Page 187 - 《精细化工》2021年第8期

第 8 期 曾敏静，等: 碱度及外投碳源浓度对好氧颗粒污泥脱氮效果影响 ·1681·

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100 mg/L，硝化液包括亚硝态氮（NO 2 -N）及硝态氮 碱度  ( cP M )  1000 （1）
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（NO 3 -N），取 9.5 mmol 碱度条件下硝化反应 150 min V
出水，测定其各态氮含量作为反硝化反应进水水质， 式中：c 为盐酸标准溶液浓度，mol/L；P 为以酚酞
+
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即：NH 4 -N 质量浓度为 20.6 mg/L，NO 2 -N 质量浓度 作指示剂，颜色变化消耗盐酸量，mL；M 为以甲基
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为 35.9 mg/L 及 NO 3 -N 质量浓度为 16.9 mg/L（均为 橙作指示剂，颜色变化消耗盐酸量，mL；V 为样品
连续 5 日均值）。在硝化反应开始前投加碳酸氢钠补 溶液体积，mL。
氮去除率（η）的计算公式如式（2）所示：
充初期碱度，8.4 g 碳酸氢钠提供 0.1 mol 碱度。为
提升脱氮效果，外投碳源以促进反硝化的进行，碳  / %   0   e  100 （2）
源由乙酸钠配制，1 g 乙酸钠可提供 0.68 g COD（化  0
式中：ρ 0 为进水氮质量浓度，mg/L；ρ e 为出水氮质
学需氧量），本文外投碳源质量浓度均以 COD 计，
量浓度，mg/L。
依据实验梯度要求加入。
外源反硝化贡献率（ η ）计算公式如式（3）所示：
1.4 反应装置
取 SBR 中完全混合的泥水混合物 300 mL，静 / η %  ρ a  100 （3）
ρ  ρ
置 10 min 后除去上清液得到反应用 AGS，实验前用 0 e
式中：ρ a —COD 下降阶段总氮降解质量浓度（mg/L）；
去离子水清洗 3 次。将 AGS 转移至 500 mL 锥形瓶
ρ 0 —进水氮质量浓度（mg/L）；ρ e —出水氮质量浓度
中并加入模拟废水定容至 300 mL，此时 MLSS 质量
（mg/L）。
浓度为 6680 mg/L。待反应结束后静置 1 min，取上
1.5 实验设计
清液用于水质分析。
在反应温度为 23 ℃，碱度对硝化反应的影响
pH 由标准 pH 计测定，精度±0.01。曝气量由
批次实验中，碱度依次为 2、3、4、5、6、8、8.5、
玻璃转子流量计（LZB-3WB 型）控制，小曝气为
9、9.5、10、10.5、11 及 13 mmol/L，硝化反应总时
0.6 L/min，大曝气为 2.8 L/min。缺氧阶段为 5 个小 长为 150 min。碳源质量浓度对反硝化影响批次实
周期组成（每个周期 30 min），每个小周期曝气时间 验中，外投碳源质量浓度（以 COD 计）依次为
与停曝时间之比为 3∶7。氨氮测定采用纳氏试剂光 105、140、175、210、245、280、315 及 350 mg/L，
度法、亚硝态氮测定采用 N-1-(1-萘基)-乙二胺光度 反应时间为 120 min。硝化-反硝化耦合脱氮实验周
法，硝态氮测定采用麝香草酚分光光度法，总无机 期采用 OAO 模式（图 2），小曝气起搅拌作用，探
氮含量（TIN）为氨氮、硝态氮及亚硝态氮三者之 究固定外投碳源质量浓度为 280 mg/L，在 6、8、
和。碱度采用酸碱指示剂滴定法测定，向样品液中 9.5 mmol/L 不同进水碱度下脱氮效果，其中碱度在
加入 0.001 mol/L 标准盐酸溶液，以甲基橙为指示 反应开始前投加碳酸氢钠提供，碳源在缺氧段开始
剂，当溶液由桔黄色变成橘红色时停止滴定。本文 之前投加。各水平实验设 3 个平行样，3 次测试数
对进水碱度（mmol/L）的计算均以式（1）为准： 据的均值为实验结果。

图 2 周期时间分布
Fig. 2 Cycle time distribution

2 结果与讨论

2.1 碱度与 pH 的关系
不同进水碱度下，去离子水与泥水混合物的 pH
见图 3。从图 3 可以看出，两者在相同碱度下 pH 相
差不大，说明 AGS 中各类官能团对 pH 变化缓冲作
用不明显。当水中碱度≤2 mmol/L 时，pH 与碱度
近似呈线性关系，pH 能较好地反映水中的碱度变

化；当水中碱度>2 mmol/L 后，随着碱度的增大 pH
图 3 碱度与 pH 关系
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几乎不再变化，表明形成了 HCO 3 /CO 3 缓冲体系。 Fig. 3 Relationship between alkalinity and pH