磁场对短程硝化-反硝化工艺运行效果的影响(2)

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由于氨氮随着污水进入水体至一定浓度时就会发生水体富营养化，水中藻类疯狂生长，水质恶化，并产生异味，这些环境问题日益影响着人们的日常生活，由此如何治理氮磷污染水体，减少其中的氮磷物质的含量已成为目前需要迫切解决的环境问题。

常见的传统生物脱氮工艺是以硝酸盐为电子受体的一系列生物还原反应过程，在多种酶参与的条件下，依次进行氨化作用、硝化作用和反硝化作用三个反应过程，即将废水中有机氮转化为氨氮，然后通过硝化作用将氨氮转化硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮还原成气态氮从水中逸出，从而达到脱氮的目的[1]。传统生物脱氮工艺主要包括：活性污泥法脱氮传统工艺、A/O及A2/O 脱氮工艺，这些工艺主要缺点是构筑物多、基建费用及能耗较高、流程也较为复杂[2]。论文网

短程硝化反硝化是一种新型的生物脱氮工艺，它不仅能够克服传统硝化反硝化技术的缺点，还能有效提高脱氮效率，减少剩余污泥的处理量，降低废水脱氮成本。与传统脱氮过程不同，短程硝化反硝化是利用硝酸菌和亚硝酸菌的差异，控制硝化反应只进行到N02-阶段，也就是使大量的NO2-累积，然后直接进行反硝化反应，去除水中的氮[3]。

短程硝化反硝化的主要影响因素包括游离性氨浓度、pH值、溶解氧含量以及温度[4]。温度对微生物的影响很大，短程硝化反应器通常是在35℃较高温度条件下启动，大量废水升温并保持恒定无疑大大增加了运行能耗，降低了氨去除效率。为了在常温或室温下实现短程硝化，目前已经出现SHARON工艺、OLAND工艺等脱氮技术。

研究证明，磁场能够有效增强微生物酶活性，促进微生物的生长和代谢，从而提高反应速率。钟科军[5]等在不同强度的静磁场作用于超氧化物岐化酶(SOD)溶液后发现，对SOD溶液施加磁场作用时，酶活力有所升高。J. Rodziewicz[6]等研究认为磁场对活性污泥的脱氮过程有明显的强化作用。磁场作用还可改变水的理化性质，促进无机矿物质的溶解性，加快生物体内的新陈代谢和生物化学反应速度。此外，磁场对微生物细胞结构及酶活性、代谢过程等产生影响，从而改变微生物的活性。C. Niu[7]等人通过对磁场作用下活性污泥中微生物细胞膜结构进行分析发现，磁场改变了细胞膜的结构、组成及细胞骨架，使微生物对不利环境因素尤其是低温条件产生更强的抗性，从而提高了活性污泥污染物去除效率。尽管生物磁效应的基质并未明确，但是利用磁场强化生物脱氮工艺是一项可行的措施。然而，目前并未有针对短程硝化工艺的磁场强化的相关研究。

1.2研究目的及意义

短程硝化工艺由于脱氮效率高，剩余污泥处理量少，脱氮成本低等优点，目前已广泛应用于污水脱氮过程。但是，其工程应用仍面临一系列的问题，如常温条件下脱氮效率低等，这些限制了其发展应用。磁场强化措施被认为是一种有效的生物脱氮工艺，能有效促进微生物的生长和代谢，很大程度地提高反应速率。但磁场对短程硝化工艺的影响机理及效果目前为止尚未明确。

本研究通过对SBR反应器施加磁场，在室温条件下启动短程硝化过程，强化短程硝化工艺脱氮效率，研究磁场对短程硝化过程的影响过程，并对其影响机理进行初步解析，明确磁场对短程硝化的影响规律，为短程硝化工艺的优化提供新的技术支持来`自^751论*文-网www.751com.cn 。

2.实验材料与方法

2.1实验装置

本实验采用两个有机玻璃自制而成的SBR反应器启动短程硝化工艺。反应器有效容积为2 L。采用缺氧-好氧方式周期运行，采用自动控制装置控制每个周期运行6小时，分别为进水5min，缺氧搅拌1h，曝气3h，沉淀1h，出水10min，闲置45 min。反应器由底部进水阀通过蠕动泵进水，每周期进水1 L，由电动搅拌器控制搅拌过程。曝气阶段，通过控制气体流量计使两个反应器曝气流量为200 ml/min。曝气结束后，经沉淀，1 L水由出水管排出，使反应器排水比为50%，反应器水力停留时间为12 h。在曝气阶段末期，排出一定量的污泥，使反应器污泥龄控制在10-12 d。反应器运行温度通过加热装置控制在25℃左右，pH值控制在7.0-7.8。为研究磁场对短程硝化过程的影响，在2号反应器两侧加装两块强磁铁（反应器编号为R2），使反应器内部磁场强度保持在10 mT左右。作为对照，另一反应器不设置磁场（反应器编号为R1）。反应器装置如图1所示。