1、目 录1 介绍.1 2 材料和方法.23 试验结果和评价.43.1 开始阶段.43.2 生活污水的实验53.3 关于增加了醋酸的生活污水的实验.64 总结.8原文.10序批式活性污泥反应器中的基质的组成在脱氮过程中的潜在影响原著：Rya Tasli*, Derin Orhon and Nazik Artan，环境工程学部，伊斯坦布尔技术性大学，I.T.U，Insaat Fakltesi，80626 Maslak，伊斯坦布尔，土耳其摘要实验的结果表明了序批式活性污泥反应器（SBR）对加强含有低浓度/中等浓度的有机碳的市政污水的生物磷的去除没有很大的效果，因为从污水中去除氮气时可以优先地争夺可以利
2、用的碳。总COD量不是一个富有意义的反映除N和P时可以利用的基质的参数；容易地可生物降解的COD一部分的COD fractionation和识别为系统性能的准确的估价是必不可少的。可溶的COD去除的程度在非好氧阶段被观察到比在除N和P的释放过程中通过化学计算学的关系被计算出的可能的量还高的多，显示了像有机碳这一类在厌氧的条件之下被非聚磷菌争夺储存是存在的。关键词：序批式活性污泥反应器（SBR），有机碳，磷的去除1 介绍众所周知，加强生物除磷（EBPR）需要一个厌氧/好氧顺序。在厌氧的阶段中，磷释放和生物量范围内的有机基质是有关联。在好氧期间里，磷的过量吸收发生在以储存有机物为代价，这些有机物也
3、作为一个为有聚磷能力的微生物（聚磷菌）生长的碳源。可以利用的有机基质的性质为选择性地需要短链的脂肪酸的存在时有效的去除磷扮演关键的角色。现在通常都认为了厌氧的阶段的主要的功能是产生能作为被聚磷菌的所利用的必要的发酵基质。在迄今为止所建议的全部动力学模型中，醋酸盐把被称呼为唯一的外部基质，象聚B羟基（PHB）那样在厌氧的条件期间里被吸收和储备。怎样减少由聚B羟基综合组成的各种生物化学模型之间不同的产生的动力是一个问题。（Comeau et al., 1986;Wentzel et al., 1986;Mino et al., 1987）。已经被观察到，其他的短链脂肪酸也许也为相同的目的在一个限定
4、的范围里被利用，并且，在这样的例子，其他的羟基酸合成除聚B羟基之外（Satoh et al.,1992）。当前，序批式活性污泥法（SBR）的技术是对传统的活性污泥法有很清楚的促进的优势，而且是试验的取舍。基本上，SBR是一个包括一个单一的容器的非常简单的系统（Orhon和Artan1994）。当照每个时段地控制，跟从空间角度控制传统连续流动过程的对比，它为观察和说明在加强生物除磷过程中的厌氧/好氧顺序出现的不同关联的现象供主要的优点。可以利用的有机基质的数量和其容易地可生物降解的一小部分可能在对市政污水加强生物除磷的范围有决定性的影响，并且，这样的影响在SBR的范围内最能被看见。另外， 加强生
5、物除磷也许受在处理生活污水的系统中同时脱氮的严厉地影响。厌氧阶段的开始由于硝酸盐的存在对加强生物除磷有害，因为氧化氮时为了去除氮气将优先地消费有机的基质，并且这将在现实厌氧的条件之前制作出一个缺氧的阶段。在这种情况下，基质的数量和性质对于去除氮和加强生物除磷时聚B羟基的储存二者来说都足够了。这实验性的研究的主要的目标调查了不同的基质条件和同时发生的氮排除的对在用波动的有机的内容处理生活污水的SBR系统的加强生物除磷效率的效果。2 材料和方法实验性的工作在计时员控制和实验室规模中被展开了，序批式活性污泥反应器的总体积被调节到8.8l。反应器被装备为机械混合和空气扩散装置使顺序地产生厌氧/缺氧/和
6、好氧条件。在填充阶段废水的营养附和是安全可靠的，它通过一个可调整流量的沃森-马洛型水泵和三个不同的出口控制，每个出口通过一个螺线管控制，每个排出处理过污水。实验室SBR单位在4个不同的连续运行中被操作了约200 d。操作被调到4周期天（周期时间：t c =6 h）除了在运转III周期时间被延续到8 h（3周期天）的之外。每个周期都有规则的连续地包括了缺氧/厌氧的填充和混合阶段的，好氧反应阶段和沉淀/闲置的阶段处理的废水被排出的。实验室SBR单元的操作条件和特征在表1中被略述出来了。污泥年龄被控制了，并且混合的挥发性悬浮固体（MLVSS）的浓度在每个单独的流程里保持不变。通过消耗必要数量的活性污
7、泥 量，在每个相同周期里的好氧阶段的最后，每天一次。在开始阶段（流程I）和流程II、流程III里，只集中处理生活污水，从伊斯坦布尔的首都及其周围地区收集，表1 SBR单元的运行条件和特征来自Tuzla地区收集的相对比较强的污水用于流程I，从Atakoy地区来的污水则用于提供流程II 和流程 III。流程IV用四个不同浓度模式操作，每个都使用从来自Atakoy的生活污水在用不同的醋酸盐浓度补充。在每个流程里的SBR系统的性能都不断地被监视，和在稳定的状态条件下被评估，在所选择的周期里根据日常测量的流入的和流出的污水的特性。评价也关于在所选的周期范围内在不同流程里各个稳定状态条件下的特点，包括了可
8、溶的COD，磷酸盐，氨和硝酸盐浓度的大概情况。全部分析都按照标准的方法被实行了（1989）。可熔的一部分COD和其它参数的被定义了为：能通过 CF/C高级玻璃纤维滤纸约1um的有效的小孔。另外， 相同的滤纸也被用来评定粒子的组成，在悬浮固体（SS）或挥发性悬浮固体（VSS）的基础上进行估价。相对地，磷酸盐和总磷被用来测量维生素C和过二硫酸盐的消化方法。硝酸盐在一个柱形的镉里被还原为亚硝酸盐，用色度的方法被确定。氨以酚方法精确。用滴定方法评估COD。3 实验结果和评价3.1 开始阶段：这次研究开始是使用一个以前的SBR系统的流程。在这个时期，反应器装了合成的废水，基本上用Tryptose Soy
9、 Broth准备好，（TSB）调整流入的水的COD到275 mg/l和总磷浓度为8.3 mg/l。在稳定状态，SBR被操作来维持1070 mg/l的MLVSS浓度，在VSS/SS比率为0.76下。完全的P去除是可靠的，是相对于加强生物除磷系统总P/MLVSS比率为8.3 %的的结果。Po4-P和COD大概在SBR系统的周期性的操作期间里被观察的数据在表1中阐说（Tasli et al., 1997a）。在开始阶段的76d里，SBR系统对从在伊斯坦布尔Tuzla地区的生活污水适应了，相对地，高浓度废水的平均COD、TKN和P的浓度分别为420，72和11 mg/l。 系统在操作的最初50 d后到
10、达了稳定状态：MLVSS浓度从1070 mg/l增加了到2 880 mg/l， 约在2300mg/l左右稳定下来；VSS/SS比率降到0.56，是因为污水含有高浓度的无活性的悬浮固体浓度的结果。硝化作用使NO3-N的量到达17 mg/l，相应地TKN浓度的为4 mg/l。有关加强生物除磷，出水的的Po4-P浓度首先增加到78 mg/l，最后在4.2mg/l。在开始阶段里的SBR的全部性能概述列于表2，和其他流程相关的结果一起被略述。出水的水质得到充分地展示出硝化的典型特征，在这里面有部分的P被去除。 表2 SBR的全部性能概述3.2 生活污水的实验在开始后的实验研究的第一个部分包括了调查在用较
11、低浓度有机碳的生活污水使用SBR加强生物除磷的潜在性。系统用来自伊斯坦布尔的Atakoy地区的COD平均浓度为300325 mg/l和适度的COD/P比率在3339的范围中生活废水。研究操作的主要目的是为了探测在加强生物除磷同时发生氮的去除的影响，这在生物处理过程中经常被渴望得到的。加之，除非系统是在低的污泥年龄下被操作的，同时发生的氮的去除几乎是不能避免的。不像传统的连续过程，在真正的厌氧阶段的到来之前，SBR系统固有地有一个缺氧阶段。在这个阶段里，少部分的COD很容易被生物分解，作为利用NO3-N的消耗的代价，减少贮存的PHB和与加强生物除磷有关联的磷放开。因此，在SBR系统中，能在氮的去
12、除同时达到P的去除，系统主要依靠有机炭、氮和磷三者间含量的微少平衡关系，还有类似V0/V F的比率和缺氧/好氧持续的时间等重要的操作参数。生活污水的实验在两个时期进行了。SBR在第一个时期（流程II）进行操作，包括4循环天（6h一个周期），持续了28d。每个周期都包括了开始的一个2.小时的缺氧/厌氧的阶段，期间生活污水在开始的2小时进水，进行2.5h的好氧的阶段，多于应用于开始阶段的0.5小时，和最终1小时的沉淀，排水/闲置阶段，整个周期保持相对地短，因为有较好的沉淀条件。在这流程中，SBR最初的体积（V0）被降低了到3.3 l ；满体积（VF）2.0 l维持着，是由于V F/VT的比率为0.
13、37，和VO/VF的比率是1.65的结果；MLVSS的浓度轻微地被增加了到2 930 mg/l，同时VSS/SS的比率为0.6 l。在这次操作中，污水的平均特性是：NH3-N =25 mg/l ，NOx -N = 2.0 mg/l，和PO4 -P = 5.8 mg/l，正如表2列出所示，显示出氮和磷去除效率恶化。SBR系统里限制了N和P的去除效率也许被归根于在开始的缺氧/厌氧阶段容易生物降解COD的利用率较低，还有就是在缺氧/厌氧条件下不充分的反应时间。为了测试后者第二阶段的操作（流程III-1）被调整到3个循环天，这样就增加了一个更长的缺氧/厌氧的反应时间；另外， 好氧阶段也设置为3.5 h
14、。从而，V F被增加了到2.6l ；V0保持在 3.3l，使得VF/VT = 0.44和V0/VF = 1.27了。MLVSS浓度在VSS/SS = 0.7的条件下被降低了到2 050 mg/1。在20 d的操作期间里，水质实际上跟以前阶段的是相同的，通过轻微地降低的TKN值和增加缺氧/厌氧阶段，如同表2所示，氮和磷的去除效率只是轻微地改善；基本上，出水的NOX -N从25 mg/l降了至18.5 mg/l，包括适度地减少相应的PO4 -P到4.8 mg/l。在接下来的22天中（流程III-2），缺氧/厌氧的阶段进一步被增加了到4 h，保持3个8 h的循环，MLVSS浓度也增加到2 840 m
15、g/l，VSS/SS增加到0.76。这些变化仅仅轻微地分别地降低出水的NOx -N 和 PO4 -P的浓度到17mg/l和3.5 mg/l，提供了一个很清晰的迹象表明制约的要素不是缺氧/好氧的反应时间，而是容易可生物降解的能同时满足从水中去除氮和增强EBPR的COD量。3.3 关于增加了醋酸的生活污水的实验这部分的实验（流程IV）的设计是为了调查可利用地容易生物降解的COD在对N和P去除时的影响，通过在生活污水的实验中增加不同浓度地醋酸。在全部的流程里，一个6 h的循环时间被采用了，并且SBR部分的容积象V0 =3.3l，V F =2l和VT =5.3l那样被维持了，像在流程II中生活污水相应地变到VF/VT = 0.37和V0/VF = 1.65 。在实验的开始2个部分（流程IV-1和流程IV-2），醋酸盐被追加调整到50和100mg/lCOD等价物醋酸盐，各自增加出水的总COD浓度到350 mg/l和490 mg/l。对应的COD/P比率适当地调到43在第一个部分和65
