傳統的(de)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)生(sheng)(sheng)物脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)(dan)技術(shu)處(chu)理(li)(li)碳源充足(zu)、氮(dan)(dan)(dan)負(fu)荷較低(di)的(de)廢水(shui)，處(chu)理(li)(li)成本低(di)、效果(guo)相對穩定，被污水(shui)處(chu)理(li)(li)廠(chang)廣泛采用。然而，對于垃圾(ji)滲濾液、養(yang)殖(zhi)廢水(shui)等(deng)低(di)C/N比、高氨氮(dan)(dan)(dan)濃度廢水(shui)的(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)(dan)處(chu)理(li)(li)，往往因(yin)碳源不足(zu)，自養(yang)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)菌富集困難等(deng)問題難以達到理(li)(li)想的(de)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)(dan)效果(guo)。以亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽為核(he)心的(de)短程硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)、部分(fen)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)-厭氧氨氧化(hua)(hua)(hua)(hua)等(deng)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)(dan)技術(shu)可克服傳統硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)(dan)技術(shu)的(de)不足(zu)，但亞(ya)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)過程的(de)控制是(shi)短程生(sheng)(sheng)物脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)(dan)不可或缺的(de)部分(fen)，是(shi)實現(xian)短程脫(tuo)(tuo)(tuo)(tuo)氮(dan)(dan)(dan)的(de)關鍵。

　　厭氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化(hua)(hua)對進水底物(wu)要求嚴(yan)格(ge)，而眾(zhong)多高(gao)氨氮(dan)廢(fei)水中缺乏亞(ya)硝酸鹽基質，因此(ci)，這在很大(da)程度上(shang)限制(zhi)其應用，具有(you)亞(ya)硝化(hua)(hua)性能(neng)(neng)的(de)顆粒(li)污(wu)泥有(you)望解決這一(yi)難題。好(hao)氧(yang)(yang)顆粒(li)污(wu)泥具有(you)良好(hao)的(de)沉降性能(neng)(neng)，有(you)利(li)于(yu)截留(liu)(liu)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)，易富(fu)(fu)集功(gong)能(neng)(neng)性微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)，再(zai)加(jia)上(shang)特(te)定(ding)的(de)空(kong)間結(jie)構，微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)種(zhong)群豐(feng)富(fu)(fu)，耐沖擊能(neng)(neng)力強，占地面積(ji)小，運行(xing)維護費用低(di)，往往用于(yu)高(gao)濃度有(you)機廢(fei)水、高(gao)含(han)鹽度廢(fei)水及多種(zhong)工業(ye)廢(fei)水處理。當(dang)然，好(hao)氧(yang)(yang)顆粒(li)特(te)殊的(de)空(kong)間結(jie)構，能(neng)(neng)有(you)效截留(liu)(liu)生(sheng)(sheng)長(chang)緩慢的(de)自(zi)養微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)，也(ye)有(you)利(li)于(yu)不同(tong)功(gong)能(neng)(neng)脫氮(dan)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)的(de)富(fu)(fu)集，可實現特(te)定(ding)的(de)氮(dan)轉化(hua)(hua)和亞(ya)硝酸鹽積(ji)累。

　　本研(yan)究探索好氧顆粒污(wu)泥(ni)部分(fen)硝(xiao)化性能快(kuai)速(su)提(ti)升方法以(yi)及運(yun)行(xing)參數(shu)如負荷、pH、進水C/N關鍵性因子對部分(fen)亞硝(xiao)化性能的影(ying)響(xiang), 探索以(yi)好氧顆粒污(wu)泥(ni)實現穩定亞硝(xiao)化為厭氧氨(an)氧化提(ti)供(gong)(gong)理想基質的可能性，為新型脫(tuo)氮(dan)工藝(yi)處理低C/N比(bi)、高氨(an)氮(dan)廢水提(ti)供(gong)(gong)技術參數(shu)和理論(lun)指導(dao)。

　　1 材料與方法

　　1.1 實驗裝置及運(yun)行條件

　　本實(shi)驗所(suo)用裝置為(wei)(wei)圓柱形SBR(sequencing batch reactor)，內徑為(wei)(wei)7 cm，高度(du)140 cm，高徑比為(wei)(wei)20，運行(xing)(xing)過(guo)程中實(shi)際有效(xiao)容積為(wei)(wei)4 L。運行(xing)(xing)過(guo)程中排(pai)水比為(wei)(wei)50%，單(dan)周期(qi)進水量(liang)為(wei)(wei)2 L。如(ru)圖1所(suo)示(shi)，反(fan)(fan)應器底部設置曝(pu)氣裝置，為(wei)(wei)污泥系(xi)統(tong)提供溶解(jie)氧(yang)和剪切(qie)力，用流量(liang)計控(kong)制(zhi)曝(pu)氣量(liang)為(wei)(wei)2.5 L∙min−1，表(biao)面上升流速(su)約為(wei)(wei)1.1 cm∙s−1。反(fan)(fan)應系(xi)統(tong)運行(xing)(xing)通(tong)過(guo)時間(jian)程序控(kong)制(zhi)器實(shi)現反(fan)(fan)應過(guo)程的自動(dong)控(kong)制(zhi)，單(dan)周期(qi)為(wei)(wei)3 h，5 min 進水，170 min 反(fan)(fan)應，5 min 沉降、排(pai)水和閑置。通(tong)過(guo)水浴缸控(kong)制(zhi)溫度(du)為(wei)(wei)(30±2)℃，HRT為(wei)(wei)6 h。各(ge)階段運行(xing)(xing)狀況如(ru)表(biao)1所(suo)示(shi)。

　　圖(tu)1 SBR示意圖(tu)

　　表1 SBR具體運行狀況(kuang)

　　1.2 實驗(yan)用水(shui)與接種污泥

　　原(yuan)水(shui)為(wei)人工配(pei)制的模擬廢水(shui)，其中以氯化銨為(wei)氮(dan)源(yuan)(100~500 mg∙L−1，以N計(ji))、乙酸鈉為(wei)碳(tan)源(yuan)(200~1 400 mg∙L−1，以COD計(ji))，使用碳(tan)酸氫鈉調(diao)控進(jin)水(shui)pH為(wei)7.0~8.0。接(jie)種污(wu)(wu)泥(ni)來自于實驗(yan)室培養具有亞硝化性能的好氧(yang)顆粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)，進(jin)水(shui)C/N為(wei)1，進(jin)水(shui)氨氮(dan)濃(nong)度300 mg∙L−1，容(rong)積負荷為(wei)1.02 kg∙(m3∙d)−1的條(tiao)件下運行，出水(shui)COD和NH4+-N去除率(lv)均在90%左(zuo)右。顆粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)平(ping)均粒(li)徑為(wei)2~2.5 mm。接(jie)種時，污(wu)(wu)泥(ni)放置1個(ge)多(duo)月，顆粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)平(ping)均粒(li)徑為(wei)2~2.5 mm，表面呈黑灰色。在SBR中接(jie)種沉降后濃(nong)縮的好氧(yang)顆粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)700 mL左(zuo)右，加水(shui)至有效容(rong)積為(wei)4 L后，反應器內污(wu)(wu)泥(ni)濃(nong)度為(wei)5.09 g∙L−1。

　　1.3 分析(xi)方法

　　本研究所(suo)用(yong)(yong)主要(yao)指標(biao)——化學需氧(yang)量(COD)采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)快速(su)消解(jie)分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法(fa)(fa)(fa); NH4+-N采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)納氏試劑分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法(fa)(fa)(fa);NO2−-N采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)N-(1-萘基)-乙二胺分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法(fa)(fa)(fa);NO3−-N采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)紫外分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法(fa)(fa)(fa);MLSS采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)標(biao)準重(zhong)量法(fa)(fa)(fa);pH采(cai)(cai)(cai)用(yong)(yong)賽(sai)多利(li)斯酸度(du)計(ji)測(ce)定。游離氨(free ammonia，FA)計(ji)算(suan)如式(1)所(suo)示。

　　C FA =C [NH 4 + −N] ×10 −pH e 6 433/(T+273) +10 −pH CFA=C[NH4+-N]×10-pHe6 433/(T+273)+10−pH(1)

　　式中：C FA CFA 為(wei)游離氨FA濃度，mg∙L−1;T為(wei)溫度，℃;C [NH 4 + −N] C[NH4+-N] 為(wei)氨氮濃度，mg∙L−1。

　　2 結果與討論

　　2.1 進(jin)水負(fu)荷對好氧(yang)顆粒(li)污(wu)泥硝化(hua)性能(neng)的影響

　　控(kong)制進水C/N=2，pH為(wei)8.0左右，氨氮濃度(du)為(wei)100~500 mg∙L−1，COD濃度(du)相應為(wei)200~1 000 mg∙L−1。啟動運行(xing)至42 d 左右，逐步提升負荷過程中污泥有機物去除和氮轉化(hua)性能(neng)變(bian)化(hua)，結果如圖2所示。

　　第(di)1~32天, 進水氨(an)氮濃(nong)度和負荷分別(bie)從100 mg∙L−1和0.4 kg∙(m3∙d)−1逐級(ji)提(ti)升至300 mg∙L−1和1.2 kg∙(m3∙d)−1過程中，反應器氨(an)氮去除率(lv)(lv)在90%以上，COD去除率(lv)(lv)在80%以上。對于性(xing)(xing)能(neng)良好(hao)的好(hao)氧顆粒(li)污(wu)泥，進水有(you)機(ji)物和氨(an)氮濃(nong)度快速(su)提(ti)升，出水亞(ya)(ya)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)濃(nong)度逐步提(ti)高，亞(ya)(ya)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)積累(lei)率(lv)(lv)達到85%以上，這與(yu)WU等[11]研究好(hao)氧顆粒(li)污(wu)泥處理C/N為(wei)2的廢水結(jie)果相似。這一(yi)實驗結(jie)果表明，亞(ya)(ya)硝化顆粒(li)污(wu)泥放置(zhi)1個(ge)月后重新啟(qi)動，性(xing)(xing)能(neng)快速(su)恢復，并沒(mei)有(you)出現(xian)顯著的滯后期。

　　硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)過程受(shou)(shou)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)(AOB)和(he)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)(NOB)2類硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)的(de)控(kong)(kong)制(zhi)，主要利(li)(li)用AOB和(he)NOB生(sheng)理機(ji)制(zhi)和(he)動力(li)學(xue)特(te)征上(shang)的(de)差異(yi)(yi)(yi)，抑(yi)制(zhi)NOB，使AOB成為(wei)(wei)優勢菌(jun)(jun)(jun)群，將反應控(kong)(kong)制(zhi)在(zai)(zai)亞硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)階段。溫度(du)(du)(du)、pH、DO、堿度(du)(du)(du)、氮(dan)(dan)負(fu)荷等諸(zhu)多環(huan)境(jing)因素，都(dou)可對(dui)(dui)AOB和(he)NOB產(chan)生(sheng)不同影(ying)(ying)響。相對(dui)(dui)于(yu)(yu)NOB，AOB在(zai)(zai)較低的(de)DO環(huan)境(jing)條件下，具有更強的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)親和(he)力(li)，有利(li)(li)于(yu)(yu)實現亞硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)。本研(yan)究中控(kong)(kong)制(zhi)曝氣(qi)量(liang)為(wei)(wei)2.5 L∙min−1，DO最低值在(zai)(zai)2.0 mg∙L−1以上(shang)，但由(you)(you)于(yu)(yu)好氧(yang)(yang)(yang)(yang)顆(ke)粒(li)污泥(ni)同步去除有機(ji)物(wu)和(he)氨(an)氮(dan)(dan)，顆(ke)粒(li)污泥(ni)表面富含大(da)量(liang)由(you)(you)異(yi)(yi)(yi)養微生(sheng)物(wu)產(chan)生(sheng)的(de)EPS，加上(shang)顆(ke)粒(li)污泥(ni)特(te)定的(de)空間結構，在(zai)(zai)顆(ke)粒(li)縱(zong)深方向氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)傳質受(shou)(shou)限(xian)，使亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)NOB受(shou)(shou)到抑(yi)制(zhi)，產(chan)生(sheng)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)積(ji)累。實驗(yan)結果表明，整個過程中出(chu)水硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)濃(nong)度(du)(du)(du)極低，亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)累積(ji)率均在(zai)(zai)90%以上(shang)，表現出(chu)良好的(de)亞硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)性能。這主要是(shi)由(you)(you)于(yu)(yu)顆(ke)粒(li)污泥(ni)在(zai)(zai)氨(an)氮(dan)(dan)和(he)有機(ji)物(wu)濃(nong)度(du)(du)(du)快速提升情況下，異(yi)(yi)(yi)養菌(jun)(jun)(jun)增殖導致EPS升高(gao)，DO在(zai)(zai)顆(ke)粒(li)污泥(ni)中傳質梯度(du)(du)(du)為(wei)(wei)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)積(ji)累創造有利(li)(li)條件。據報道，氨(an)氮(dan)(dan)濃(nong)度(du)(du)(du)提高(gao)對(dui)(dui)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)造成的(de)抑(yi)制(zhi)作用大(da)于(yu)(yu)其對(dui)(dui)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)的(de)影(ying)(ying)響，同時異(yi)(yi)(yi)養菌(jun)(jun)(jun)的(de)增殖進(jin)一步削弱了亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)結合溶氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)能力(li)。

　　系統(tong)(tong)獲得(de)穩定亞硝(xiao)化(hua)(hua)性(xing)能后，在(zai)第33天，進水(shui)(shui)氨(an)(an)氮(dan)(dan)濃(nong)(nong)(nong)度和(he)負荷(he)分別從300 mg∙L−1和(he)1.2 kg∙(m3∙d)−1提(ti)高至500 mg∙L−1和(he)2.0 kg∙(m3∙d)−1，氨(an)(an)氮(dan)(dan)去(qu)除率顯著下降(jiang)，僅(jin)為(wei)50%左右，出(chu)水(shui)(shui)氨(an)(an)氮(dan)(dan)剩余濃(nong)(nong)(nong)度達到275 mg∙L−1，亞硝(xiao)酸(suan)鹽出(chu)水(shui)(shui)濃(nong)(nong)(nong)度下降(jiang)至130 mg∙L−1。盡管FA/FNA的(de)(de)選(xuan)擇性(xing)抑制(zhi)(zhi)是實(shi)(shi)現(xian)亞硝(xiao)化(hua)(hua)線路(lu)的(de)(de)重(zhong)要調控方式，進水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)氨(an)(an)氮(dan)(dan)濃(nong)(nong)(nong)度的(de)(de)提(ti)升(sheng)，FA濃(nong)(nong)(nong)度可有(you)(you)(you)效抑制(zhi)(zhi)NOB，有(you)(you)(you)利于(yu)亞硝(xiao)酸(suan)鹽累積，但本研究(jiu)在(zai)氨(an)(an)氮(dan)(dan)濃(nong)(nong)(nong)度提(ti)高至500 mg∙L−1時，亞硝(xiao)酸(suan)鹽累積率下降(jiang)，主要受(shou)(shou)到異養微(wei)生物(wu)的(de)(de)影響(xiang)。此時進水(shui)(shui)COD濃(nong)(nong)(nong)度高達1 000 mg∙L−1，降(jiang)解有(you)(you)(you)機物(wu)的(de)(de)異養微(wei)生物(wu)大量(liang)繁殖(zhi)，并與AOB競爭(zheng)DO，導致AOB的(de)(de)活性(xing)受(shou)(shou)抑制(zhi)(zhi)。此外，氨(an)(an)氮(dan)(dan)負荷(he)的(de)(de)快速升(sheng)高也(ye)會一定程度上對氨(an)(an)氧(yang)化(hua)(hua)菌產(chan)生沖(chong)擊(ji)性(xing)影響(xiang)。同時，研究(jiu)發(fa)現(xian)，此階段系統(tong)(tong)出(chu)現(xian)近20%的(de)(de)TN損(sun)失，說明在(zai)SBR運行周期中(zhong)(zhong)，存在(zai)缺氧(yang)環境(jing)，有(you)(you)(you)機物(wu)被(bei)用(yong)作電子供(gong)體進行反硝(xiao)化(hua)(hua)，進一步(bu)證實(shi)(shi)在(zai)本研究(jiu)系統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)曝氣量(liang)不(bu)變(bian)，有(you)(you)(you)機物(wu)和(he)氨(an)(an)氮(dan)(dan)負荷(he)提(ti)升(sheng)，DO成為(wei)AOB受(shou)(shou)制(zhi)(zhi)約的(de)(de)重(zhong)要因素。

　　在整個負荷(he)不(bu)斷提升(sheng)過(guo)程(cheng)中(zhong)，相(xiang)(xiang)對自養(yang)(yang)微生(sheng)物，異養(yang)(yang)微生(sheng)物在基質充(chong)足條件下，COD的去(qu)除率相(xiang)(xiang)對穩(wen)定(見圖2(a))。圖2(d)表明，在進水有機物和(he)氨氮負荷(he)不(bu)斷提升(sheng)過(guo)程(cheng)中(zhong)，污泥濃(nong)度(du)和(he)活性不(bu)斷提高，MLVSS/MLSS高達(da)0.67，并且主要以顆粒污泥形態(tai)存在。為了保證(zheng)系統穩(wen)定運行，需(xu)進行定期排(pai)泥。

　　2.2 進水(shui)pH對好氧顆粒污泥部分亞硝化的影響

　　各(ge)類(lei)微(wei)生物(wu)(wu)都有其(qi)適合自身生長的最佳(jia)pH，pH對(dui)微(wei)生物(wu)(wu)代謝過程(cheng)和(he)產物(wu)(wu)存(cun)在形態(tai)也會產生重要影(ying)響。在亞硝(xiao)化控(kong)制過程(cheng)中，通過控(kong)制不同pH調節FA或FNA，有效(xiao)抑(yi)制NOB，促進(jin)AOB成為(wei)優勢種群。本研究探討了(le)pH分別為(wei)8.0、7.5和(he)7.0條件下氮轉化的影(ying)響，見圖3。

　　由圖3可以看出(chu)，進(jin)(jin)(jin)水(shui)pH從(cong)(cong)8.0下降(jiang)(jiang)至(zhi)7.0，氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去(qu)除(chu)(chu)率逐漸(jian)提升，出(chu)水(shui)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)大幅(fu)下降(jiang)(jiang)，生(sheng)成(cheng)(cheng)亞硝酸鹽濃(nong)度(du)(du)不斷提高(gao)(gao)，出(chu)水(shui)NO2−-N/NH4+-N比值從(cong)(cong)0.5提高(gao)(gao)到0.95左(zuo)右(you)。進(jin)(jin)(jin)水(shui)pH變化(hua)導(dao)致游離氨(an)(an)(FA)濃(nong)度(du)(du)發生(sheng)變化(hua)，對氮(dan)(dan)(dan)形態轉化(hua)產生(sheng)至(zhi)關重要的作用。如圖3(b)所(suo)示(shi)，進(jin)(jin)(jin)水(shui)pH為(wei)8.0時(shi)(shi)，進(jin)(jin)(jin)水(shui)FA濃(nong)度(du)(du)高(gao)(gao)達(da)48.5 mg∙L−1，系(xi)統(tong)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去(qu)除(chu)(chu)率僅為(wei)46.05%，當改(gai)變進(jin)(jin)(jin)水(shui)pH至(zhi)7.5后，進(jin)(jin)(jin)水(shui)FA濃(nong)度(du)(du)降(jiang)(jiang)低(di)至(zhi)16 mg∙L−1，氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去(qu)除(chu)(chu)率快速提升，第51天(tian)，升高(gao)(gao)至(zhi)65.12%左(zuo)右(you)。pH至(zhi)7.0左(zuo)右(you)，進(jin)(jin)(jin)水(shui)FA濃(nong)度(du)(du)為(wei)5.1 mg∙L−1，氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去(qu)除(chu)(chu)率穩(wen)定(ding)在(zai)70%左(zuo)右(you)。整個(ge)過程(cheng)中，出(chu)水(shui)硝酸鹽濃(nong)度(du)(du)都較低(di)，說明系(xi)統(tong)維持(chi)在(zai)穩(wen)定(ding)的亞硝化(hua)階段(duan)。進(jin)(jin)(jin)水(shui)中高(gao)(gao)FA濃(nong)度(du)(du)會(hui)對好(hao)氧顆粒污(wu)泥中氨(an)(an)氧化(hua)菌造成(cheng)(cheng)較強的抑(yi)(yi)制和沖擊作用。季民等提出(chu)FA沖擊濃(nong)度(du)(du)高(gao)(gao)于(yu)8.1 mg∙L−1時(shi)(shi)，高(gao)(gao)負荷FA沖擊會(hui)導(dao)致氨(an)(an)氧化(hua)菌豐度(du)(du)降(jiang)(jiang)低(di)，FA濃(nong)度(du)(du)在(zai)10~20 mg∙L−1時(shi)(shi)會(hui)對微生(sheng)物硝化(hua)過程(cheng)造成(cheng)(cheng)明顯的抑(yi)(yi)制作用。

　　COD的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)解和(he)(he)氨(an)氮轉化過(guo)程(cheng)都(dou)會導致(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)內(nei)pH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化。氨(an)氮氧(yang)化成(cheng)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽和(he)(he)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)需要消(xiao)(xiao)耗(hao)堿(jian)度，造成(cheng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)pH下(xia)(xia)降(jiang);與此相反，乙酸(suan)(suan)鈉(na)降(jiang)解過(guo)程(cheng)會消(xiao)(xiao)耗(hao)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)H+，導致(zhi)pH升高(gao)(gao)，圖4為(wei)單(dan)周(zhou)期(qi)(qi)內(nei)pH綜(zong)合變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。由圖4可(ke)(ke)(ke)知，不(bu)同pH條件下(xia)(xia)單(dan)周(zhou)期(qi)(qi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)pH均呈現先(xian)升高(gao)(gao)后降(jiang)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨勢，這與異(yi)養菌快速降(jiang)解COD有關。異(yi)養菌降(jiang)解有機(ji)物過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)會快速消(xiao)(xiao)耗(hao)水(shui)中(zhong)(zhong)H+，產(chan)生(sheng)堿(jian)度使pH小(xiao)幅(fu)上升，而(er)(er)隨著氨(an)氮氧(yang)化過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)行，系(xi)(xi)統(tong)(tong)內(nei)H+被消(xiao)(xiao)耗(hao)，導致(zhi)pH下(xia)(xia)降(jiang)。進(jin)(jin)水(shui)pH不(bu)同，單(dan)周(zhou)期(qi)(qi)運行過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)FA波動較大(da)。進(jin)(jin)水(shui)pH為(wei)8.0，系(xi)(xi)統(tong)(tong)內(nei)FA最高(gao)(gao)濃度可(ke)(ke)(ke)達51.88 mg∙L−1，在周(zhou)期(qi)(qi)結(jie)束時(shi)FA為(wei)11.40 mg∙L−1;進(jin)(jin)水(shui)pH降(jiang)至(zhi)(zhi)7.5，周(zhou)期(qi)(qi)內(nei)最高(gao)(gao)FA濃度降(jiang)低(di)(di)至(zhi)(zhi)16.93 mg∙L−1;進(jin)(jin)水(shui)pH至(zhi)(zhi)7.0時(shi)，系(xi)(xi)統(tong)(tong)內(nei)FA最高(gao)(gao)值為(wei)5.53 mg∙L−1。ANTHONISEN等研究發現 ，FA對NOB和(he)(he)AOB產(chan)生(sheng)抑(yi)制(zhi)作用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度分別為(wei)0.1~1.0 mg·L−1和(he)(he)10~150 mg·L−1，降(jiang)低(di)(di)進(jin)(jin)水(shui)pH至(zhi)(zhi)7左右(you)，可(ke)(ke)(ke)緩解高(gao)(gao)濃度FA對氨(an)氧(yang)化菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)作用(yong)(yong)，提升系(xi)(xi)統(tong)(tong)氨(an)氮轉化能力(li)，同時(shi)系(xi)(xi)統(tong)(tong)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)FA濃度又可(ke)(ke)(ke)有效抑(yi)制(zhi)NOB。然而(er)(er)，FA濃度過(guo)低(di)(di)阻礙了氨(an)氧(yang)化菌與氨(an)氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合，系(xi)(xi)統(tong)(tong)氨(an)氮去除(chu)能力(li)難以繼續提升，出(chu)水(shui)NO2−-N/NH4+-N趨于穩定(ding)。

　　進水pH從(cong)8.5降低至(zhi)(zhi)7.0，系統(tong)(tong)COD去(qu)除(chu)(chu)率略有提高(如圖5所示)，系統(tong)(tong)中(zhong)出(chu)現總(zong)(zong)氮(dan)損失，也表(biao)明COD除(chu)(chu)了被直接降解外(wai)，還有少量(liang)被用作反(fan)硝(xiao)化(hua)碳(tan)源。系統(tong)(tong)運行中(zhong)反(fan)硝(xiao)化(hua)消(xiao)耗(hao)的(de)COD(根據總(zong)(zong)氮(dan)去(qu)除(chu)(chu)量(liang)計算)隨總(zong)(zong)氮(dan)去(qu)除(chu)(chu)率同步升高。進水pH由8.0降至(zhi)(zhi)7.0的(de)過程中(zhong)，系統(tong)(tong)總(zong)(zong)COD去(qu)除(chu)(chu)率增長(chang)主要是由于反(fan)硝(xiao)化(hua)消(xiao)耗(hao)碳(tan)源，COD去(qu)除(chu)(chu)率增加12%左右。這主要歸(gui)因(yin)于顆(ke)粒(li)物(wu)表(biao)面的(de)異(yi)養菌(jun)和氨氧化(hua)菌(jun)快(kuai)速消(xiao)耗(hao)顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)表(biao)面溶解氧，使得顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)內部(bu)出(chu)現缺氧環境，同時較(jiao)多的(de)COD可用作反(fan)硝(xiao)化(hua)碳(tan)源，有機物(wu)和亞硝(xiao)酸鹽經由顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)表(biao)面孔隙(xi)進入其內部(bu)，誘發顆(ke)粒(li)污(wu)(wu)泥(ni)內部(bu)異(yi)養反(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)的(de)增殖。

　　2.3 進水C/N對好氧顆粒污(wu)泥部分亞硝化的影響

　　在廢水中，有(you)機物(wu)是(shi)基質(zhi)中最常見的(de)組分，且有(you)機物(wu)濃(nong)度也會(hui)受各種因素(su)的(de)影響(xiang)(xiang)而(er)波動，很難達到(dao)理(li)想的(de)C/N比(bi)為2：1，有(you)必要(yao)探討(tao)(tao)C/N比(bi)對顆粒污泥亞硝化性能的(de)影響(xiang)(xiang)。本研究探討(tao)(tao)了C/N比(bi)分別為2、2.4和2.8對氮轉(zhuan)化性能的(de)影響(xiang)(xiang)。

　　進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)C/N由2升至2.8，系(xi)統(tong)氨氮去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)相對(dui)(dui)穩定(ding)，亞硝(xiao)酸鹽濃(nong)度(du)反而下(xia)降(jiang)(jiang)，出(chu)水(shui)(shui)NO2−-N/NH4+-N持(chi)續(xu)降(jiang)(jiang)低(di)，由1.0降(jiang)(jiang)低(di)至0.65左右，硝(xiao)酸鹽濃(nong)度(du)一(yi)直維持(chi)在(zai)較(jiao)低(di)水(shui)(shui)平。COD去(qu)(qu)除(chu)(chu)能(neng)力逐步(bu)(bu)提(ti)升，系(xi)統(tong)COD去(qu)(qu)除(chu)(chu)負(fu)(fu)荷(he)提(ti)高(gao)(gao)1.45 kg∙(m3∙d)−1，用(yong)作同步(bu)(bu)反硝(xiao)化(hua)碳源COD的(de)(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)負(fu)(fu)荷(he)僅升高(gao)(gao)0.58 kg∙(m3∙d)−1，說明C/N比增(zeng)加(jia)，導致(zhi)(zhi)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)表面好(hao)氧(yang)異養菌的(de)(de)(de)快速(su)(su)增(zeng)殖，使得好(hao)氧(yang)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)COD去(qu)(qu)除(chu)(chu)效能(neng)提(ti)高(gao)(gao)。顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中異養微生(sheng)(sheng)物大(da)量(liang)增(zeng)殖，自養微生(sheng)(sheng)物AOB在(zai)與其爭奪溶(rong)氧(yang)過程中處于劣勢，會削弱(ruo)甚(shen)至惡化(hua)系(xi)統(tong)氨氮氧(yang)化(hua)能(neng)力。顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)結(jie)構的(de)(de)(de)變化(hua)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步(bu)(bu)證實這(zhe)(zhe)一(yi)現象。進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)C/N=2.4時(shi)，COD容積負(fu)(fu)荷(he)為4.80 kg∙(m3∙d)−1左右，好(hao)氧(yang)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)粒徑(jing)快速(su)(su)增(zeng)大(da)，這(zhe)(zhe)與劉小朋等在(zai)有機(ji)負(fu)(fu)荷(he)為3.20~4.84 kg∙(m3∙d)−1時(shi)所得結(jie)果(guo)一(yi)致(zhi)(zhi)。如圖7所示，此時(shi)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)粒徑(jing)高(gao)(gao)達(da)7~9 mm，反應器內產生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)絮(xu)體(ti)。較(jiao)大(da)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)粒徑(jing)使得顆(ke)(ke)(ke)粒穩定(ding)性受到(dao)(dao)影響，加(jia)之(zhi)反硝(xiao)化(hua)產氣(qi)導致(zhi)(zhi)顆(ke)(ke)(ke)粒發(fa)生(sheng)(sheng)破碎。C/N比增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)2.8時(shi)，大(da)量(liang)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)發(fa)生(sheng)(sheng)破碎，C/N比的(de)(de)(de)持(chi)續(xu)增(zeng)高(gao)(gao)對(dui)(dui)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)結(jie)構造成了極大(da)的(de)(de)(de)破壞。LUO等在(zai)研究C/N比對(dui)(dui)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)結(jie)構穩定(ding)性中指出(chu)，進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)C/N比在(zai)1~2之(zhi)間具有較(jiao)穩定(ding)的(de)(de)(de)結(jie)構，C/N比高(gao)(gao)于2時(shi)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)易發(fa)生(sheng)(sheng)破碎。說明以硝(xiao)化(hua)為目標的(de)(de)(de)好(hao)氧(yang)顆(ke)(ke)(ke)粒污(wu)(wu)泥(ni)(ni)處理(li)C/N比高(gao)(gao)于2的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)，易導致(zhi)(zhi)硝(xiao)化(hua)性能(neng)下(xia)降(jiang)(jiang)或(huo)顆(ke)(ke)(ke)粒解體(ti)。

　　3 結論

　　1)放置一段時間的好氧(yang)顆(ke)粒(li)污(wu)泥(ni)通過逐級提高進(jin)水負荷，能(neng)快速啟動亞(ya)硝化性能(neng)。進(jin)水C/N=2條件下，進(jin)水氨氮(dan)(dan)(dan)濃度由(you)100 mg∙L−1升(sheng)至300 mg∙L−1過程中，系統氨氮(dan)(dan)(dan)去除率和亞(ya)硝酸(suan)鹽累(lei)積率均在90%以上，進(jin)一步提升(sheng)氨氮(dan)(dan)(dan)濃度至500 mg∙L−1，由(you)于異養菌增殖導致(zhi)氨氮(dan)(dan)(dan)氧(yang)化性能(neng)下降(jiang)。

　　2)進水(shui)pH由8.0降至(zhi)7.0過(guo)程(cheng)中，進水(shui)FA由48.5 mg∙L−1降低至(zhi)5.1 mg∙L−1，有利于(yu)NOB選擇性抑制，提(ti)高(gao)(gao)氨氮(dan)去除(chu)率(lv)，出水(shui)NO2−-N/NH4+-N比值(zhi)從(cong)0.5提(ti)高(gao)(gao)到0.95左(zuo)右(you)。COD去除(chu)率(lv)提(ti)高(gao)(gao)12%，主(zhu)要是由于(yu)同步(bu)反硝化(hua)消耗(hao)碳源的緣故。

　　3)對于(yu)性能良好(hao)的亞硝化(hua)顆粒(li)污(wu)泥，進水(shui)(shui)C/N比從2升至(zhi)2.8，異養微生物快速增殖，COD去除負荷提(ti)高1.45 kg∙(m3∙d)−1，AOB受(shou)到抑制，出(chu)水(shui)(shui)NO2−-N/NH4+-N由1.0降低至(zhi)0.65左右，出(chu)現顆粒(li)污(wu)泥破裂(lie)、解(jie)體(ti)。