連續流單污泥污水脫氮除磷系統調控參數值

　　目前，國內外水體富營(yíng)養化現象越來(lái)越嚴重，因此為保護水資源，點(diǎn)源污水中的營(yíng)養元素氮和磷必須去除[1]. 然而，污水生物脫氮除磷過(guò)程較復雜，其中涉及BOD降解、 硝化、 反硝化、 釋磷以及吸磷等多個(gè)生化反應，且各個(gè)反應過(guò)程對微生物組成及含量、 底物類(lèi)型及環(huán)境條件的要求均不相同[2]. 因此在連續流單污泥污水生物處理系統中實(shí)現同步脫氮和除磷，將不可避免地產(chǎn)生多種矛盾關(guān)系，其中以聚磷菌(phosphate-accumulating organisms，PAOs)和反硝化菌碳源競爭的矛盾最為突出[3]. 大量的研究和實(shí)際運行結果表明，連續流單污泥脫氮除磷系統運行的關(guān)鍵是缺氧段的反硝化過(guò)程，且對于處理低碳氮比污水的系統來(lái)說(shuō)，該段的吸磷過(guò)程同樣重要[4-11]. 因此，對于以連續流單污泥脫氮除磷系統為處理工藝主體的污水廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，為保證其運行效果，需具備以下3個(gè)條件：①可充分利用缺氧段反硝化潛力; ②可最大程度地刺激反硝化菌以聚β羥基丁酸為碳源進(jìn)行硝酸鹽呼吸; ③提高出水穩定性. 城市污水處理廠(chǎng)的運行實(shí)踐表明，建立過(guò)程控制系統可保證出水的穩定性[12-15]. 因此，為滿(mǎn)足上述3個(gè)條件，構建反硝化吸磷過(guò)程控制系統至關(guān)重要，這則要求開(kāi)發(fā)可測、 可控的參數.

　　根據活性污泥反應動(dòng)力學(xué)模型2d：

　　是缺氧段反硝化速率和吸磷速率方程式的開(kāi)關(guān)函數，式中，SO2為主缺氧段溶解氧(dissolved oxygen，DO)濃度，SNO3為主缺氧段硝酸鹽氮濃度，KO2為DO半飽和常數(IWA專(zhuān)家組推薦該值取0.2 mg ·L-1)，KNO3為硝酸鹽氮半飽和常數(IWA專(zhuān)家組推薦該值取0.5 mg ·L-1)[16]. 由此開(kāi)關(guān)函數可知，主缺氧段的反硝化速率受該段DO和硝酸鹽氮濃度的影響.

　　在構建污水生物處理過(guò)程控制系統時(shí)，控制參數的可實(shí)時(shí)、 穩定、 準確地檢測是至關(guān)重要的. 雖然主缺氧段硝酸鹽氮濃度可作為連續流單污泥脫氮除磷系統運行控制參數[17,18]，但硝酸鹽在線(xiàn)測定儀維護較困難，且檢測精度有待提高. 而DO濃度是否可作為缺氧段反應過(guò)程的控制參數至今沒(méi)有研究報道，且DO在線(xiàn)測定儀在低氧濃度條件下的靈敏度和準確度較差. 因此，硝酸鹽在線(xiàn)測定儀和DO在線(xiàn)測定儀均不適合用作缺氧段反應過(guò)程控制系統的檢測儀器. 而有研究結果表明，主缺氧段DO濃度和硝酸鹽氮濃度可用氧化還原電位(oxidation reduction potential，ORP)間接表征，該值與硝酸鹽濃度、 DO濃度之間存在著(zhù)密切的相關(guān)關(guān)系[19]. ORP在線(xiàn)檢測器具有在線(xiàn)檢測、 響應快、 控制精度高、 便于接入計算機等優(yōu)點(diǎn)，并已大量應用，尤其在間歇式活性污泥工藝中獲得了最為廣泛地應用[20-23]. 此外，從微生物生理生態(tài)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，ORP是表征污水生物處理過(guò)程氧化還原能力的變量，調節該值可控制細胞內氧化還原物質(zhì)的含量進(jìn)而改變物質(zhì)的代謝途徑[24-27]，且作為生態(tài)因子，每種微生物均具有適宜的ORP范圍. 本研究考察了連續流單污泥脫氮除磷系統在不同的主缺氧段ORP(ORPm)條件下運行時(shí)的脫氮除磷性能，并基于物料平衡分析，揭示ORPm與氮磷轉化的關(guān)系，通過(guò)評價(jià)用該參數調控脫氮除磷系統性能的可行性，以期為優(yōu)化連續流單污泥污水脫氮除磷系統的運行提供理論基礎. 1 材料與方法 1.1 試驗裝置

　　試驗系統安裝于實(shí)驗室內，工藝流程及裝置見(jiàn)圖 1. 該系統由污水箱(L×B×H=70 cm×80 cm×50 cm)、 連續流單污泥脫氮除磷反應器(L×B×H=75 cm×30 cm×45 cm)、 沉淀池(其中沉淀區：直徑Φ=40 cm，深度H=25 cm)以及自動(dòng)控制系統4部分組成. 污水箱內裝有攪拌器以保證污水水質(zhì)均勻，并裝有自動(dòng)調溫器以保持水溫恒定. 連續流單污泥脫氮除磷反應器為雙廊道矩形反應器，分為4個(gè)反應段，分別為厭氧段(L×B×H=30 cm×15 cm×45 cm，anaerobic stage，ANS)、 預缺氧段(L×B×H=15 cm×15 cm×45 cm，pre-anoxic stage，PAnS)、 主要缺氧段(L×B×H=30 cm×15 cm×45 cm，main anoxic stage，MAnS)、 好氧段(L×B×H=75 cm×15 cm×45 cm，aerobic stage，AS). 厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段中均設有攪拌器，以保證污泥和污水充分接觸. 空氣由鼓風(fēng)機壓縮至安裝于好氧段的擴散器，供氧的同時(shí)攪拌混合液使活性污泥處于懸浮狀態(tài). 沉淀池中設有低速旋轉的刮泥機.

　　為了控制ORPm、 好氧段DO及pH值，試驗系統設有過(guò)程控制系統. 該過(guò)程控制系統由計算機、 可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)、 在線(xiàn)測定儀以及電動(dòng)調節閥組成，采用反饋控制結構對運行過(guò)程和環(huán)境進(jìn)行控制. 其中檢測器ORP在線(xiàn)測定儀安裝于主缺氧段，DO在線(xiàn)測定儀和pH在線(xiàn)測定儀安裝于好氧段.

　　1.模擬城市污水; 2.污水箱; 3.厭氧段; 4.預缺氧段; 5.主缺氧段; 6.好氧段; 7.沉淀池; 8.出水; 9.剩余污泥排放; 10.NaHCO3溶液貯池; 11.溫度自動(dòng)調節裝置; 12.蠕動(dòng)泵; 13.空氣擴散器; 14. 電動(dòng)磁力攪拌器; 15.ORP在線(xiàn)測定儀; 16.電動(dòng)調節閥; 17.空氣壓縮機; 18.DO在線(xiàn)測定儀; 19.pH在線(xiàn)測定儀; 20.計算機; 21.可編程邏輯控制器; 22.混合液內循環(huán); 23.硝化液內循環(huán); 24.污泥回流圖

 1 試驗系統流程示意

　　1.2 試驗污水與污泥

　　試驗以模擬城市污水為考察對象，污染物質(zhì)成分與濃度參照長(cháng)春市政污水處理系統生化池進(jìn)水確定. 污水以全脂奶粉和啤酒廢水為有機碳源. 全脂奶粉和啤酒廢水是常見(jiàn)的人工配置污水的碳源[28-34]，二者混合后，所含有機物成分、 有機氮含量及其可生化性更接近于污水處理廠(chǎng)生化池進(jìn)水(經(jīng)水解酸化池預處理). 以氯化銨為氮源，以磷酸二氫鉀為磷源; 為中和硝化反應釋放的酸度而投加碳酸氫鈉，其投加量由PLC控制系統自動(dòng)調控; 為滿(mǎn)足聚磷菌吸磷代謝過(guò)程中對鎂離子和鈣離子的需求而投加硫酸鎂和氯化鈣; 為滿(mǎn)足活性污泥微生物生長(cháng)繁殖的營(yíng)養需要，投加微量營(yíng)養元素液. 各藥劑投加濃度及污水水質(zhì)特性見(jiàn)表 1.

　　接種污泥取自長(cháng)春市北郊污水處理廠(chǎng)，該廠(chǎng)以改良厭氧/缺氧/好氧(anaerobic/anoxic/aerobic，A2/O)工藝為主體，于2006年建成投產(chǎn). 將接種污泥投加到連續流單污泥脫氮除磷系統中，啟動(dòng)運行. 20 d后，系統內混合液懸浮固體濃度(mixed liquor suspended solids，MLSS)基本保持不變，系統脫氮除磷效果較好且穩定，這說(shuō)明活性污泥已培馴成熟，可開(kāi)始取樣跟蹤測定，進(jìn)行試驗研究.

　　表 1 試驗模擬城市污水試劑及水質(zhì)特性

　　1.3 試驗方案

　　為了評價(jià)ORPm作為連續流單污泥脫氮除磷系統運行控制參數的可行性，分別在不同的ORPm設定值條件下進(jìn)行試驗研究. 根據研究報道，缺氧段ORP與該段DO和硝酸鹽氮濃度密切相關(guān)，而DO和硝酸鹽均通過(guò)硝化液內循環(huán)由好氧段回流至主缺氧段(硝化液內循環(huán))，所以調節硝化液內循環(huán)流量可控制ORPm. 試驗期間，ORPm采用自動(dòng)控制系統調控. 該控制系統采用反饋控制結構，以硝化液內循環(huán)流量作為被控變量，以電動(dòng)調節閥門(mén)為執行器，控制過(guò)程如下：安裝于主缺氧段的ORP在線(xiàn)測定儀檢測ORPm值并將其傳輸至計算機的數據采集卡后，轉換成數字信號輸入PLC內; 在PLC內將該值與ORPm設定值進(jìn)行比例、 積分、 微分計算控制，然后給出輸出值調節電動(dòng)調節閥以改變硝化液內循環(huán)流量，進(jìn)而控制ORPm. 根據自動(dòng)控制系統ORPm設定值的不同，試驗共分為6個(gè)階段，每階段該值分別為-143、 -123、 -105、 -95、 -72和-57 mV. 試驗每階段運行2~3個(gè)污泥齡(solid retention time，SRT)，共進(jìn)行200 d. 試驗期間，除改變ORPm設定值及硝化液內循環(huán)流量以外，其他運行參數保持不變. 進(jìn)水流量為10 L ·h-1，水力停留時(shí)間(hydraulic retention time，HRT)為9h; 混合液內循環(huán)流量(混合液由預缺氧段回流至厭氧段)為10 L ·h-1，污泥回流量為5 L ·h-1; MLSS、 COD (chemical oxygen demand)污泥負荷、 總氮(total nitrogen，TN) 污泥負荷以及總磷(total phosphorus，TP)污泥負荷分別維持為1.76g ·L-1(厭氧段)、 0.253 kg ·(kg ·d)-1、 0.049 kg ·(kg ·d)-1和0.006 kg ·(kg ·d)-1. 采用水力學(xué)方法控制污泥齡為12 d. 當氣溫較高時(shí)(夏秋季節)，試驗在室溫條件下進(jìn)行，水溫約為20~25℃; 當氣溫較低時(shí)(冬春季節)，則利用安裝于污水箱內的溫度自動(dòng)調節裝置將其升高至(20±1)℃. 1.4 分析方法

　　試驗期間每天檢測各項水質(zhì)指標. 水樣從連續流單污泥脫氮除磷系統的不同反應段收集，由離心機離心后取上清液測定. 檢測指標包括：TN、 NH4+-N、 NO3--N、 TP、 COD、 五日生物化學(xué)需氧量(biochemical oxygen demand，BOD5)、 MLSS等. 上述指標均采用國家規定的標準方法檢測. 采用WTW-pH/OXi340便攜式在線(xiàn)測定儀檢測厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段DO濃度.

　　為了評價(jià)氮磷物質(zhì)去除性能，并揭示不同ORPm設定值條件下氮、 磷的物質(zhì)轉化規律，分別以厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段以及好氧段為系統邊界，利用物料平衡原理，基于各段氮磷物質(zhì)濃度的測定值計算各段物質(zhì)轉化量. 系統穩定運行時(shí)各反應段內物質(zhì)的積累量為0，因此各段的物質(zhì)反應量可按如下公式計算.

　　厭氧段：

　　預缺氧段：

　　主缺氧段：

　　好氧段：

　　式中，MARe,ANS、 MARe,PAnS、 MARe,MAnS、 MARe,AS分別表示厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段以及好氧段物質(zhì)轉化量，mg ·h-1; Q表示反應系統進(jìn)水流量，L ·h-1; r表示從預缺氧段向厭氧段回流的混合液循環(huán)比; s表示污泥回流比; a表示從好氧段向主缺氧段回流的硝化液循環(huán)比; MAin、 MAANS、 MAPAnS、 MAMAnS、 MAAS、 MAEFF分別表示進(jìn)水、 厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段、 好氧段以及出水物質(zhì)的濃度，mg ·L-1. 因水樣經(jīng)離心機離心后測定，好氧段出水水質(zhì)與沉淀池基本相同，所以將好氧段出水各水質(zhì)指標濃度作為系統出水濃度，即MAEFF=MAAS. 2 結果與分析

　　試驗期間，連續流單污泥脫氮除磷系統對COD和BOD5的去除率超過(guò)90%，且保持穩定，與ORPm設定值的變化無(wú)關(guān)，即調控ORPm對有機污染物質(zhì)的降解過(guò)程影響較小，因此不進(jìn)行討論. 2.1 ORPm設定值與連續流單污泥脫氮除磷系統的脫氮性能

　　試驗期間，不同ORPm設定值條件下，連續流單污泥脫氮除磷系統各段氨氮、 TN、 硝酸鹽氮的變化規律見(jiàn)圖 2~4. 從圖 2中可以看出，在不同ORPm設定值條件下，出水氨氮濃度穩定在2.15 mg ·L-1左右，即ORPm對氨氮去除效果無(wú)影響. 從圖 3和4中可以看出，ORPm設定值對出水硝酸鹽氮和總氮濃度產(chǎn)生了明顯的影響. 當ORPm設定值由-143 mV增加至-57 mV時(shí)，出水硝酸鹽濃度分別為18.44、 17.07、 12.51、 11.17、 11.77和12.39 mg ·L-1，出水TN濃度分別為20.90、 19.54、 15.97、 13.70、 14.21和16.39 mg ·L-1，也就是說(shuō)，對反硝化性能和脫氮性能來(lái)說(shuō)，連續流單污泥脫氮除磷系統存在最佳的ORPm設定值.

　　誤差棒長(cháng)度表示±1.03乘以標準方差 (n=20,P=0.68)圖 2 試驗期間NH4+-N變化規律

　　誤差棒長(cháng)度表示±1.03乘以標準方差 (n=20,P=0.68)圖 3 試驗期間NO3--N變化規律

　　誤差棒長(cháng)度表示±1.03乘以標準方差 (n=20,P=0.68)圖 4 試驗期間TN變化規律

　　2.2 ORPm設定值與連續流單污泥脫氮除磷系統的除磷性能

　　圖 5給出了試驗期間各段TP濃度的變化規律. 從中可以看出，厭氧段TP濃度最高，從預缺氧段開(kāi)始下降，直至好氧段降至最低. 從中還可以看出，出水TP濃度隨ORPm設定值增加而改變. 當ORPm設定值由-143 mV增加至-57 mV時(shí)，出水TP濃度分別為3.14、 2.30、 0.64、 0.50、 0.65以及0.86 mg ·L-1，也就是說(shuō)，對除磷性能來(lái)說(shuō)，連續流單污泥脫氮除磷系統存在最佳的ORPm設定值.

　　誤差棒長(cháng)度表示±1.03乘以標準方差 (n=20,P=0.68)圖 5 試驗期間TP變化規律

　　3 討論

　　3.1 ORPm設定值與硝化性能

　　從圖 2中還可看出，氨氮濃度降低主要發(fā)生在主缺氧段和好氧段. 由于硝化液內循環(huán)對氨氮產(chǎn)生了明顯的稀釋、 混合作用，導致主缺氧段氨氮濃度大幅降低. 而氨氮的轉化則在好氧段內通過(guò)自養菌的硝化反應完成. 出水較低的氨氮濃度說(shuō)明在好氧段發(fā)生了明顯的硝化反應，這說(shuō)明，在本試驗條件下，連續流單污泥脫氮除磷系統具備了硝化細菌生長(cháng)繁殖的生態(tài)條件：①進(jìn)水中的COD一部分被聚磷菌的釋磷反應利用，另一部分被預缺氧段和主缺氧段的反硝化反應利用，所以進(jìn)入好氧段的COD濃度較低. ②好氧段pH值由自動(dòng)控制系統調控為7.0±0.5，硝化反應所需堿度充足. 好氧段pH值自動(dòng)控制系統與ORPm自動(dòng)控制系統相同，也采用反饋控制結構，pH設定值為7.0，被控變量為NaHCO3投加量. ③好氧段DO濃度由自動(dòng)控制系統控制為(2.0±0.5)mg ·L-1，硝化反應所需電子受體充足. 好氧段DO自動(dòng)控制系統與OPRm、 pH值自動(dòng)控制系統相同，采用反饋控制結構，DO設定值為2.0mg ·L-1，被控變量為空氣壓縮機的供氣量. 試驗結果表明，ORPm設定值對好氧段的硝化性能基本無(wú)影響. 3.2 ORPm設定值與反硝化性能

　　為揭示系統中氮的物質(zhì)轉化規律，對出水各形態(tài)氮的百分含量進(jìn)行了計算，并以厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段以及好氧段為系統邊界，利用公式(1)~(4)，

　　對TN進(jìn)行物料平衡計算，結果分別見(jiàn)圖 6和圖 7. 從圖 6中可以看出，出水中的氮主要以硝酸鹽氮為主，TN濃度變化由硝酸鹽氮引起. 從圖 7中可以看出，試驗期間，TN在主缺氧段的去除量最大，且不同ORPm設定值條件下，該段TN去除量差別明顯，當ORPm設定值為-95 mV時(shí)，達到最大值.

　　圖 6 出水中各種形態(tài)氮所占比例

　　圖 7 各反應段 TN轉化量

　　根據生物脫氮基本原理，污水中氮的去除由3個(gè)反應過(guò)程共同完成：氨化作用、 硝化作用、 反硝化作用，其中氨化作用和硝化作用改變了氮的存在形態(tài)，而反硝化作用則將氮從污水中去除，也就是說(shuō)，氮的去除主要在主缺氧段實(shí)現，因此主缺氧段硝酸鹽氮的轉化量將決定TN的去除量. 為進(jìn)一步闡明TN去除量與硝酸鹽氮轉化的關(guān)系，分別以厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段以及好氧段為系統邊界，利用公式(1)~(4)，對硝酸鹽氮的轉化量進(jìn)行了計算，結果見(jiàn)表 2. 從中可以看出，主缺氧段硝酸鹽氮的轉化量隨著(zhù)ORPm設定值的升高而變化. 當ORPm設定值由-143 mV增加至-57 mV時(shí)，該反應量分別為214.40、 235.16、 241.16、 244.02、 240.90以及233.65 mg ·h-1，即當ORPm設定值較低時(shí)，硝酸鹽氮轉化量隨著(zhù)該值的升高而升高，當ORPm設定值增加至一定值時(shí)(-95 mV)時(shí)，硝酸鹽氮反應量達到峰值，其后，即使ORPm設定值再升高，硝酸鹽氮轉化量也保持穩定，甚至稍有降低，這與TN的變化規律相似. 試驗結果說(shuō)明，對連 續流單污泥脫氮除磷系統的反硝化性能來(lái)說(shuō)，主缺氧段存在最佳的ORPm設定值.

　　表 2 各反應段硝酸鹽氮和總磷的反應量

　　ORP 是表征污水處理系統環(huán)境條件的參數. 從微觀(guān)角度來(lái)說(shuō)，活性污泥微生物群落結構、 優(yōu)勢菌群的動(dòng)態(tài)變化與其生存環(huán)境的ORP密切相關(guān)，即活性污泥中特定的優(yōu)勢微生物有其適宜ORP 范圍[27]. 另有研究表明，調控ORP值可使微生物新陳代謝過(guò)程中的NADH/NAD+和NADPH/NADP+的含量發(fā)生改變，并激活某些關(guān)鍵酶，進(jìn)而改變物質(zhì)的代謝網(wǎng)絡(luò )，促使微生物沿著(zhù)目標代謝途徑完成同化反應和異化反應[27]. 結合試驗結果，當ORPm設定值為-95 mV時(shí)，主缺氧段硝酸鹽氮和TN轉化量均達到峰值，說(shuō)明該ORPm設定值在反硝化細菌適宜ORP范圍內，在此氧化還原條件下，硝酸鹽還原酶活性可得到最大程度地激活. 該值與Peng等的研究成果基本一致[19].

　　從宏觀(guān)角度來(lái)說(shuō)，主缺氧段ORPm設定值與該段DO濃度、 硝酸鹽濃度密切相關(guān)[19]. 試驗期間主缺氧段DO濃度檢測結果見(jiàn)圖 8. 從中可以看出，主缺氧段DO濃度在0.08~0.09 mg ·L-1范圍內，變化較小. 因此，ORPm設定值在一定程度上反映了硝酸鹽氮的水平，即硝酸鹽氮濃度越高，則ORPm也越高，這從圖 3中也可以看出. 王曉玲等[17]和Musvoto等[18]的研究表明，連續流單污泥脫氮除磷系統主缺氧段的反硝化作用受硝酸鹽氮濃度的影響. 為最大程度地利用主缺氧段的反硝化潛力，需保證該段含有充足的硝酸鹽氮，但硝酸鹽氮濃度不宜過(guò)低或為零也不宜過(guò)高，即存在最佳的硝酸鹽氮濃度值，相應地ORPm也將存在最佳值. 若該段硝酸鹽氮濃度控制在大于零的較低值范圍內變化，即ORPm設定值在-140~-95 mV之間時(shí)，隨著(zhù)ORPm設定值的升高，主缺氧段反硝化過(guò)程越來(lái)越充分，脫氮性能逐漸增強; 但當硝酸鹽氮濃度較高，即ORPm設定值大于-95 mV時(shí)，為達到該值所需的硝化液內循環(huán)流量增大，則使：①進(jìn)入主缺氧段的DO量升高消耗更多的碳源(即使缺氧段DO濃度未發(fā)生變化); ②混合液在主缺氧段的實(shí)際水力停留時(shí)間縮短. 這終將導致反硝化作用不能充分實(shí)現.

　　誤差棒長(cháng)度表示±1.03乘以標準方差 (n=20,P=0.68)圖 8 試驗期間DO濃度變化規律

　　綜上分析可知，在連續流單污泥脫氮除磷系統中，必將存在適宜的ORPm使系統具有最佳的脫氮性能. 在本試驗條件下，該設定值為-95 mV. 3.3 ORPm設定值與釋磷過(guò)程

　　有研究結果表明，厭氧釋磷反應是生物除磷的關(guān)鍵過(guò)程，除磷效果由其決定. 根據研究報道，硝酸鹽氮若進(jìn)入厭氧段，反硝化菌和聚磷菌則將競爭污水中的有機碳源，且聚磷菌在競爭中處于劣勢[35]，這將直接導致被聚磷菌吸收、 貯存的有機碳源減少，使系統的除磷容量大大降低. 為了分析和評價(jià)不同ORPm設定值條件下連續流單污泥脫氮除磷系統的除磷性能，基于物料平衡原理，分別以厭氧段、 預缺氧段、 主缺氧段、 以及好氧段為系統邊界，利用公式(1)~(4)，對TP的轉化量進(jìn)行了計算，結果見(jiàn)表 2. 活性污泥中的磷以?xún)煞N狀態(tài)存在：一種為細胞物質(zhì)組成成分，另一種為聚磷菌體內貯存的聚磷. 根據活性污泥微生物細胞物質(zhì)經(jīng)驗分子式，在細胞物質(zhì)中，磷(不包括聚磷)的含量約為1.5%~2.0%[36]，因此在物料平衡分析過(guò)程中忽略用于合成細胞物質(zhì)的磷量.

　　從表 2中可以看出，當ORPm設定值分別為-143 mV和-123 mV時(shí)，因系統出水硝酸鹽氮濃度較高，所以隨污泥回流至預缺氧段的硝酸鹽氮較多，以致超過(guò)了該段的反硝化潛力，使得該段出水中含有硝酸鹽氮，并隨混合液回流至厭氧段，最終對該段的釋磷量(該量分別為214.12 mg ·h-1和228.64 mg ·h-1)產(chǎn)生明顯影響. 當ORPm設定值分別為-105、 -95、 -72和-57 mV時(shí)，出水硝酸鹽氮濃度較低，進(jìn)入預缺氧段的硝酸鹽氮量低于該段的反硝化潛力，所以該段出水硝酸鹽氮濃度為0，對厭氧段的釋磷過(guò)程不產(chǎn)生影響，釋磷量有所提高，分別為-259.26、 -264.54、 -256.92和-252.84 mg ·h-1. 試驗和物料平衡計算結果說(shuō)明，ORPm設定值對厭氧釋磷過(guò)程也產(chǎn)生了一定的影響，但該影響是間接產(chǎn)生的. 3.4 ORPm設定值與缺氧吸磷性能

　　從表 2中還可以看出，總吸磷量的變化規律與釋磷量相同. 當ORPm設定值由-143 mV增加至-57 mV時(shí)，總吸磷量分別為252.15、 275.85、 332.25、 338.10、 336.15以及324.30 mg ·h-1. 試驗結果和物料平衡分析表明，當ORPm設定值為-95 mV時(shí)，連續流單污泥脫氮除磷系統可獲得最佳的除磷性能.

　　不同ORPm設定值條件下好氧吸磷量、 缺氧吸磷量的物料平衡計算結果也在表 2中表示. 從中可以看出，缺氧吸磷量隨著(zhù)ORPm設定值的變化而改變. 當ORPm設定值由-143 mV增加至-57 mV時(shí)，缺氧吸磷量分別為30.27、 62.14、 124.58、 154.41、 150.41以及138.30 mg ·h-1. 分析試驗結果可知，連續流單污泥脫氮除磷系統中，大部分COD在厭氧段被聚磷菌轉化成聚β羥基丁酸貯存[37]，再加上預缺氧段活性污泥中的反硝化菌也利用COD進(jìn)行硝酸鹽呼吸，所以進(jìn)入主缺氧段的COD量較低，因此該段反硝化過(guò)程的主要供氫體是聚β羥基丁酸，即反硝化聚磷菌的反硝化作用占有優(yōu)勢，在還原硝酸鹽氮的同時(shí)，大量的磷也被吸收. 從表 2中可以看出，當ORPm設定值為-95 mV時(shí)，硝酸鹽反應量達到最高值244.02 mg ·h-1，該段的吸磷量也達到最大值154.41 mg ·h-1，系統的反硝化吸磷性能達到最佳.

　　綜上，在ORPm設定值為-95 mV的缺氧環(huán)境條件下，反硝化菌以聚β羥基丁酸為碳源進(jìn)行硝酸鹽呼吸的活性最高.具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　4 結論

　　(1) ORPm對氨氮去除沒(méi)有影響，而對出水硝酸鹽和TN濃度的影響較大，在ORPm設定值為-95 mV時(shí)，氨氮、 TN、 TP的去除效果均最佳.

　　(2)主缺氧段ORPm設定值對該段TN去除量和硝酸鹽反應量影響較大，在ORPm設定值為-95 mV時(shí)，兩者均達到最大值.

　　(3)在ORPm設定值控制為-95 mV的缺氧環(huán)境狀態(tài)下，反硝化菌具有最佳的吸磷性能，該菌以聚β羥基丁酸為碳源進(jìn)行新陳代謝反應.

　　(4) ORPm設定值可作為連續流單污泥脫氮除磷系統的控制參數，并可以其為控制變量建立缺氧段反應過(guò)程控制系統.(來(lái)源及作者：吉林建筑大學(xué)松遼流域水環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗室 王曉玲、宋鐵紅、吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院 殷寶勇、李靜文、李紫棋 、余勇)