫二鉀為磷源.進(jìn)水COD濃度及氮化合物濃度根據(jù)不同試驗設(shè)計要求進(jìn)行配制,試驗原水 CODCr、NH4+-H、NO3

--N、TN 為(40～200),(15±2),(5±1),(20±3) mg/L, pH值為7.1±0.1.為保證所培養(yǎng)的微生物生長、繁殖需要,每1L水中加入1mL微量元素溶液[13],各微量元素濃度組成見表1.

表1 微量元素成分(g)Table 1 Trace elements in the solvent (g)

1.2 試驗裝置

本研究試驗裝置采用集成模塊式污水處理設(shè)備[8],如圖1所示.該反應(yīng)器由有機玻璃制成,設(shè)備總?cè)莘e為 120L,有效容積為 100L,主反應(yīng)區(qū)有效容積40L.反應(yīng)器分上下兩部分,上部為同心圓,從內(nèi)向外依次為主反應(yīng)區(qū)、導(dǎo)流區(qū)和泥水分流區(qū),下部的錐形結(jié)構(gòu)便于污泥的收集和排放.在主反應(yīng)區(qū)與泥水分離區(qū)分別裝填集較強吸附性與生物親和性特征于一體的碳纖維復(fù)合聚氨酯生物活性載體,該載體通過在聚氨酯泡沫發(fā)泡過程中添加改性活性碳纖維和微生物培養(yǎng)基制備而成,尺寸2cm×2cm×2cm,堆積密度28kg/m3,比表面積2100m2/m3,孔隙率98%.

集成模塊式污水處理設(shè)備為機械強化污水提升循環(huán)式,與國內(nèi)普通一體化裝置的不同點是其混合區(qū)和好氧反應(yīng)室合二為一,污水從內(nèi)圈中下部的圓環(huán)形配水槽沿切線方向進(jìn)入主反應(yīng)區(qū),在機械攪拌提升和曝氣的共同作用下,污水、空氣與回流污泥在主反應(yīng)室迅速均勻混合,充分接觸傳質(zhì),同時菌膠團在氣、水的沖擊下,不斷破碎、分裂、更新與擴大傳質(zhì)表面,獲取新的氧源和碳源,進(jìn)行高效的生物降解.污水經(jīng)過主反應(yīng)區(qū)后通過狹縮的導(dǎo)流區(qū),脫氣后進(jìn)入泥水分離區(qū),泥水分離區(qū)生物填料阻擋污泥,保證了出水水質(zhì),避免了污泥流失,同時該區(qū)為厭氧環(huán)境,可進(jìn)行反硝化降低出水硝酸鹽氮濃度,進(jìn)一步脫氮.完成泥水分離后,出水溢流入集水槽排出.另一部分混合液由泥水分離區(qū)底部進(jìn)入下部錐形結(jié)構(gòu),大部分污泥在主反應(yīng)區(qū)底部被機械攪拌循環(huán)提升,少部分污泥經(jīng)過沉降后由反應(yīng)器底部的排泥管定期排出.

集成模塊式污水處理設(shè)備曝氣沉淀一體的形式避免了另建二沉池和污泥回流系統(tǒng),同時保證了系統(tǒng)的污泥濃度.設(shè)備底部傾斜底板保證了污泥的下滑和濃縮,同時與下部曝氣區(qū)構(gòu)成一個與水流循環(huán)對流形狀相吻合的空間,避免了死角的產(chǎn)生,可有效防止污泥膨脹.設(shè)備底部圓臺型設(shè)計,池深較大,通過縱向曝氣和機械提升攪拌使水流在池中池體中構(gòu)成水流的循環(huán),保證了氣、水、污泥的三相傳質(zhì)效率,設(shè)備采用中部進(jìn)水,碳源合理分配,可提高系統(tǒng)碳源利用效率,可改善低碳氮比污水中碳源不足的問題.該設(shè)備不受池型及處理量大小制約,僅需調(diào)節(jié)曝氣量和機械攪拌強度,同時其池型可不受地形條件限制,可為地面式、地下式或半地下式,對中小城鎮(zhèn)分散、不同水量污水適應(yīng)性強.集成模塊式污水處理設(shè)備內(nèi)的生物填料對污水有吸附過濾作用,同時為活性污泥提供了良好的附著場所,形成生物膜,使細(xì)菌的分解功能得到加強,提高了系統(tǒng)對不同水質(zhì)污水的適應(yīng)性.

圖1 實驗裝置Fig.1 Schematic diagram of experimental equipment

1.3 水質(zhì)指標(biāo)分析及方法

主要污水水質(zhì)指標(biāo)及測定分析方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[13],TN采用過硫酸鉀分光光度法,氨氮(NH4+-N)采用納氏試劑光度法, NO3--N 采用酚二磺酸光度法,NO2--N 采用N-(1-萘基)乙二胺光度法,SS采用重量法,DO和溫度采用YSI便攜式溶解氧儀進(jìn)行檢測,pH值、ORP分別采用WTW和HANA電極進(jìn)行檢測.試驗過程中主要分析儀器為紫外-可見分光光度計(UV 2102C, UNICO company; USA)、TN快速測定儀[5B-3BN (V8), Lian-hua Tech. Co. Ltd; China]、CODCr快速分析儀[5B-3C(V7), Lian-hua Tech. Co. Ltd; China].試驗藥品均為分析純,測定過程用水均為去離子水.

2 結(jié)果與討論

2.1 DO對集成模塊裝置SND脫氮效果的影響

根據(jù)中小城鎮(zhèn)生活污水低C/N比的特點,控制進(jìn)水中的CODCr濃度100mg/L,NH4+-N濃度15mg/L,NO3--N濃度5mg/L,C/N為5:1,試驗配水氮源均為無機氮.反應(yīng)器在常溫條件下以連續(xù)進(jìn)水的方式運行,通過調(diào)節(jié)曝氣量分別控制主反應(yīng)區(qū)溶解氧濃度在<0.5,0.6～0.8mg/L,0.9～1.1mg/L, 1.2～1.4mg/L,1.5～1.7mg/L,>2mg/L,進(jìn)水流量4L/h,主反應(yīng)區(qū)停留時間為10h,總水力停留時間為25h,利用接種培訓(xùn)馴化法培養(yǎng)出處理污水的微生物群落,通過控制溶解氧濃度、碳源的供給和機械循環(huán)周期在反應(yīng)器主反應(yīng)區(qū)內(nèi)實現(xiàn)同步硝化反硝化.變換運行參數(shù)并每天對 COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N、pH值、DO進(jìn)行監(jiān)測,待每一參數(shù)運行穩(wěn)定以后再監(jiān)測3d.觀察溶解氧濃度對同步硝化反硝化的影響,結(jié)果見圖2.

由圖2可見,COD、NH4+-N、TN在主反應(yīng)區(qū)就已達(dá)到出水濃度,實現(xiàn)了脫氮,表明該處理系統(tǒng)在主反應(yīng)區(qū)實現(xiàn)了同步硝化反硝化.當(dāng) DO<0.5,0.5～0.7,0.8～1.1,>1.2mg/L 時,氨氮去除率分別達(dá)到34.97%、47.21%、62.5%和>83%,表明在該反應(yīng)器中DO濃度對硝化效率影響較大.當(dāng)DO>1.2mg/L時,溶解氧系統(tǒng)中的DO充足,DO對生物絮體的穿透力增強促進(jìn)硝化反應(yīng)[14],氨氮濃度降至3.0mg/L以下.

圖 2(c)表明該系統(tǒng)中出水 NO2--N 低于0.3mg/L,未實現(xiàn)NO2--N積累,可忽略短程硝化反硝化反應(yīng).由圖 2(d)可知,當(dāng) DO<0.5,0.5～0.7, 0.8～1.1mg/L,出水 TN 濃度分別為 10.1,7.41, 7.33mg/L,平均去除率為 48.28%、62.06%和64.19%. DO較低時,主反應(yīng)區(qū)易形成缺氧環(huán)境,反硝化效率提高,NO3--N去除較徹底,因而此時出水TN的組成以氨氮為主;DO控制在1.2～1.4, 1.5～1.7mg/L范圍內(nèi)時,TN的出水平均去除率達(dá)73.39%和 79.31%,出水 TN平均濃度為 5.24, 4.04mg/L;DO增加到2mg/L以上時,TN的出水平均去除率僅為 34.41%,出水 TN平均濃度為12.81mg/L,TN的組成以NO3--N為主,分析原因是,DO濃度高硝化細(xì)菌活性高,硝化能力強,氨氮基本全部去除,去除率在 97%以上,同時,氧分子在生物膜內(nèi)傳質(zhì)推動力增大,使系統(tǒng)內(nèi)好氧區(qū)體積增大,缺氧區(qū)的體積受到壓縮,反硝化細(xì)菌受到抑制.故該系統(tǒng)最適DO為1.2～1.4mg/L.

圖2 DO對集成裝置SND脫氮效果的影響Fig.2 Effect of DO on SND in the integrated device

2.2 HRT對集成模塊裝置SND脫氮效果的影響

計算設(shè)計反應(yīng)器停留時間 HRT分別為 50, 25,20,12.5h,相應(yīng)主反應(yīng)區(qū)停留時間為20,10,8,5h,進(jìn)水流量分別為 2,4,5,8L/h.將 DO控制在 1.2～1.4mg/L,考察不同HRT下,反應(yīng)器對于低C/N比生活污水SND脫氮效率影響情況.模擬污水中的COD=100mg/L,NH4+-N=15mg/L,NO3--N=5mg/L.試驗結(jié)果如圖3所示.

由圖3(a)可知,COD去除率隨HRT的縮短而降低,HRT為 12.5h時 COD的去除率僅為63.94%,HRT由20h增至50h時,COD去除率穩(wěn)定在 90%～95%且增加不明顯,分析原因是試驗中以易降解的乙酸鈉為碳源,適當(dāng)延長HRT可使微生物與營養(yǎng)物質(zhì)充分?jǐn)U散、接觸并降解, HRT=20h時碳源已基本耗盡,繼續(xù)延長水力停留時間去除率不再增加;在相同條件下 HRT對NH4+-N的去除率如圖3(b),當(dāng)氨氮進(jìn)水濃度一定時,NH4+-N的去除率隨HRT延長去除率增加,當(dāng)HRT為20h時,出水NH4+-N濃度為2.52mg/L,去除率達(dá)到 85%,已能滿足排污標(biāo)準(zhǔn);在一定HRT范圍內(nèi),TN的去除率隨著HRT的延長而升高,當(dāng)HRT>25h時出水TN濃度升高,分析原因是,隨著HRT的增大, NH4+-N與生物膜有足夠的接觸時間被徹底氧化,NO3--N進(jìn)入生物膜內(nèi)部缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化從而脫氮,而當(dāng) HRT過高時,大量有機物消耗造成碳源不足,甚至導(dǎo)致生物膜死亡脫落

[15-16],生物降解效率大幅下降.當(dāng) HRT> 20h時,TN去除率大于 78%,出水 TN濃度為2.78～4.03mg/L.因此在集成模塊式反應(yīng)器中, HRT=20h為最佳運行狀態(tài).

圖3 HRT對集成裝置SND脫氮效果的影響Fig.3 Effect of HRT on SND in the integrated device

2.3 C/N對集成模塊裝置SND脫氮效果的影響

為考察C/N比對集成系統(tǒng)SND脫氮的影響,試驗保持進(jìn)水TN值(NH4+-N=15mg/L,NO3--N= 5mg/L)不變,主反應(yīng)區(qū) HRT=2h,DO=1.2～1.4mg/L,通過改變進(jìn)水的 COD濃度分別控制C/N=10:1、7:1、5:1、3:1和1:1,如圖4所示.由圖4可見,隨著C/N比的增加,出水COD濃度都在 30mg/L以下,COD均>85%;當(dāng) DO為 1.4～1.6mg/L時,隨著C/N的增加,NH4+-N的去除率逐漸降低,C/N比由2增至7時,NH4+-N去除率由90%下降至77.20%,C/N比增至10時, NH4+-N平均去除率僅為67.99%,對應(yīng)出水NH4+-N濃度為5.06mg/L;由圖4(c)可知,TN去除率先隨C/N比的升高而逐漸提高,而當(dāng)C/N>7時TN去除率明顯下降,不同C/N比條件下TN的平均去除率分別為44.93%、80.75%、82.86%和63.5%.

圖4 C/N對集成裝置SND脫氮效果的影響Fig.4 Effect of C/N on SND in the integrated device

傳統(tǒng)污水處理技術(shù)進(jìn)水C/N比(COD/TN)大于6～7時,則認(rèn)為碳源充足,能滿足生物脫氮的需求,無需額外添加碳源[17-18],C/N>6時則影響系統(tǒng)脫氮.發(fā)生反硝化反應(yīng)的兩個前提條件是生物膜內(nèi)缺氧區(qū)的形成和基質(zhì)(電子供體和硝態(tài)氮)的獲得[19],當(dāng)進(jìn)水有機物不足時,電子供體為硝態(tài)氮還原提供足夠電子,無法保證反硝化的徹底進(jìn)行,同時低 COD導(dǎo)致有機物擴散作用減弱,無法為生物膜內(nèi)部的反硝化菌提供足夠的碳源,導(dǎo)致出水TN以硝酸鹽氮為主.此外,碳源不足時好氧區(qū)異養(yǎng)菌對氧氣的消耗減小,大量的剩余氧氣具有更強的穿透能力,導(dǎo)致系統(tǒng)中缺氧區(qū)壓縮而不利于反硝化的進(jìn)行.而當(dāng)C/N過高時,異養(yǎng)微生物活躍,硝化菌爭奪氧氣而抑制硝化作用的進(jìn)行[20-21],導(dǎo)致 TN 去除率降低,此時 TN 主要為NH3--N.因此,在集成模塊式污水處理設(shè)備中實現(xiàn)同步硝化反硝化,通過控制 DO濃度在系統(tǒng)內(nèi)形成適量的好氧生物膜層和缺氧生物膜層,同時使碳源在系統(tǒng)內(nèi)合理分配,減少異養(yǎng)菌對碳源的消耗,提高反硝化菌比例,從而達(dá)到低C/N比污水SND高效脫氮.結(jié)果表明,該集成系統(tǒng)最佳C/N比為5:1.

2.4 進(jìn)水pH對集成裝置SND脫氮效果的影響

為考察 pH值對集成模塊式處理系統(tǒng) SND脫氮的影響,控制 DO=1.4～1.6mg/L,進(jìn)水流量5L/h, HRT=20h,C/N=5,利用H2SO4和NaOH分別調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值為6、7、8和9.

由圖5可見, pH值為7～8時氨氮去除率為81.2%～86.62%,TN去除率在72.93%～76.24%;當(dāng)pH值為6時,去除率下降至55.01%,TN去除率降至44.18%;pH值為9時,氨氮去除率為67.62%, TN去除率為64.18%.分析其原因,氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌的適宜 pH值分別為 7.0～8.0和6.5～7.5,反硝化菌最適宜的pH值是7.0～8.5[22],當(dāng)不在最佳pH值的范圍時,氨氧化菌、亞硝酸鹽氧化菌和反硝化菌的活性受到抑制,導(dǎo)致處理效率下降.故該集成系統(tǒng)SND最佳pH值為7.5.

圖5 pH值對集成裝置SND脫氮效果的影響Fig.5 Effect of pH on SND in the integrated device

2.5 集成模塊式SND動力學(xué)模型及求解

依據(jù)氨氧化菌和硝化菌比增長速率 Monod方程、反硝化過程中的反硝化菌的增殖速率和底物去除Monod方程[23],同時根據(jù)假設(shè)忽略系統(tǒng)中硝化和反硝化過程中的同化作用, 推導(dǎo)得集成模塊式SND動力學(xué)模型:

式中:

C為濃度,mg/L;K為飽和常數(shù),mg/L;DO為溶解氧濃度,mg/L;Y為產(chǎn)率系數(shù),gVSS/gNH4+-N;μ為細(xì)菌比增長速率,h-1;P、Q均為方程(1)中動力學(xué)常數(shù).

設(shè)反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)有效體積為 V,進(jìn)、出水流量為q, NH4+-N反應(yīng)速率為r(N),通過建立反應(yīng)器內(nèi)氮轉(zhuǎn)化的物料衡算方程,利用反應(yīng)器進(jìn)、出水氨氮和硝酸鹽氮連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù),作圖并進(jìn)行線性回歸,求解得 P=0.488,Q=0.379, KNO3??N= 1.55.將動力學(xué)常數(shù) P、Q和 KNO?3?N代入式(1)可得集成模塊式SND動力學(xué)方程:

集成模塊式SND系統(tǒng)反硝化過程中硝酸鹽氮飽和常數(shù) KNO?3?N為 1.55,遠(yuǎn)高于單級活性污泥反硝化過程中的飽和常數(shù) 0.06～0.2mg/L[23].SND的實現(xiàn)主要依賴于好氧/缺氧的微環(huán)境,同時反硝化過程為速控步驟,而 KNO?3?N的大小表示硝酸鹽氮在反硝化過程中的傳質(zhì)效率及反硝化微生物的還原效率.因此,集成模塊式污水處理設(shè)備SND脫氮效率高,適于低C/N污水的深度脫氮.

4 結(jié)論

4.1 由主反應(yīng)區(qū)、泥水分離區(qū)、導(dǎo)流區(qū)等集成的SND模塊式污水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計合理.

4.2 集成模塊式污水處理裝置同步硝化反硝化脫氮,處理效果受DO、HRT、C/N和pH值影響顯著,主反應(yīng)區(qū)溶解氧濃度及原水碳氮比對同步硝化反硝化的實現(xiàn)及深度脫氮效率的保證尤為重要,在主反應(yīng)區(qū)DO=1.2～1.4mg/L,總HRT=20h (主反應(yīng)區(qū)HRT=8h),原水C/N=5:1,pH=7.5時,氨氮可以從 15mg/L降至 2.5mg/L,總氮可以從20mg/L降至4mg/L,去除率可以達(dá)到83%和80%以上.

4.4 集成模塊式污水處理技術(shù)及裝置可實現(xiàn)低C/N比、小水量污水的深度脫氮,為中小城鎮(zhèn)生活污水深度脫氮提供了技術(shù)支持和理論依據(jù).

[1]劉漢湖.生態(tài)工程技術(shù)在中小城鎮(zhèn)污水處理中的應(yīng)用 [C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集.中國環(huán)境科學(xué)出版社,北京: 2006:2066-2069.

[2]王孝華.中小城市水污染及控制 [J]. 科技咨詢導(dǎo)報, 2007,22(2): 219-220.

[3]楊魯豫,王 琳,王寶貞.適宜中小城鎮(zhèn)的水污染控制技術(shù) [J].中國給水排水, 2001,17(1):23-25.

[4]戴 藝,王 輝,李 熒,等.缺氧/好氧/一體式MBR工藝處理養(yǎng)豬污水并回用 [J]. 中國給水排水, 2012,28(22):92-94.

[5]呂炳南,陳志強.污水處理新技術(shù) [M]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2005.

[6]Chui P C, Terashima Y, Tay J H, et al. Performance of a partly aerated biofilter in the removal of nitrogen [J]. Wat. Sci. Tech., 1996,34(1/2):187-194.

[7]劉富軍.曝氣生物濾池去除二級出水中的氨氮 [J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2005,28(7):95-97.

[8]李德生.好氧→缺氧→厭氧集成模塊式污水快速脫氮反應(yīng)裝置及其處理方法:中國, 201010209203.3[P].2010-06-17.

[9]Seifi M, Fazaelipoor M H. Modeling simultaneous nitrification and denitrification (SND) in a fluidized bed biofilm reactor [J]. Applied Mathematical Modelling, 2012,36(11):5603-5613.

[10]Munch E V, Lant P, Kelle J. Simultaneous nitrification and denitrification in bech-scale sequencing batch reaaors [J]. Wat.Res., 1996,30(2):277-284

[11]Christine H, Saine I C. Simultaneous nitrification/denitrification in all aerobic biofilm system [J]. Wat. Sci Tech., 1998,37.

[12]Robertson L A, Gijs K J. Aerobic denitrification: a controversy revived [J]. Arch. Microbiol., 1984,139:351-354.

[13]國家環(huán)境保護總局水和廢水監(jiān)測分析方法編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法 [M]. 4版.北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社, 2002.

[14]Rivas F J. Jiont aerobic biodegradation of wastewater from table olive manufacturing industries and urban wastewater [J]. Bioprocess Engineering, 2000,23:283-286.

[15]Fu Bo, Liao Xiaoyi, Ding Lili, et al. Characterization of microbial community in an aerobic moving bed biofilm reactor applied for simultaneous nitrification and denitrification [J]. World Journal of Microbiology and biotechnology, 2010,26(11):1981-1990.

[16]Hocaoglu S M, Insel G E, Cokgorl U, et al. Effect of sludge age on simultaneous nitrification and denitrification in membrane bioreactor [J]. Biosource Technology, 2011,102(12):6665-6672.

[17]Virdis B, Rabaey K, Yuan Z, et al. Simultaneous nitrification, denitrification and carbon removal in microbial fuel cells [J]. Water Research, 2010,44(9):2970-2980.

[18]Jun B H, Miyanaga K, Tanji Y. Removal of nitrogenous and carbonaceous substances by a porous carrier membranehybrid process for wastewater treatment [J]. Biochem. Eng., 2003,14(1): 37-44.

[19]Bock E, Schmidt I, Stuven R,et al. Nitrogen loss caused by denitrifying notrosomoas cells using ammonium or hydrogen as electron donors and nitrite as electron acceptor [J], Arch. Microbiol., 1995,163(1):16-20.

[20]林 燕,何義亮,孔海南,等.MBR中同步硝化反硝化及異養(yǎng)硝化現(xiàn)象試驗研究 [J]. 膜科學(xué)與技術(shù), 2006,26(2):22-26.

[21]Elisabeth V Münch, Paul lant, Jürg Keller. Simultaneous nitrification and denitrification in bench-scale sequencing batch reactors [J]. Water Research, 1996,30(2):277-284.

[22]Chui P C, Terashima Y, Tay J H, et al. Performance of a partly aerated biofilter in the removal of nitrogen [J]. Wat. Sci. Tech., 1996,34(1/2):187-194.

[23]顧夏聲.廢水生物處理數(shù)學(xué)模式 [M]. 2版.北京:清華大學(xué)出版社, 1993.

Performance characteristics of simultaneous nitrification and denitrification (SND) for low carbon to nitrogen (C/N) ratio wastewater in an integrated device.

DENG Shi-hai, LI De-sheng*, LU Yang-yang, ZENG Qi-jing

Ammonia and total nitrogen (TN) removal efficiencies of SND in an integrated device and its influence factors, such as DO concentration, HRT, C/N ratio, influent pH, etc., were studied and analyzed. Dynamic model of SND in the system was established and solved. The results showed that total nitrogen was decreased to 4mg/L from 20mg/L (80%), ammonia to 2.5mg/L from 15mg/L (83%) by the SND in the integrated device at conditions of DO 1.2～1.4mg/L, HRT 20h (8h in the first reaction zone), C/N ratio 5:1, influent pH 7.5.KNO3??N1.55, which was well above that of traditional active sludge process (0.2～0.5mg/L), was obtained by solving dynamic model of SND in the system. The results indicated that nitrogen in low C/N ratio wastewater could be efficiently removed by this technology. The integrated wastewater treatment technology was of operation stability and the ability to resist shock loading, and could be a basis for advanced nitrogen removal of low C/N ratio small discharge from small town.

integrated wastewater treatment device；simultaneous nitrification and denitrification (SND)；low C/N ratio wastewater；deep denitrogen；dynamic model solving

X703

A

1000-6923(2014)09-2259-07(School of Civil Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China). China Environmental Science, 2014,34(9)：2259～2265

鄧時海(1989-),男,四川資陽人,北京交通大學(xué)博士研究生,主要從事水污染控制理論與技術(shù)研究.發(fā)表論文4篇.

2014-01-03

國家自然科學(xué)基金項目(51278034);鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目(2011Z003-A,2010Z003-B)

* 責(zé)任作者, 教授, dsli@bjtu.edu.cn