低碳氮比农村里的生活污水处理工艺

  水解酸化出水进入拔风溅水生物滤池，整个工艺运行阶段，反应器进出水氮化合物及COD浓度及去除率变化如图7所示。0～18d时，反应器NH4+-N浓度由34.9mg/L降低到23.5mg/L，NO2--N与NO3--N平均浓度分别为5mg/L与16mg/L;COD的去除率在50%左右。

  此期间内总氮去除率不足10%，主要因为拔风管通风流速过慢且反应器内外温差过小，使通风效果不佳导致溶解氧浓度较低，造成NH+4-N去除率只有47.1%左右;而反应开始至第18d，反应器处于室温条件下(12℃)，此温度下不利于亚硝化菌的生长代谢，因此产物大多为NO3--N，该温度也极大地抑制了ANAMMOX反应并影响了反硝化速率;此阶段水解酸化出水的VFAs/COD较低，同时出水未回流，导致反硝化脱氮效率较低;此外生物滤池进水C/N比约为1.2∶1，也影响了SNAD反应的效果。

  因此，从第19d起，通过加热手段将反应器内温度控制在34±1℃左右，同时调节通风孔流速，提高反应器内部溶解氧，滤池出水回流至进水端，提高溅水溶氧的效果并强化反硝化反应。出水NH4+-N、NO3--N及COD浓度逐渐降低，第40d时分别为3、4与7mg/L，出水NO2--N浓度为1mg/L;COD与总氮去除率分别达到76.7%与84.1%。

  此外第32d进水C/N比降至1∶1，至第40d降至3∶5。由图7可以看出，反应器C/N小于1时，NO3--N与NO2--N浓度分别从27.8、8mg/L降至9、1mg/L，TN去除率增至84.1%，COD去除率提高到76.7%，反应器运行良好，COD去除率在C/N为3∶5时保持稳定，该进水C/N比接近SNAD工艺最优C/N比(1∶2)。

  此外VFAs/COD的提高也会加快反硝化反应速率并减小对ANAMMOX反应的影响，从而提高脱氮效率。由去除的COD浓度(23mg/L，第40d)可知，由反硝化去除的总氮约为5～6mg/L左右(按照去除1gNO3--N需要4gCOD计)，其余大部分总氮去除由ANAMMOX反应完成。

  推测SNAD生物膜的除碳脱氮机理为:亚硝化反应在生物膜好氧区占主导地位，反硝化反应与ANAMMOX反应在生物膜厌氧区占据主导地位。在生物膜好氧区，限氧条件下亚硝化菌消耗一定的溶解氧将部分NH4+-N氧化成NO2--N，同时为生物膜内层的厌氧氨氧化与反硝化创造良好的厌氧环境;在生物膜厌氧区，限氧环境下剩余的COD与ANAMMOX产物NO3--N进行反硝化反应，脱氮的同时降低COD，为ANAMMOX菌提供最优的生长环境;在生物膜厌氧区内部，ANAMMOX菌利用剩余的NH4+-N以及亚硝化产物NO2--N生成氮气及少量的NO3--N。具体参见更多相关技术文档。

  (1)水解酸化单元在C/N比2∶1条件下，COD的去除率可达到69%，出水C/N比为3∶5;VFAs成分主要为乙酸，丙酸和正丁酸三种，浓度含量平均分别为88.4%、6.5%以及5.1%，VFAs/COD为0.74。

  (2)在SNAD脱氮单元，通过亚硝化、反硝化与厌氧氨氧化的耦合作用，COD与总氮的去除率分别可达到76.7%和84.1%。脱氮主要由ANAMMOX反应完成。

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