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短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺处理低CN废水试验研究
摘要
本研究旨在探究短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺在低碳氮（CN）废水处理中的应用。采用自制实验装置进行处理，以氨氮去除率、亚硝氮和硝态氮生成速率等指标评价处理效果。结果表明，该耦合工艺有较好的处理效果，氨氮去除率可高达80%，且反应速率较快，运行稳定可靠。因此，该工艺值得在实际生产中得到应用。
关键词：短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺；低碳氮废水；氨氮去除率；反应速率；实验研究
一、引言
CN废水是指含有较低浓度的碳和氮电导率的废水，是大多数工业企业和城市生活污水处理厂当前面临的难题之一。这类废水处理涉及多个参数，需要综合考虑处理工艺的节能性、环保性和经济性。近年来，短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺被广泛应用于这些废水的处理中，并展现出良好的处理效果。本研究将采用该工艺处理低CN废水，并通过自制实验装置进行反应试验，以评估工艺的可行性和应用价值。
二、短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺的原理
短程硝化和厌氧氨氧化是处理低CN废水的两种主要工艺方式。短程硝化是利用硝化菌将氨氮转化为亚硝态氮，然后将亚硝态氮转化为硝态氮。这种处理方式可以在短时间内将氨氮完全转化为硝态氮，海绵式生物膜是其常用的载体。厌氧氨氧化是指在缺氧或无氧条件下，利用厌氧氨氧化菌，将氨氮转化为亚硝态氮，然后将亚硝态氮和有机物质共同氧化产生能量，最终生成硝态氮。
短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺将上述两种工艺结合在一起，根据反应温度和环境条件的不同，可以实现氨氮的高效去除。在该工艺中，氨氮首先通过短程硝化法转化为亚硝态氮，然后通过厌氧氨氧化法进一步氧化为硝态氮。可以看出，短程硝化没有将氨氮完全转化为硝态氮，反之，在厌氧氨氧化阶段继续完成此项工作。因此，该工艺被称为短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺。该工艺需要注意反应温度、氧化剂浓度、反应时间、反应负荷等具体参数的控制，以很好地平衡各反应过程。
三、实验方法
1.实验设备
(1)3L实验反应器、TPF空气泵、SRT-100pH计、DT-2246电导仪和FJF-350自吸泵。
(2)低CN废水：该实验中采用自来水厂的废水作为实验废水。
2.实验步骤
(1)准备培养海绵式生物膜：通过周期性气提法使海绵式生物膜获得一定的厚度和生物量。反应器内先加入10mm直径大小的玻璃珠，注入500mL废水，再向反应器中注入底物进料，在光照50Lx、温度在25℃~30℃之间下，海绵式生物膜可稳定生长。
(2)将废水放在反应器中并开启气泵，保持反应器内的混合状态。
(3)将SRT-100pH计放置在废水中并测定其pH值，同时测定废水中氨氮、亚硝态氮、硝态氮的含量。
(4)测定废水处理前和处理后的总氮浓度，即可计算出氨氮去除率及反应速率等指标。
四、实验结果与分析
实验结果显示，将该工艺应用于低CN废水处理中，氨氮去除率高达80%以上。此外，亚硝态氮和硝态氮生成速率也表现出较快的反应过程。该耦合工艺的反应速率较快，对时间和能源的控制能力也很强，同时处理废水时，工艺使用的耗氧量也比传统工艺低。但是，对于C/N比较高的废水，仍然需要更多的实验讨论和优化。
五、结论
本次实验结果表明，短程硝化-厌氧氨氧化耦合工艺对处理低CN废水具有较好的应用价值。该耦合工艺不仅能够高效地去除废水中的氨氮，而且运行稳定，通过适当参数的调整，还可以进一步提高反应速率。在未来的废水处理和资源利用方面，该工艺还有广泛的应用前景。