在序批式反应器

在序批式反应器（SBR）中碱度和ORP作为硝化的比较指标

摘要

在实时的基础上，选择一个简单的措施以及相关的替代参数以确保硝化/反硝化过程有效运作是至关重要的。研究旨在调查碱度作为在一系列操作条件（化学需氧量（COD），氨氮，水力停留时间）和烯丙基（ATU，一种化学抑制硝化）休克下的一个可靠指标。碱度指示的准确性在于比较在序批式反应器（SBR）的氧化还原电位（ORP）的值。虽然ORP和碱度在SBR周期存在明显的差异，尤其是当硝化/反硝化效率有一个渐进的死亡时，碱度比ORP呈现出了更好的迹象。出水碱度展出反向与氮浓度的线性相关（ALK=-4.26[ñ]+180 R 2= 0.92），当碱度低于100mg/l时脱氮不足，而当碱度较高大于200-250mg / L时硝化不足。此外，进水和出水碱度差异（ALK）作为另一个指标研究，它反映在硝化碱度消耗和反硝化碱度产生的总体结果。alkinf. EFF下跌（ALK= 6.99[N]+22，R2= 0.82）具有更好的脱氮，alkinf. EFF上升（ALK=-5.54[N]+126，R 2= 0.76）有更好的硝化。碱度和出水氮浓度有很强的相关性，还有Alkinf. EFF和硝化/反硝化效率表明碱度和Alkinf.-EFF可以作为硝化/反硝化过程的指标。此外，碱度，ORP和pH值为脱氮带来的害处和问题在文章中进行了全面的比较。

关键词：碱度，氧化还原电位（ORP）;硝化脱氮;化学需氧量（COD）;氧;水力停留时间（HRT）;烯丙基硫脲（ATU）休克

1简介

生物脱氮，好氧硝化/反硝化缺氧组合，一般被视为废水消除氮最经济，最有效的手段。硝化是一个两步反应：（NH 4 +）首先被自养氨氧化为亚硝酸盐（二氧化氮），然后亚硝酸盐被自养亚硝酸盐氧化剂氧化为硝酸盐（NO3 - ）（反应（I）和（二））。在缺氧反硝化时，亚硝酸盐/亚硝酸盐在额外的碳源（如甲醇或乙酸）作为电子供体的情况下被异养反硝化为氮气（N2）（反应（三））。硝化只能在低化学需氧量（COD），足够的溶解氧（DO）和长污泥停留时间（SRT）的条件下成功运作，而脱氮需要在足够的化学需氧量的缺氧状态下成功运作。这些不同的要求对在同一水箱发生硝化和反硝化的序批式反应器（SBR）系统脱氮是一个挑战。

2NH4+ +3O2 →2NO2- + 4H+ +2H2O (I)

2NO2- +O2 →2NO3- (II)

5CH3COOH + 8NO3- →4N2 + 10CO2+ 6H2O +8OH- (III)

几个运行参数，如氧化还原电位（ORP）和pH值，已被研究为硝化/反硝化的指标。然而，据报道出来了冲突结果。在一些测试中[1-3]在硝化/反硝化的开始/结束阶段检测到ORP和pH值断点（如硝酸盐膝，谷氨），但其他[4]没有检测到。一些研究报告ORP和pH值有良好的相关性[5,6]，而Hamamoto等[7]发现，当ORP在整个好氧/缺氧过程大幅地改变，而pH值保持稳定。此外，虽然在实验室规模的系统控制的条件下已经明确确定了硝化/反硝化ORP的控制断点[1,5,8]，但是他们在实际运行的SBR系统的检测和应用中是不容易的。ORP的探针的准确性由于探头沉浸在废水一定时期结垢后也会有问题。因此，在现实领域以及脱氮效率和出水水质测量有必要选择一个简单和相关的参数。

与ORP值比，碱度直接与脱氮相关。碱度在硝化期间消耗7.14 g/ g Noxidized 和在反硝化过程中产生3.57g/ g Nreduced。能用检测试剂盒简单地进行测量是碱度的另一个优势。二级处理后的废水的碱度通常高于80-100mg / L是为了保持足够的

缓冲能力。虽然几十年来在科学基础上[9-12]一直认为碱度和硝化/反硝化的密切相关，它们非常有限的信息对碱度对出水氮浓度的指标是有用的。此外，由于在硝化消耗的碱度大于在反硝化产生的碱度，碱度在整个处理过程的变化（Alkinf. EFF）可能被用来作为硝化/反硝化程度的另一个指标。

许多研究在进水冲击下已经进行了硝化[13-16]。ginestet等人。[17]和Gorska 等[18]发现烯丙基硫脲（ATU）抑制铵氧化为亚硝酸盐（反应（一））和在ATU5-10毫克/ L 时硝化完全被抑制。虽然一直没有研究出脱氮能从ATU抑制中复苏，但是这将对硝化的稳定非常重要。此外，在SBR系统中研究在ATU抑制硝化期间碱度指标的变化进行验证是可行的。

出于研究需要在碱度和硝化/反硝化间建立一个可靠的相关性是为了实际操作。我们的目标是比较碱度和ORP在SBR系统中一系列操作条件下（化学需氧量，氧浓度，停留时间）和ATU冲击下作为脱氮监视工具的准确性。进水和出水碱度差异（Alkinf. EFF）的测试也表明硝化/反硝化的程度。脱氮在一系列的操作条件和ATU抑制的基础上，碱度, Alkinf. EFF，氮浓度用数学方程来关联得到了发展。

2。材料和方法

2.1。SBR系统和综合废水

一个具有有效的处理能力1.7立方米SBR系统在这项研究中使用。SBR法有三个阶段：在有被控制序列自动定时器填补，反应，沉淀。根据标准（中级）操作下，一个周期（4.75h）包括：0.42h曝气，2.8h缺氧搅拌，1.00h闲置和0.5h 沉淀。通过调整曝气/缺氧的时间来改变溶解氧（DO）浓度。在曝气操作中级阶段DO 保持在3.5-4.5mg/ L。

综合废水的标准（中期级）进水（COD为700mg/ L时，TKN 45 mg/ L时，NH4+：35mg/ L，碱度：200-230mg/ L，为碳酸钙）。它的成分（每公升）：奶粉0.53克，尿素0.04克，磷酸氢二钾0.04克，（NH4）2SO40.05克，和0.02克乙酸钠。用泵向SBR系统的灌装区注入一定剂量的水。根据中级运作水力停留时间（HRT）为3.6天（流量0.47立方米/天）。长的停留时间的主要原因是因为SBR系统是专为单家独户设计，废水在出院的系统前一般停留2-3天。在整个实验过程中，污泥停留时间（SRT）是10-14天。活性污泥是从米德尔敦市污水处理厂接种的。在SBR系统的整个实验混合液悬浮固体（污泥）浓度1000-1300mg/l。

2.2。实验设置

进行调整了进水COD浓度，曝气阶段期间DO，水力停留时间（HRT），以获得低，中，和高层次的条件（见表1）。每次只有一个参数改变当其余两个参数处于中级水平。从而，在不受其他参数的干扰，每个参数可以单独进行测试对脱氮的影响。