中文译文-卡鲁塞尔氧化沟生活污水处理中同步硝化和反硝化的操作条件的研究.doc

1、外文翻译题目1：卡鲁塞尔氧化沟生活污水处理中同步硝化和反硝化的操作条件的研究题目2：通过定期分配水混合水解酸化反应器的联合工业和生活污水处理紧随的SBR工艺外文翻译之一Study of operational conditions of simultaneous nitrication and denitrication in a Carrousel oxidation ditch for domestic wastewater treatment作者：Yanchen Liu, Hanchang Shi, Lan Xia, Huiming Shi, Tonggang Shen, Zhiqian

2、g Wang, Gan Wang, Yingzhe Wang国籍：China 出处：Bioresource Technology卡鲁塞尔氧化沟生活污水处理中同步硝化和反硝化的操作条件的研究作者：Yanchen Liu, Hanchang Shi, Lan Xia, Huiming Shi, Tonggang Shen, Zhiqiang 国籍：中国出处：生物资源技术摘要同步硝化和反硝化（SND）的操作条件的研究在氧化沟（OD）渠道和没有特殊缺氧的情况下用真实的生活废水进行了基于实验室规模和半工业规模试验。SND中污泥负荷和成分比例的影响在浓度、温度、水力停留时间(HRT)、溶解氧（DO）和操作

3、模式的方面做了调查。结果表明SND的最佳溶解氧（ODO）的发生确实主要是由于污泥负荷的浓度和温度，高TCOD / NH3-N和短HRT能增强SND的发生。一种新的操作模式被提出，实现了比60 - 70%更高的总氮脱除效率即SND中HRT为4 - 6 h且污水中NH3-N和TN的浓度分别小于5和15 mg / L。1. 简介废水中氮化合物的去除越来越重要，因为严重的富营养化已经发生在中国的地表水体。一种脱氮新方法SND（在时间和空间不变的条件）近年来被报道 （Rittman and Langeland,1985; Munch et al .,1996;Fuerhacker et al .,200

4、0; Holman and Wareham,2005）。OD是一种当SND经常产生重大影响的地方（Hao et al., 1997; Gao et al., 2006）。通常在OD，空间缺氧区沿沟是由调节曝气在不同点，和高的内部循环流对象混合溶液来交替好氧和缺氧的条件下，这在沟里执行SND存在明显的优势。主要的物理解释是SND发生在微生物絮体流程是由于DO浓度梯度引起的扩散限制(Puznava et al., 2000)。在生物絮体流程，SND的基本分析是基于微生物的聚集创建一个氧气浓度梯度，使好氧和缺氧的条件都下可以建立在一个反应堆。在这些情况下，硝化细菌和反硝化细菌可以顺利执行相关的生物转

5、换。SND发生在OD生物絮体中的微型区域，并且脱氮应归结于絮体中的微型缺氧层(Rittman and Langeland, 1985; Hao et al., 1997)。DO给出了一个活性污泥絮体的轮廓表明在絮状物微粒中有缺氧和有氧区域(Holley, 2003; Li and Bishop, 2004)。一些先前的研究已经对活性污泥絮体内部的SND过程进行了描述。混合溶液中的污染物浓度和氧气利用率有关，直接影响活性污泥絮体内部的氧气渗透(Andreadakis, 1993; Holley, 2003)。剪断絮状物，或减少絮状物大小，被认为对缺氧区内部颗粒的存在是有害的，当通过生物质的高速混

6、合减少絮状物中值大小从80年到40 lm的颗粒会导致SND脱氮从52%减少到21% (Pochana and Keller, 1999)。大多数以前的研究进行的是检查COD，NH3N，和DO在SBR的SND过程中的时间过程(Holman and Wareham,2005)和使用那些观察结果得出关于细菌在SND过程中微生物机制背景下的行为的结论(Helen et al., 2003; Panswad et al.,2003; Donald et al., 2005)。然而，这里缺乏一个如何在单个的OD创建一个可行的絮状物内的微环境来使SND发生的研究。许多冲突存在于SND的转化活性污泥法，如在硝

7、化过程和有机基质代谢过程中DO的消耗，硝化与反硝化中的DO浓度的需求冲突，和有氧区中COD的消耗与反硝化中所需的有机基质。氮去除的程度，可以归因于絮状物内缺氧微型区域与絮体中DO的情况有关，并且有机基质在絮体中的转换随混合溶液污染物的浓度变化而变化。DO的浓度，流体的COD浓度，总氮负荷，还有HRT是混合溶液污染物的浓度变化的关键因素。本研究的目的是为了了解SND中不同控制条件之间的相互作用，和为SND的发生建立最优操作条件和操作模式来提高在一个单个的OD反应堆中的脱氮效率。一系列的实验被开展来调查不同控制条件的影响，如DO浓度、温度、影响污泥负荷的氨和TCOD，HRT和TCOD / TN的比

8、率，在SND脱氮效率上的影响，这是为了确定在流体波动下影响SND的条件和机制，并寻求可能的技术和新的运营模式的方法来提高氮的去除。2. 方法2.1 总计划两个典型的卡鲁塞尔OD过程在本研究中被讨论。对SND中不同控制条件的影响的研究在实验室规模的OD进行。实验室规模的沟建在清华大学实验室，半工业规模的沟建立在合肥的WWTP ZhuZJ。图1a所示的是试验中示意性用来试验的实验室规模的沟。实验室规模的卡鲁塞尔OD是一个完整的混合反应器与在通道中无尽回流的混合溶液。流的水平速度控制在平均0.06米/秒，这是以前用粒子多普勒风速测定在纯水中进行示踪测试得到的。两个水下表面通风装置安装在通道的两端。这

9、个实验室OD的工作容积是102L（长736mm，宽300mm，深350mm）。DO在线检测是由DO计（YSI-58）做的，DO的监管是由通风装置速率手动的。新鲜废水被清华大学附近的一个小区的排水系统收集。一个流体结论在表1中被给出。半工业规模的卡鲁塞尔OD被设计成在不同的流体入口能提高SND发生率的。图1 b显示了通道中的流动方向和流体的不同模式。半工业规模的卡鲁塞尔工作容积是117m3（长9.5m，宽3.6m，深1.1m）。DO的在线检测是由DO计（HACHsc-100）做的，DO的监管是由正在运行的计划和通风系统内的转速手动调整的。在中国合肥的Zhu ZJ WWTP，生活废水进泵之前在集水

10、井被重获。流量持续稳定一个多月。废水的特征列在表2。这个试验在2006年9月到2007年12月之间进行，在不同操作条件下不同时期的特点不同，如表3所示。2.2 分析方法污泥样本立即被离心机在5000 r / min的转速下分离10分钟从液体介质中去除掉微生物并且进行测试。COD， NH4N，NO3N， NO2N，MLSS，MLVSS和污泥体积指数（SVI）的日常分析根据标准方法（APHA, 1995）进行着。样品的可溶性成分用0.45 lm的滤纸立即过滤和冷却以防止样品进一步的反应。污泥在整个时期的操作过程中沉降能力很好，SVI在54到92 ml / g之间。这导致了污水中的悬浮物浓度在仅仅2

11、0分钟的沉降后大约在4.7 mg / L。系统的平均MLVSS是 1620 mg / L。基于入口TCOD平均浓度在371 mg / L，TCOD去除率在86%和94%之间。3. 结果和讨论3.1 OD中SND过程中DO的影响几项研究指出，硝化和反硝化作用可以同时出现在低DO水平（Yoo et al., 1999; Jun et al., 2003; Trivedi and Heinen, 2000）。硝酸在有氧区由硝化过程产生，可以随着底物扩散到内部缺氧区以致反硝化作用可以发生在絮状物深处。已知的许多影响硝化细菌的因素中，DO浓度时最重要因素之一。相比之下，不同DO浓度在某些负载情况下的结果

12、如图2所示。结果表明，DO在实验室规模的沟中逐渐地从1.0升高到3.0 mg / L，并且DO的影响在硝化和反硝化作用中是显著的。硝化效率迅速提高和DO在小范围（1.01.2 mg/L）增加的现象表明了DO在过程中没有影响的过程中硝化细菌的活性（Hanaki et al., 1990a,b），并且DO在硝化作用的驻扎事实被观察到可能是由于低DO下的转化过程。当DO 1.2 mg / L时，硝化效率几乎能达到100%。虽然据报道（Wuhrmann,1963）在生物废水处理中，DO浓度在至少2.0 mg / L时的体现的价值对维持完整的硝化过程是至关重要，一个类似的结果表明DO浓度在1.0 mg

13、/ L或更多时的价值似乎是对在帕斯韦尔 OD (Hao et al., 1997)中的硝化过程是足够的。观察报告应该归因于低污泥负荷。结果表明较低DO的拟合区间在1.0 - -1.2 mg / L时可以确保OD中的硝化作用。图1. 卡鲁塞尔氧化沟的示意图。 (a)实验室规模。 (b)半工业规模。表1.实验室规模的试验中原始生活废水的特点表2.半工业规模的试验中原始生活废水的特点表3.氧化沟的操作条件一般来说，DO浓度高于0.5 mg / L能抑制反硝化是众所周知的（Rittman and Langeland, 1985）。尽管抑制机制还不清楚，但是在高DO浓度，反硝化菌可以切换它们的电子受体从

14、硝酸到氧是被接受的，从而停止脱氮。DO对脱氮效率的影响如图2所示。脱氮效率显著降低，随着DO增多，并且这是一个转折点，表明了脱氮效率的转变。脱氮效率减少的很快当DO在1.01.2 mg/L范围的时候。结果有效地表明，在反硝化过程中抑制DO比在不完整硝化过程中抑制DO效果更重要。这种现象应该是由较完整的硝化过程中的高比例在一个不完整的硝化过程中的絮凝物进行反硝化降解COD所产生的更大的缺氧区造成的。所以，DO的范围导致了不完整的硝化过程是适合SND发生的，为了SND发生的ODO的浓度应该是硝化中最低的DO，废水的氨浓度能满足排放标准。此外，由于硝化和反硝化之间的冲突被减缓，尽可能降低辛ODO可以

15、提高SND效率。亚硝酸盐积累的现象是由于不完整的硝化(Hanaki et al .,1990 a,b)在试验中没有被观察到。3.2 SND的温度在OD中的影响 温度对硝化作用效率的影响如图3a所示。结果表明，当温度跌至11C以下时，硝化效率降低敏感甚至DO足够用来硝化。在我们的试验中，被提议的在低温下高污泥保留时间（40 - 50 d）提高硝化能力还没有实现（Painter, 1970;Sharma and Ahlert, 1977; Hao et al.,1997）。图3 b显示SND中温度（ 12C）对ODO的影响，和SND中ODO随着温度的增长显著减少。所以结果表明，温度在SND中对于ODO是一个关键因素，是因为温度对硝化菌活动的影响的影响（Sharma and Ahlert, 1977）。那就意味着在一个实际的OD中相对较高的温度下（ 12C）可以提高SND的发生。 图2.DO对SND效率的影响图3.温度对SND的影响。 （a）温度对硝化效率的影响 。（b）温度对SND中的ODO的影响。图4.流体TCOD污泥负荷对硝化作用的影响3.3 OD中流体总COD污泥负荷对SND的影响由于自养硝化作用一般比异养代谢缓慢，所以SND的硝化过程中需要降解有机基质为反硝化作用去提供还原能力。图4显示了流体总COD污泥负荷在SND的ODO浓度下对硝化过程的影响。结果表明，硝化效率随