固定化活性污泥實現短程硝化反硝化處理畜禽廢水
摘要：以畜禽廢水為處理對象,通過分別控制水力停留時間(HRT)、溶解氧(DO)、pH值、溫度和碳氮比(C/N)等影響亞硝化的主要單因子,以使固定化活性污泥顆粒實現短程硝化反硝化反應,在連續流運行模式下進行廢水脫氮實驗,實驗結果表明,單因子HRT為10 h,溶解氧為4 mg/L,pH值為8.5,溫度為30℃,碳氮比為10時,對TN和COD的去除率分別為81.98%、93.79%;87.32%、98.35%;83.82%、93.93%;85%、97%;85.37%、97.28%,達到了理想的去除效果。
近年來，隨著我國農業結構的調整和農業產業化的推進，規模化、集約型的畜禽養殖業得以迅猛發展，成為我國農業經濟的重要組成部分，但是畜禽養殖業大力發展所帶來的環境污染問題也日益嚴重，已成為普遍關注的社會問題。
固定化微生物技術（immobilized micro-organ-isms）是20世紀60年代直接從固定化酶技術發展起來的一項新技術。它是將特選的微生物固定在選證的載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖并且可以反復利用的生物技術。固定化微生物技術在處理氨氮廢水中的主要優勢：一是可以通過高濃度的固定細胞，提高硝化速率；二是固定化細胞的適應性強，抗沖擊負荷，降低了硝化細菌對環境條件變化的敏感性；三是固定化細胞具有良好的操作穩定性，解決了菌體流失和固液分離的問題。因此，處理氨氮廢水的細胞固定化新技術是強化生物硝化過程的有效手段，具有很大的潛在應用價值。
短程硝化反硝化生物脫氮的基本原理是將硝化過程控制在亞硝酸鹽階段，直接進行反硝化。
短程生物脫氮技術具有低能耗、節省碳源、減少污泥產量、反應器容積小等優勢。短程硝化標志是穩定且較高的亞硝酸鹽的積累，即亞硝化率較高（其定量描述是NO2--N總硝態氮（NO2—N+NO3--N）之比大于50%）。影響亞硝酸鹽積累的因素很多，可以通過調節溫度、PH值和溶解氧等來實現。
以目前國內外發展趨勢來看，大多包埋固定化技術針對單一菌和混合菌研究較多，且主要集中在對特殊廢水處理等領域，例如古創等利用固定化技術包埋亞硝酸菌脫氮與同步除磷工藝研究中實現了短程脫氮。而對其他包埋體（如活性污泥）的研究相對較少。在運行方式上看，相關研究主要集中在SBR系統，研究內容包括顆粒污泥影響因素、特性和機理等方面，有關連續流運行模式研究報道也比較少。
本實驗欲通過對普通活性污泥的固定化脫氮效果的研究，尋求更為經濟實用的包埋脫氮途徑。固定化活性污泥顆粒因具有較大的粒徑，限制溶解氧和基質的擴散，可在顆粒表面及內部依次形成好氧_缺氧或厭氧的微環境，適合多種微生物生存，為生物脫氮除碳創造良好的條件，幾年來成為廢水處理領域的研究熱點。本文通過固定化微生物脫氮技術利用固定化顆粒內部微環境的獨特特點，在連續流運行模式下，控制其影響因素，以達到實現短程硝化反硝化目的，在除氮的同時，有機物也被同時同步去除，實現同時脫氮除碳。
1實驗裝置及方法
1.1實驗裝置
采用在連續流運行模式下固定化活性污泥降解廢水中氨氮的生物反應器，如圖、所示。連續流反應器由有機玻璃柱制成，內徑為80mm，高500mm，有效體積為2.4L，顆粒填充率約為10%，反應器進水由蠕動泵控制，從反應器底部連續進水，上部連續出水。
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