污水中氮磷含量增加是引起水體富營(yíng)養化的主要原因，隨著(zhù)人們生活水平提高和生活習慣改變，高氨氮、低碳氮比生活污水普遍存在，高氨氮生活污水對微生物的生長(cháng)有抑制作用，很難進(jìn)行生物處理，必須增加回流比來(lái)稀釋原污水，生活污水中C/N低會(huì )影響總氮和磷的去除。所以，一般活性污泥法處理高氨氮污水有一定困難

　　高氨氮生活污水對活性污泥有很大沖擊。一方面，使原生或后生動(dòng)物不能適應高氨氮環(huán)境，形成胞囊，從而活性降低。另一方面，硝化反應中溶解氧不足，導致脫氮效果不好。通過(guò)對UCT工藝進(jìn)行改進(jìn)，系統具有較高的總氮、氨氮和COD去除率。

　　一、實(shí)驗部分

　　1-試劑與儀器

　　生活污水，取自某大學(xué)家屬樓生活污水排污口，水質(zhì)見(jiàn)表1。葡萄糖、堿性過(guò)硫酸鉀、抗壞血酸、鉬酸鹽、酒石酸鉀鈉、納氏試劑均為分析純。

　　TUV810型紫外可見(jiàn)分光光度計。BRLXUN立式壓力蒸汽滅菌器。CMF5型COD多參數水質(zhì)測定儀(與之配套藥劑有COD耗材1號和COD試劑2號);WTWMu)W630溶解氧測定儀;MilwaukeepH56筆式酸度計。

　　1.2實(shí)驗方法

　　采用改良的UCT工藝處理高氨氮生活污水，裝置分厭氧區、缺氧區、好氧區和沉淀區共4個(gè)區，工藝流程示意見(jiàn)圖1。其中/回流為缺氧區至厭氧區，/回流為好氧區至缺氧區，/回流為沉淀區至缺氧區，/回流為缺氧區內循環(huán)，m回流為沉淀區至缺氧區，碳源投加點(diǎn)在缺氧區首端。

　　實(shí)驗期間白天對進(jìn)、出水取3次，間隔4h取樣1次，混合后作為待測平均水樣。實(shí)驗測定項目及分析方法見(jiàn)表2。

　　二、結果與討論

　　2.1總氮去除效果

　　2.1.1回流比對出水總氮的影響

　　回流比的調整分為七個(gè)工況，不同工況回流比對進(jìn)出水總氮的影響見(jiàn)圖2。

　　氮主要是在好氧區氨氮轉化為硝酸鹽氮和在缺氧區硝酸鹽氮轉化為氮氣而去除，回流比是污水處理過(guò)程中一個(gè)重要的參數。由圖2可知，第一工況(1?5d)，沉淀區至缺氧區污泥回流100%，硝化液回流100%，缺氧區至厭氧區回流100%，出水總氮平均值37.93mg/L。第二工況(6?11d)增加缺氧區內循環(huán)，回流比為100%，出水總氮平均值31.98mg/L，缺氧區內循環(huán)的增加提高了系統的反硝化效果。第三工況(12?15d"加大沉淀區至缺氧區污泥回流至200%，出水總氮平均值為22-18mg/L，使沉淀區更多的硝酸鹽氮進(jìn)入到缺氧區，增大了缺氧區反硝化的潛力。第四工況(16-21d)取消缺氧區內循環(huán)，反硝化反應減弱，出水總氮平均值為25.70mg/L。第五工況(22?25d)增大硝化液回流至200%，硝化液回流的加大，更多的硝酸鹽氮進(jìn)入缺氧區，通過(guò)反硝化反應轉化為氮氣，總氮去除效果提高，平均值為21?65mg/L。第六工況(26?35d)污泥回流降為50%，出水總氮平均值28.58mg/L。故第七工況從第36d起回流比調整如下：沉淀區至缺氧區污泥回流200%，硝化液回流200%，缺氧區至厭氧區回流100%，出水總氮平均值21.05mg/L?？梢?jiàn)不同回流比對出水總氮有很大的影響。

　　回流比的增加使進(jìn)水氨氮稀釋增加，系統各區的氨氮濃度降低，在好氧區對硝化細菌的抑制減弱，進(jìn)而硝化細菌大量繁殖，隨著(zhù)系統的運行逐漸達到低氨氮的穩態(tài)環(huán)境。

　　2.1.2碳源投加量對出水總氮的影

　　由于進(jìn)水COD平均值為220mg/L，進(jìn)水總氮平均值為95mg/L，C/N≈2-：1，C/N嚴重不足，僅依靠自身碳源不能使系統有較好的脫氮效果。反硝化菌屬異養型兼性厭氧菌，碳源的種類(lèi)和C/N是生物脫氮除磷重要因素。碳源對于反硝化過(guò)程起著(zhù)重要作用。本實(shí)驗選用碳源為葡萄糖，葡萄糖投加分六個(gè)工況，碳源投加量對出水總氮的影響見(jiàn)圖3。

　　由圖3可知，系統運行穩定后，未投加碳源時(shí)，出水總氮平均值為37.58mg/L，此工況進(jìn)行反硝化主要靠?jì)忍荚捶聪趸?PHAs)，由于反硝化效率較低、速率慢，從而脫氮效率不可能很高。第一工況(1?5d)在缺氧區投加葡萄糖，C/N為3：1，出水總氮平均值為32.41mg/L，第二工況(6?11d)，C/N為4.5：1，出水總氮平均值為22-12mg/L，碳源增加給反硝化細菌提供了營(yíng)養，反硝化細菌利用碳源進(jìn)行反硝化反應，出水總氮降低。第三工況(12-29d)C/N為4：1，出水總氮平均值為25.69mg/L，第四工況(30?35d)C/N為3.5：1，出水總氮平均值為30.58mg/L，可見(jiàn)系統脫氮效果受碳源影響很大，投加碳源的多少對總氮的去除有很大的影響。第五工況(36?42d)恢復C/N為4.5：1，出水總氮下降，隨著(zhù)系統運行出水總氮平均值為20.23mg/L，此工況進(jìn)行異養反硝化的外碳源較多，反硝化速率較快，進(jìn)而脫氮效率提升。第六工況(43?65d)C/N保持4.5：1不變，通過(guò)調節回流比、增加沉淀區至好氧區回流等措施，出水總氮平均值為12.02mg/L。

　　在不改變工況條件下，系統的脫氮效果難以進(jìn)一步提高?？赡茉蚴牵孩俑邼舛劝钡?jīng)硝化后轉化為大量的硝酸鹽氮，通過(guò)硝化液回流至缺氧區，高DO濃度破壞了缺氧環(huán)境&給缺氧區造成了較大的壓力，反硝化細菌在不利環(huán)境中難于生存，數量減少，從而影響了反硝化作用，導致系統脫氮效率較低。同樣污泥回流中DO濃度對缺氧區也產(chǎn)生一定影響;②實(shí)驗進(jìn)水COD平均值220mg/L，進(jìn)水總氮平均值95mg/L，C/N≈2-：1，可見(jiàn)碳源不足，僅靠自身碳源脫氮效果難以進(jìn)一步提高。為了使出水總氮達標，通過(guò)上述六個(gè)工況的調整，出水總氮平均值為12.02mg/L，出水總氮保持在15mg/L以下&在第57d和第59d出水總氮分別為9-21mg/L和7.35mg/L。

　　2.2氨氮去除效果

　　氨氮的去除與好氧區DO濃度有很大關(guān)系，本實(shí)驗通過(guò)調節曝氣量，改變好氧區的DO濃度，共有六個(gè)工況。進(jìn)出水氨氮含量隨時(shí)間變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。

　　由圖4可知，污泥培養時(shí)期，出水氨氮濃度較高，去除率偏低。這是因為進(jìn)水氨氮濃度過(guò)高，好氧區的硝化細菌還沒(méi)有培養成熟，數量也少，硝化效果不明顯。隨著(zhù)污泥培養的進(jìn)行，系統逐漸達到穩定。第一工況(1?9d)出水氨氮濃度雖然很低，氨氮平均值為0-1mg/L。為了保持滿(mǎn)足好氧區的硝化效果，系統DO濃度為4.25mg/L。高DO含量使好氧區的污泥發(fā)黃、松散，出水硝氮含量很高，導致污水進(jìn)入沉淀區后發(fā)生反硝化反應，大量污泥上浮，污泥流失嚴重，使污泥處于輕度膨脹狀態(tài)，污泥濃度下降，且出水SS和COD含量上升。

　　為解決沉淀區污泥上浮問(wèn)題，第二工況(10?15d)的DO平均濃度為3-10mg/L，污泥上浮問(wèn)題有很大緩解，污泥顏色變深，氨氮出水平均值2.25mg/L。第三工況(16?21d)、第四工況(22?27d)和第五工況(28-33d)DO平均濃度分別為2.21，1.48，1.02mg/L，隨著(zhù)DO濃度的降低，氨氮出水濃度逐漸升高，第31d出水氨氮濃度最高，可達7.38mg/L，未達到GB18918-2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》國家一級A排放標準。第六工況從第34d起DO濃度維持在1-0?1-0mg/L，隨著(zhù)系統的運行，出水氨氮含量保持在1.50mg/L以下。

　　雖然高DO濃度能明顯提高系統的硝化效果，但是DO濃度不能過(guò)大，否則不經(jīng)濟。同時(shí)，高DO濃度會(huì )使好氧區的污泥發(fā)黃、松散，造成沉淀區污泥上浮和污泥膨脹現象。此外，高DO濃度下硝化液回流也會(huì )對缺氧區反硝化和裝置除磷效果有影響。所以系統運行工況DO濃度保持在1.40?1-0mg/L左右。

　　2.3COD去除效果

　　進(jìn)、出水COD濃度隨時(shí)間變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖5

　　由圖5可知，第1?3d運行初期系統還沒(méi)穩定，微生物沒(méi)有培養成熟，數量也較少，出水第2d的COD達到65mg/L。隨著(zhù)系統的逐步穩定，第7d起系統出水COD穩定在20?40mg/L之間，可達到GB18918-2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》國家一級A排放標準，可見(jiàn)接種污泥的數量對于COD的去除有很大關(guān)系。在裝置運行工況，出水COD值常常高于好氧區末端的COD值，原因是系統一直保持較高的DO濃度，污泥過(guò)氧化較嚴重，好氧區出現大量泡沫，影響沉淀效果，導致出水濃度偏高。在穩定運行工況下，通過(guò)對好氧區微生物的觀(guān)察，好氧區有大量輪蟲(chóng)出現，可見(jiàn)出水水質(zhì)良好。

　　三、結論

　　(1)回流比對出水總氮有顯著(zhù)影響。在r1回流為100%，r2回流為100%，r3回流為100%時(shí)，增力口?；亓鳛?00%，出水總氮平均值由37.93mg/L降為31.98mg/L；增大r3回流至200%，出水總氮平均值為22.18mg/L；r2回流由100%增大為200%，出水總氮平均值由25.70mg/L降為21.65mg/L。

　　(2)碳源投加量能提高出水總氮的去除。通過(guò)投加葡萄糖使C/N由2.3：1變?yōu)?.5：1時(shí)，出水總氮平均值由37-58mg/L降低為20-23mg/L，基本達到GB18918-2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》國家一級B排放標準。

　　(3)較高DO濃度能明顯提高氨氮的轉化，硝化效果好。但過(guò)高DO濃度的硝化液回流會(huì )破壞缺氧區環(huán)境，降低系統脫氮效率。過(guò)高DO濃度也會(huì )導致污泥過(guò)氧化嚴重，好氧區出現大量泡沫，影響沉淀效果，出水COD濃度升高，出現COD出水值常高于好氧區末端COD值。系統穩定運行時(shí)DO濃度維持在1-0?1-0mg/L之間。

　　(4)通過(guò)對改良UCT工藝的小型生活污水實(shí)驗裝置運行監測，在進(jìn)水總氮含量在80?125mg/L下，總氮出水平均值12-02mg/L，出水氨氮小于1.5mg/L，COD出水穩定在20?40mg/L，可達到GB18918-2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》國家一級A排放標準。（來(lái)源：北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院）