本發(fā)明涉及污水處理，特別是涉及一種基于碳氮能源回收的污水處理設(shè)備與方法。

背景技術(shù)：

污水處理是保障居民健康和生態(tài)環(huán)境安全的重要技術(shù)途徑，為疾病傳播控制等做出了重要貢獻(xiàn)，所以被評為百年來重要的技術(shù)之一。污水處理根據(jù)處理對象逐漸考慮碳源、氮、磷等污染物去除，相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展可分為污水生物處理、污水營養(yǎng)物去除、污水營養(yǎng)物強(qiáng)化去除和Limit of Technology(LOT)技術(shù)等幾個階段。現(xiàn)階段污染物去除主要為營養(yǎng)物強(qiáng)化去除，而美國等國家和地區(qū)開始關(guān)注和實(shí)踐LOT。此外，自2014年活性污泥百年之際，世界各國專家均開始關(guān)注和探討污水處理工藝的未來發(fā)展趨勢。基本共識包括，對傳統(tǒng)污染物如有機(jī)物和氮磷等，主要關(guān)注其能源資源化利用；而對新興污染物及其生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與毒性的控制，則是污染物控制領(lǐng)域的未來關(guān)注對象。

在污水治理理念逐漸由傳統(tǒng)污染物去除轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉促Y源回收方面，針對資源化能源化理念，不同專家學(xué)者分別提出了不同的實(shí)踐技術(shù)途徑。重要過程包括污水中有機(jī)物直接厭氧能源化或者首先轉(zhuǎn)化為固體有機(jī)物，然后進(jìn)行厭氧發(fā)酵實(shí)現(xiàn)能源化；此外，對于氮磷則主要對其進(jìn)行資源化利用，包括回收作為肥料等。

新興污染物及其毒理學(xué)是未來污水處理關(guān)注的重點(diǎn)，尤其在生態(tài)安全保障及其影響等方面?zhèn)涫荜P(guān)注。眾多學(xué)者已對污水處理廠中個人醫(yī)用藥品和護(hù)膚品(PPCPs)等新興污染物的去除效果和去除機(jī)理開展了系統(tǒng)的研究。Carballa et al.(2004)對PPCPs和激素類物質(zhì)(EDCs)在污水處理廠中去除特性的研究表明，活性污泥的生物降解對PPCPs和EDCs的去除起到非常重要的作用。由于新興污染物生物降解過程的復(fù)雜性，其降解產(chǎn)物在污水處理中的降解途徑及其生態(tài)毒性也開始受到關(guān)注。因此，未來污水處理系統(tǒng)需要考慮新興污染物及其毒性的有效控制技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于碳氮能源回收的污水處理設(shè)備與方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于碳氮能源回收的污水處理設(shè)備，包括進(jìn)水泵、厭氧反應(yīng)器、氣體收集系統(tǒng)、亞硝化反應(yīng)器、回流泵以及曝氣泵，所述進(jìn)水泵連接所述厭氧反應(yīng)器的進(jìn)水口，所述厭氧反應(yīng)器的出水口連接所述亞硝化反應(yīng)器的進(jìn)水口，所述厭氧反應(yīng)器的出氣口連接所述氣體收集系統(tǒng)，所述亞硝化反應(yīng)器的回流出水口通過所述回流泵連接所述厭氧反應(yīng)器的回流進(jìn)水口，所述曝氣泵將氧氣送到所述亞硝化反應(yīng)器中；待處理污水先在所述厭氧反應(yīng)器的底部進(jìn)行厭氧反應(yīng)而產(chǎn)甲烷，產(chǎn)甲烷后的污水在所述厭氧反應(yīng)器的上部進(jìn)行反硝化反應(yīng)，由從所述亞硝化反應(yīng)器回流的亞硝酸鹽作為電子受體，產(chǎn)甲烷后剩余的有機(jī)碳源作為電子供體，強(qiáng)化反硝化反應(yīng)而產(chǎn)氧化亞氮；所述厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮通過所述氣體收集裝置回收；所述厭氧反應(yīng)器以氨氮為主的出水流入所述亞硝化反應(yīng)器，在所述亞硝化反應(yīng)器中將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，含有亞硝酸鹽的水一部分回流到所述厭氧反應(yīng)器中，參與所述厭氧反應(yīng)器中的反硝化反應(yīng)。

進(jìn)一步地：

在所述厭氧反應(yīng)器中設(shè)置有導(dǎo)電材料，作為具有導(dǎo)電性的生物膜載體。

所述導(dǎo)電材料包括活性炭材料。

在所述亞硝化反應(yīng)器中設(shè)置有導(dǎo)電材料，作為具有導(dǎo)電性的生物膜載體。

所述導(dǎo)電材料包括活性炭材料。

所述厭氧反應(yīng)器的上部通過氣體回流泵連接所述厭氧反應(yīng)器的底部，所述氣體回流泵用于將所述厭氧反應(yīng)器上部的氣體回流到所述厭氧反應(yīng)器的底部，經(jīng)過所述厭氧反應(yīng)器的液相，以吹脫出所述厭氧反應(yīng)器液相中氣體能源組分。

所述厭氧反應(yīng)器中在產(chǎn)甲烷區(qū)和產(chǎn)氧化亞氮區(qū)之間設(shè)置隔離板，所述隔離板分離產(chǎn)甲烷區(qū)和產(chǎn)氧化亞氮區(qū)的填料以對不同區(qū)強(qiáng)化具有不同功能的微生物種群。

所述厭氧反應(yīng)器的出水口與所述亞硝化反應(yīng)器的進(jìn)水口之間通過U型管連接。

所述亞硝化反應(yīng)器中設(shè)置有攪拌器。

一種采用所述的污水處理設(shè)備的污水處理方法，包括以下過程：將待處理污水送入所述厭氧反應(yīng)器，使待處理污水先在所述厭氧反應(yīng)器的底部進(jìn)行厭氧反應(yīng)而產(chǎn)甲烷，產(chǎn)甲烷后的污水在所述厭氧反應(yīng)器的上部進(jìn)行反硝化反應(yīng)，由從所述亞硝化反應(yīng)器回流的亞硝酸鹽作為電子受體，產(chǎn)甲烷后剩余的有機(jī)碳源作為電子供體，強(qiáng)化反硝化反應(yīng)而產(chǎn)氧化亞氮；所述厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮通過所述氣體收集裝置回收；所述厭氧反應(yīng)器以氨氮為主的出水流入所述亞硝化反應(yīng)器，在所述亞硝化反應(yīng)器中將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，含有亞硝酸鹽的水一部分回流到所述厭氧反應(yīng)器中，參與所述厭氧反應(yīng)器中的反硝化反應(yīng)。

進(jìn)一步地：

在所述厭氧反應(yīng)器中投加具有導(dǎo)電性能的生物膜載體，強(qiáng)化厭氧反應(yīng)過程電子傳遞效率，并促進(jìn)反硝化反應(yīng)的處理效率。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供基于碳氮能源回收的污水處理設(shè)備和污水處理方法，針對污水處理資源化能源化的需求，實(shí)現(xiàn)了基于碳氮能源化的污水處理新工藝，提升了污水處理效率和處理質(zhì)量。本發(fā)明中，產(chǎn)甲烷后污水用于反硝化產(chǎn)氧化亞氮；產(chǎn)氧化亞氮出水采用亞硝化技術(shù)生產(chǎn)亞硝酸鹽，并回流到反硝化階段；在優(yōu)選的實(shí)施例中，采用導(dǎo)電材料作為具有導(dǎo)電性的生物膜載體，強(qiáng)化厭氧反應(yīng)器中厭氧產(chǎn)甲烷與反硝化產(chǎn)氧化亞氮，并耦合亞硝化反應(yīng)器中亞硝化過程的碳氮能源回收污水處理，整體實(shí)現(xiàn)碳氮能源回收污水處理，尤其是針對高濃度有機(jī)碳源和高氨氮廢水效率更高。本發(fā)明同時(shí)具有強(qiáng)化去除新興污染物的功能，是一種符合污水處理以及能源資源回收的可持續(xù)發(fā)展要求。

本發(fā)明實(shí)施例的具體優(yōu)點(diǎn)有：(1)采用導(dǎo)電材料強(qiáng)化污水厭氧處理效率，因?yàn)閰捬跆幚戆ㄋ馑峄彤a(chǎn)甲烷等過程，涉及不同微生物種群之間的電子傳遞，當(dāng)加入導(dǎo)電材料后，不但能夠促進(jìn)生物膜的生長，也有利于強(qiáng)化微生物之間的電子傳遞，提高厭氧處理效率。(2)對于厭氧完水質(zhì)，采用回流含有亞硝酸鹽的回流液，在反應(yīng)器上部強(qiáng)化污水反硝化產(chǎn)氧化亞氮。另外，對厭氧反應(yīng)器使用氣體回流泵回流上部氣體到反應(yīng)器底部，有利于吹脫出整個反應(yīng)器產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮，兩者均為生物能源。由此實(shí)現(xiàn)污水中碳氮能源化目的。(3)在厭氧反應(yīng)器中，采用投加導(dǎo)電材料方式，能強(qiáng)化某些新興污染物的去除，使處理污水更具有生態(tài)安全性。(4)在好氧亞硝化反應(yīng)器中，主要采用控制溶解氧或其他運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)亞硝化目的。同時(shí)，硝化過程也能強(qiáng)化新興污染物的去除。(5)在亞硝化反應(yīng)器中，也采用生物膜方式，有利于提高污泥量，尤其是硝化菌的生物量，強(qiáng)化工藝處理能力。因此，本發(fā)明具有污水能源化和去除新興污染物雙重效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a和圖2b分別為本發(fā)明實(shí)例1進(jìn)行活性實(shí)驗(yàn)測定化學(xué)需氧量(COD)的去除情況及產(chǎn)甲烷(CH4)情況示意圖；

圖3a至圖3d分別為本發(fā)明實(shí)例2采用普里米酮PRM、卡馬西平CBM、克羅米通CRT和磺胺甲惡唑SMX進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的測定結(jié)果示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)例3進(jìn)行溶解性N₂O在線測定結(jié)果示意圖；

圖5a和圖5b為本發(fā)明實(shí)例4在反應(yīng)器長期馴化和周期過程中氮濃度的變化示意圖。

具體實(shí)施方式

以下對本發(fā)明的實(shí)施方式作詳細(xì)說明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

參閱圖1，在一種實(shí)施例中，一種基于碳氮能源回收的污水處理設(shè)備，包括進(jìn)水泵(未圖示)、厭氧反應(yīng)器1、氣體收集系統(tǒng)(未圖示)、亞硝化反應(yīng)器2、回流泵(未圖示)以及曝氣泵，所述進(jìn)水泵連接所述厭氧反應(yīng)器1的進(jìn)水口6，所述厭氧反應(yīng)器1的出水口8連接所述亞硝化反應(yīng)器2的進(jìn)水口9，所述厭氧反應(yīng)器1的出氣口3連接所述氣體收集系統(tǒng)，所述亞硝化反應(yīng)器2的回流出水口10通過所述回流泵連接所述厭氧反應(yīng)器1的回流進(jìn)水口11，所述曝氣泵將氧氣通過管路13送到所述亞硝化反應(yīng)器2中；待處理污水先在所述厭氧反應(yīng)器1的底部進(jìn)行厭氧反應(yīng)而產(chǎn)甲烷，產(chǎn)甲烷后的污水在所述厭氧反應(yīng)器1的上部進(jìn)行反硝化反應(yīng)，由從所述亞硝化反應(yīng)器2回流的亞硝酸鹽作為電子受體，產(chǎn)甲烷后剩余的有機(jī)碳源作為電子供體，強(qiáng)化反硝化反應(yīng)而產(chǎn)氧化亞氮；所述厭氧反應(yīng)器1產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮通過所述氣體收集裝置回收；所述厭氧反應(yīng)器1以氨氮為主的出水流入所述亞硝化反應(yīng)器2，在所述亞硝化反應(yīng)器2中將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，含有亞硝酸鹽的水一部分回流到所述厭氧反應(yīng)器1中，參與所述厭氧反應(yīng)器1中的反硝化反應(yīng)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在所述厭氧反應(yīng)器1中設(shè)置有導(dǎo)電材料5，作為具有導(dǎo)電性的生物膜載體。

在更優(yōu)選的實(shí)施例中，所述導(dǎo)電材料5包括活性炭材料。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在所述亞硝化反應(yīng)器2中設(shè)置有導(dǎo)電材料，作為具有導(dǎo)電性的生物膜載體。

在更優(yōu)選的實(shí)施例中，所述導(dǎo)電材料包括活性炭材料。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述厭氧反應(yīng)器的上部通過氣體回流泵(未圖示)連接所述厭氧反應(yīng)器的底部，所述氣體回流泵用于將所述厭氧反應(yīng)器上部的氣體回流到所述厭氧反應(yīng)器的底部，經(jīng)過所述厭氧反應(yīng)器的液相，有利于吹脫出所述厭氧反應(yīng)器液相中氣體能源組分。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述厭氧反應(yīng)器1中在產(chǎn)甲烷區(qū)和產(chǎn)氧化亞氮區(qū)之間設(shè)置隔離板4，所述隔離板4分離產(chǎn)甲烷區(qū)和產(chǎn)氧化亞氮區(qū)的填料以對不同區(qū)強(qiáng)化具有不同功能的微生物種群。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述厭氧反應(yīng)器1的出水口與所述亞硝化反應(yīng)器2的進(jìn)水口之間通過U型管連接。采用U型管而不是直管，能夠?qū)捬醴磻?yīng)器1上部的氣體起到水封作用，防止厭氧反應(yīng)器1產(chǎn)生的氣體隨出水流到亞硝化反應(yīng)器2。

所述亞硝化反應(yīng)器中設(shè)置有攪拌器12。

參閱圖1，在另一種實(shí)施例中，一種采用所述的污水處理設(shè)備的污水處理方法，包括以下過程：將待處理污水送入所述厭氧反應(yīng)器1，使待處理污水先在所述厭氧反應(yīng)器1的底部進(jìn)行厭氧反應(yīng)而產(chǎn)甲烷，產(chǎn)甲烷后的污水在所述厭氧反應(yīng)器1的上部進(jìn)行反硝化反應(yīng)，由從所述亞硝化反應(yīng)器2回流的亞硝酸鹽作為電子受體，產(chǎn)甲烷后剩余的有機(jī)碳源作為電子供體，強(qiáng)化反硝化反應(yīng)而產(chǎn)氧化亞氮；所述厭氧反應(yīng)器1產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮通過所述氣體收集裝置回收；所述厭氧反應(yīng)器1以氨氮為主的出水流入所述亞硝化反應(yīng)器2，在所述亞硝化反應(yīng)器2中將水中的氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，含有亞硝酸鹽的水一部分回流到所述厭氧反應(yīng)器1中，參與所述厭氧反應(yīng)器1中的反硝化反應(yīng)。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在所述厭氧反應(yīng)器1中投加具有導(dǎo)電性能的生物膜載體，強(qiáng)化厭氧反應(yīng)過程電子傳遞效率，并促進(jìn)反硝化反應(yīng)的處理效率。

本發(fā)明的一個具體實(shí)施例如圖1所示，該設(shè)備主要包括厭氧反應(yīng)器1、亞硝化反應(yīng)器2、進(jìn)水泵、回流泵、曝氣泵、氣體收集系統(tǒng)等。

污水處理過程中，所需要處理污水首先在厭氧反應(yīng)器底部進(jìn)行厭氧產(chǎn)甲烷，有效利用污水中有機(jī)碳源；產(chǎn)甲烷后，污水在厭氧反應(yīng)器上部進(jìn)行反硝化，由回流的亞硝酸鹽作為電子受體，產(chǎn)甲烷后剩余有機(jī)碳源(多為大分子物質(zhì))作為電子供體，強(qiáng)化反硝化產(chǎn)氧化亞氮。厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮?dú)怏w則通過上部氣體收集裝置進(jìn)行回收利用。厭氧反應(yīng)器出水流入亞硝化反應(yīng)器，因?yàn)榇藭r(shí)污水主要是氨氮為主，所以在亞硝化反應(yīng)器中轉(zhuǎn)化氨氮為亞硝酸鹽。為強(qiáng)化污水處理效率，在厭氧反應(yīng)器中投加具有導(dǎo)電性能的生物膜載體，如活性炭等，強(qiáng)化厭氧反應(yīng)過程電子傳遞效率。類似的，也能促進(jìn)反硝化處理效率。在產(chǎn)甲烷區(qū)和產(chǎn)氧化亞氮區(qū)域中間設(shè)置隔離板，分離填料，強(qiáng)化具有不同功能的微生物種群。在亞硝化反應(yīng)器中，也采用生物膜方式，有利于提高污泥量，尤其是硝化菌的生物量，強(qiáng)化工藝處理能力。

實(shí)例1

采用2個有效體積為2.3L的SBR反應(yīng)器培養(yǎng)厭氧微生物。兩個SBR反應(yīng)器運(yùn)行周期均為12h，運(yùn)行溫度為35℃，每天排泥約66mL，控制污泥齡(SRT)為30d。SBR運(yùn)行周期包括11h厭氧攪拌(包括6min進(jìn)水)，50min靜置沉淀和10min出水/閑置。每個周期進(jìn)水為1L，出水為1L，水力停留時(shí)間(HRT)為24h。反應(yīng)器進(jìn)水和排水通過定時(shí)器控制蠕動泵啟閉實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)器頂部設(shè)有出氣孔，出氣孔連接排水裝置可測定產(chǎn)氣體積。兩個反應(yīng)器分別為空白組反應(yīng)器和試驗(yàn)組反應(yīng)器，其中試驗(yàn)組反應(yīng)器中加入10g/L Fe₃O₄作為導(dǎo)電材料。為保證Fe₃O₄濃度保持相對穩(wěn)定，在每天排泥的同時(shí)，補(bǔ)充等量的Fe₃O₄粉末。反應(yīng)器進(jìn)水以蛋白胨為碳源，進(jìn)水的COD為2000mg/L，其他進(jìn)水組分包括480mg/L NH₄Cl，100mg/L CaCl₂，200mg/L MgCl₂，120mg/L Na₂HPO₄，200mg/L KHCO₃以及1mL/L微量元素。

待馴化穩(wěn)定后，在兩個反應(yīng)器中進(jìn)行活性試驗(yàn)，測定反應(yīng)器在一個運(yùn)行周期內(nèi)的活性情況。每隔一定時(shí)間取水樣及氣體樣測定化學(xué)需氧量(COD)的去除情況及產(chǎn)甲烷(CH₄)情況。所得結(jié)果如圖2a和2b所示。

根據(jù)擬合結(jié)果，空白組和試驗(yàn)組的最大COD降解速率分別為115.9和183.96mg/(L·h)(P<0.05)，COD去除率分別為74.1和86.8％，因此試驗(yàn)組的最大COD降解速率提高了58.7％，COD去除率提高了17.1％。空白組和試驗(yàn)組的最大產(chǎn)甲烷速率分別為34.5和61.6mL/(L·h)(P<0.05)，試驗(yàn)組的最大產(chǎn)甲烷速率提高了78.5％。

實(shí)例2

取馴化穩(wěn)定污泥250mL與250mL自配水進(jìn)行混合，自配水組分為:480mg/L NH₄Cl,100mg/L CaCl₂,200mg/L MgCl₂,120mg/L Na₂HPO₄,200mg/L KHCO₃and 1mL/L微量元素溶液(1g/L FeCl₂·4H₂O,100mg/L CoCl₂·6H₂O,200mg/L NiCl₂·6H₂O,100mg/L MnCl₂·4H₂O,100mg/L NaMoO₄·2H₂O,100mg/L H₃BO₃,100mg/L NaWO₄·2H₂O and 100mg/L NaSeO₃)。將混合液倒入有效體積500mL絲口瓶中,分別加入充足的相應(yīng)碳源(淀粉、蛋白胨和淀粉蛋白胨，2000mg/L COD)與醫(yī)藥品和個人護(hù)理用品(包括普里米酮PRM、卡馬西平CBM、克羅米通CRT和磺胺甲惡唑SMX，10mg/L)。同時(shí)加入相應(yīng)的導(dǎo)電載體(四氧化三鐵和蒽醌-2,6-磺酸鈉)。用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌，開始試驗(yàn)。

試驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間為10天，水樣與氣樣的采樣時(shí)間為:0，0.5，1，1.5，2，3，6，和10天。測定反應(yīng)過程中的甲烷生成量、水中有機(jī)酸濃度和COD濃度。水樣經(jīng)過濾后和固相萃取濃縮,使用液相質(zhì)譜對水中殘留藥品濃度進(jìn)行測定。所得結(jié)果如圖3a至3d所示。

經(jīng)過計(jì)算所得,在以淀粉蛋白胨為混合碳源，添加蒽醌-2,6-磺酸鈉作為電子傳遞強(qiáng)化物質(zhì)后，磺胺甲惡唑的降解半衰期為0.46天。而使用單一蛋白胨作為碳源，不添加電子傳遞強(qiáng)化物質(zhì)時(shí)，磺胺甲惡唑的降解半衰期為4.53天。

實(shí)例3

采用高為30cm，直徑為10cm，有效容積為2000mL的圓柱形有機(jī)玻璃SBR反應(yīng)器進(jìn)行馴化反硝化菌。該SBR反應(yīng)器運(yùn)行周期為4h，每個周期包括：10min進(jìn)水，160min缺氧攪拌，20min好氧，45min靜置沉降和15min出水/閑置。每個周期進(jìn)水為1L，出水為1L，水力停留時(shí)間(HRT)為8h。每天在特定周期的好氧末端排泥200mL,控制污泥齡(SRT)為10d。好氧反應(yīng)階段使用微孔曝氣器進(jìn)行曝氣，反應(yīng)器進(jìn)水和排水通過定時(shí)器控制蠕動泵啟閉實(shí)現(xiàn)，反應(yīng)器在26℃條件下長期馴化。反應(yīng)器的進(jìn)水碳源為葡萄糖，其進(jìn)水COD濃度為800mg/L；進(jìn)水NaNO₃為1214mg/L,對應(yīng)進(jìn)水NO₃-N濃度為200mg/L。故長期馴化條件下反應(yīng)器進(jìn)水COD/N為4。其他進(jìn)水組分為：NaHCO₃為200mg/L，NH₄Cl為250mg/L，Na₂HPO₄為25mg/L，CaCl₂為45mg/L，MgSO₄為100mg/L，酵母浸膏為15mg/L，微量元素為0.2mL/L。

待馴化穩(wěn)定后，進(jìn)行模擬周期試驗(yàn)探究該SBR反應(yīng)器的反硝化性能和N₂O產(chǎn)生情況。試驗(yàn)開始之前，從反應(yīng)器好氧末端取500mL活性污泥用于試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中采用氣密性良好的500mL絲口瓶作為反應(yīng)器，在絲口瓶的橡膠塞上開孔，并連接密封性良好的硅膠管和微電極，用于取樣。采取與長期馴化過程中完全相同的條件進(jìn)行試驗(yàn)，即進(jìn)水碳源為葡萄糖，氮源為NaNO₃,初始C/N比為4。反應(yīng)過程中將絲口瓶置于水浴中控制溫度為25℃，并用磁力攪拌器進(jìn)行攪拌使溶液完全混合。反應(yīng)進(jìn)行160分鐘，每隔10分鐘取水樣和氣樣，并同時(shí)進(jìn)行溶解性N₂O的在線測定。所得結(jié)果如圖4所示。

經(jīng)過計(jì)算得，在以葡萄糖為碳源，NO₃-N為電子受體進(jìn)行反硝化試驗(yàn)時(shí)，C/N比為4的條件下，反硝化速率為-6.04mg N/(g MLVSS·h)，最大N₂O-N產(chǎn)生量為39.98mg/L,N₂O的轉(zhuǎn)化率為56％。

實(shí)例4

采用高50cm，直徑15cm，有效容積為6L的圓柱形有機(jī)玻璃容器作為反應(yīng)器。反應(yīng)器在30℃條件下運(yùn)行，采用周期為4h的SBR運(yùn)行模式，每個SBR運(yùn)行周期均包括10min進(jìn)水，180min好氧，45min靜置沉淀和15min出水和閑置。每個周期進(jìn)水為3L，出水為3L，水力停留時(shí)間為8h。好氧反應(yīng)階段通過微孔曝氣器曝氣，通過流量計(jì)控制曝氣量為4L/min，反應(yīng)器進(jìn)水和排水通過定時(shí)器控制蠕動泵實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)器的接種污泥為西麗再生水廠反沖洗池內(nèi)的活性污泥。反應(yīng)器進(jìn)水為實(shí)驗(yàn)室自配水，分為五個階段進(jìn)行馴化，進(jìn)水NH4Cl分別為383mg/L，765mg/L，1150mg/L，2300mg/L和3060mg/L，進(jìn)水NaHCO3分別為1800mg/L，3600mg/L，5400mg/L，10800mg/L和14000mg/L；其他進(jìn)水組分相同，Na₂HPO₄為50mg/L，CaCl₂為70mg/L，MgSO₄為400mg/L，微量元素0.4mL/L。

反應(yīng)器長期馴化和周期過程中氮濃度的變化如圖5a和5b所示。最后一個階段穩(wěn)定后，出水NH₄-N平均濃度小于5mg/L，出水NO₃-N的平均濃度為5.99mg/L。穩(wěn)定階段，進(jìn)水NH₄-N負(fù)荷為2.4g N/(L·d)，NH₄-N的去除率達(dá)到99.8％，亞硝化率(NO₂-N/(NO₂-N+NO₃-N))為99.3％，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的亞硝化。在周期變化過程中，NH₄-N逐漸轉(zhuǎn)化為NO₂-N，小部分又轉(zhuǎn)化為NO₃-N。周期開始時(shí)DO保持在1.5mg/L，表明在基質(zhì)充足的條件下，微生物保持最大基質(zhì)利用率，堿度消耗率大于NaHCO₃補(bǔ)充的堿度，故pH逐漸降低；當(dāng)反應(yīng)器中NH₄-N濃度低于20mg/L時(shí)，由于基質(zhì)限制，氧利用率降低，堿度消耗率也隨之降低，故DO和pH升高。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體/優(yōu)選的實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其還可以對這些已描述的實(shí)施方式做出若干替代或變型，而這些替代或變型方式都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。