传统的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)生物脱(tuo)氮(dan)技(ji)术处理碳(tan)源充足(zu)、氮(dan)负(fu)荷较低(di)的(de)废水，处理成本(ben)低(di)、效(xiao)果相对稳定，被污水处理厂广泛采用。然而，对于(yu)垃圾(ji)渗滤液、养(yang)殖废水等低(di)C/N比(bi)、高氨氮(dan)浓度废水的(de)脱(tuo)氮(dan)处理，往往因碳(tan)源不足(zu)，自养(yang)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)菌富集困难等问题难以达到理想(xiang)的(de)脱(tuo)氮(dan)效(xiao)果。以亚硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸盐为核(he)心的(de)短程(cheng)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)、部(bu)分(fen)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)-厌氧氨氧化(hua)(hua)等脱(tuo)氮(dan)技(ji)术可克服(fu)传统硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)脱(tuo)氮(dan)技(ji)术的(de)不足(zu)，但亚硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)过程(cheng)的(de)控(kong)制是短程(cheng)生物脱(tuo)氮(dan)不可或缺的(de)部(bu)分(fen)，是实现短程(cheng)脱(tuo)氮(dan)的(de)关键。

　　厌氧(yang)氨(an)(an)氧(yang)化(hua)对进(jin)水底物(wu)(wu)(wu)要(yao)求严(yan)格(ge)，而众多(duo)高(gao)氨(an)(an)氮(dan)废(fei)(fei)水中缺乏亚硝酸盐基质，因此，这在很大程(cheng)度上限制其(qi)应用，具有(you)亚硝化(hua)性能的(de)(de)颗粒污(wu)泥有(you)望解决(jue)这一难题。好氧(yang)颗粒污(wu)泥具有(you)良好的(de)(de)沉降(jiang)性能，有(you)利于截(jie)留(liu)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，易富(fu)集(ji)功能性微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，再加上特(te)定的(de)(de)空间结构，微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)种群丰富(fu)，耐冲击能力强，占地面(mian)积小，运行(xing)维护费(fei)用低(di)，往往用于高(gao)浓(nong)度有(you)机废(fei)(fei)水、高(gao)含盐度废(fei)(fei)水及多(duo)种工业废(fei)(fei)水处(chu)理。当然，好氧(yang)颗粒特(te)殊的(de)(de)空间结构，能有(you)效截(jie)留(liu)生(sheng)(sheng)长缓(huan)慢的(de)(de)自养(yang)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，也有(you)利于不同功能脱氮(dan)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)富(fu)集(ji)，可实现特(te)定的(de)(de)氮(dan)转化(hua)和亚硝酸盐积累。

　　本研究探索好氧(yang)颗粒污(wu)(wu)泥部分(fen)硝(xiao)(xiao)化性(xing)能(neng)快速(su)提(ti)升方法以及运行参(can)数如负(fu)荷、pH、进水C/N关键性(xing)因子对(dui)部分(fen)亚硝(xiao)(xiao)化性(xing)能(neng)的(de)影响, 探索以好氧(yang)颗粒污(wu)(wu)泥实现稳定亚硝(xiao)(xiao)化为(wei)(wei)厌氧(yang)氨氧(yang)化提(ti)供(gong)理(li)想基质的(de)可能(neng)性(xing)，为(wei)(wei)新(xin)型(xing)脱氮工艺处(chu)理(li)低C/N比、高氨氮废水提(ti)供(gong)技术参(can)数和理(li)论指导。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验装置及运行条(tiao)件

　　本(ben)实验所用装置(zhi)为(wei)(wei)圆(yuan)柱形SBR(sequencing batch reactor)，内(nei)径为(wei)(wei)7 cm，高(gao)度140 cm，高(gao)径比为(wei)(wei)20，运(yun)(yun)行(xing)(xing)过(guo)程(cheng)中实际有(you)效(xiao)容(rong)积为(wei)(wei)4 L。运(yun)(yun)行(xing)(xing)过(guo)程(cheng)中排(pai)(pai)水(shui)比为(wei)(wei)50%，单周(zhou)期(qi)进水(shui)量为(wei)(wei)2 L。如图1所示(shi)，反应(ying)器底部设置(zhi)曝(pu)气装置(zhi)，为(wei)(wei)污泥系(xi)统提供(gong)溶解氧和(he)剪(jian)切力，用流量计(ji)控制(zhi)(zhi)曝(pu)气量为(wei)(wei)2.5 L∙min−1，表(biao)面(mian)上升流速约为(wei)(wei)1.1 cm∙s−1。反应(ying)系(xi)统运(yun)(yun)行(xing)(xing)通过(guo)时间程(cheng)序控制(zhi)(zhi)器实现反应(ying)过(guo)程(cheng)的(de)自动控制(zhi)(zhi)，单周(zhou)期(qi)为(wei)(wei)3 h，5 min 进水(shui)，170 min 反应(ying)，5 min 沉降、排(pai)(pai)水(shui)和(he)闲置(zhi)。通过(guo)水(shui)浴缸(gang)控制(zhi)(zhi)温度为(wei)(wei)(30±2)℃，HRT为(wei)(wei)6 h。各(ge)阶段运(yun)(yun)行(xing)(xing)状(zhuang)况如表(biao)1所示(shi)。

　　图1 SBR示意(yi)图

　　表1 SBR具体运行状况

　　1.2 实验用水(shui)与接种污(wu)泥

　　原(yuan)水(shui)为(wei)人工配制(zhi)的(de)(de)模拟废水(shui)，其中以氯化(hua)铵为(wei)氮(dan)源(100~500 mg∙L−1，以N计)、乙酸(suan)(suan)钠(na)为(wei)碳源(200~1 400 mg∙L−1，以COD计)，使用(yong)碳酸(suan)(suan)氢钠(na)调控进(jin)水(shui)pH为(wei)7.0~8.0。接种污(wu)泥(ni)(ni)来自于实验室培养具有亚硝化(hua)性能的(de)(de)好氧(yang)颗(ke)粒(li)污(wu)泥(ni)(ni)，进(jin)水(shui)C/N为(wei)1，进(jin)水(shui)氨氮(dan)浓度300 mg∙L−1，容(rong)(rong)积(ji)负荷为(wei)1.02 kg∙(m3∙d)−1的(de)(de)条件下运行，出水(shui)COD和NH4+-N去(qu)除率(lv)均(jun)(jun)(jun)在90%左(zuo)右。颗(ke)粒(li)污(wu)泥(ni)(ni)平均(jun)(jun)(jun)粒(li)径(jing)为(wei)2~2.5 mm。接种时，污(wu)泥(ni)(ni)放置1个多月，颗(ke)粒(li)污(wu)泥(ni)(ni)平均(jun)(jun)(jun)粒(li)径(jing)为(wei)2~2.5 mm，表面呈黑灰色(se)。在SBR中接种沉降后浓缩的(de)(de)好氧(yang)颗(ke)粒(li)污(wu)泥(ni)(ni)700 mL左(zuo)右，加水(shui)至有效容(rong)(rong)积(ji)为(wei)4 L后，反应器内污(wu)泥(ni)(ni)浓度为(wei)5.09 g∙L−1。

　　1.3 分析(xi)方法

　　本研(yan)究所用(yong)主要指(zhi)标——化学需氧量(liang)(COD)采用(yong)快速消解分(fen)光光度(du)(du)法(fa); NH4+-N采用(yong)纳氏试剂(ji)分(fen)光光度(du)(du)法(fa);NO2−-N采用(yong)N-(1-萘基(ji))-乙二(er)胺(an)分(fen)光光度(du)(du)法(fa);NO3−-N采用(yong)紫外分(fen)光光度(du)(du)法(fa);MLSS采用(yong)标准(zhun)重量(liang)法(fa);pH采用(yong)赛(sai)多利(li)斯酸(suan)度(du)(du)计测定(ding)。游(you)离(li)氨(free ammonia，FA)计算如式(1)所示。

　　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 为游离氨FA浓(nong)度(du)，mg∙L−1;T为温(wen)度(du)，℃;C [NH 4 + −N] C[NH4+-N] 为氨氮(dan)浓(nong)度(du)，mg∙L−1。

　　2 结果与讨论

　　2.1 进水负荷对好氧颗粒污泥硝(xiao)化性能的影响

　　控(kong)制进水C/N=2，pH为(wei)(wei)8.0左右，氨(an)氮浓(nong)度(du)为(wei)(wei)100~500 mg∙L−1，COD浓(nong)度(du)相(xiang)应为(wei)(wei)200~1 000 mg∙L−1。启动运行至(zhi)42 d 左右，逐(zhu)步提升负荷过程中污泥(ni)有(you)机物去除和氮转(zhuan)化(hua)性能变(bian)化(hua)，结果如图2所(suo)示。

　　第1~32天, 进水氨氮浓度(du)和负荷分别从(cong)100 mg∙L−1和0.4 kg∙(m3∙d)−1逐级提(ti)升至300 mg∙L−1和1.2 kg∙(m3∙d)−1过程中(zhong)，反应(ying)器氨氮去(qu)除率(lv)在90%以(yi)上，COD去(qu)除率(lv)在80%以(yi)上。对于(yu)性能良好(hao)的(de)好(hao)氧(yang)颗粒污(wu)泥，进水有机物和氨氮浓度(du)快(kuai)速提(ti)升，出(chu)水亚(ya)硝(xiao)酸(suan)盐(yan)浓度(du)逐步提(ti)高，亚(ya)硝(xiao)酸(suan)盐(yan)积(ji)累(lei)率(lv)达到(dao)85%以(yi)上，这与(yu)WU等[11]研究(jiu)好(hao)氧(yang)颗粒污(wu)泥处理C/N为2的(de)废水结(jie)果相似(si)。这一(yi)实验结(jie)果表明，亚(ya)硝(xiao)化(hua)颗粒污(wu)泥放(fang)置1个月(yue)后重新启动，性能快(kuai)速恢复，并没(mei)有出(chu)现显著的(de)滞后期。

　　硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)过程受(shou)氨(an)(an)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)(AOB)和(he)(he)亚(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)(NOB)2类硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)控制(zhi)(zhi)，主要利(li)用AOB和(he)(he)NOB生理机制(zhi)(zhi)和(he)(he)动力学(xue)特(te)征上的(de)(de)差异，抑(yi)(yi)制(zhi)(zhi)NOB，使AOB成为(wei)优势菌(jun)(jun)(jun)群，将反应控制(zhi)(zhi)在(zai)亚(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)阶段。温(wen)度(du)、pH、DO、碱(jian)度(du)、氮负荷等诸多环境因(yin)素，都(dou)可对AOB和(he)(he)NOB产生不同影(ying)响。相对于NOB，AOB在(zai)较低(di)的(de)(de)DO环境条件(jian)下(xia)(xia)，具(ju)有(you)更强(qiang)的(de)(de)氧(yang)(yang)亲和(he)(he)力，有(you)利(li)于实现(xian)亚(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)。本研究中(zhong)控制(zhi)(zhi)曝气量(liang)为(wei)2.5 L∙min−1，DO最低(di)值在(zai)2.0 mg∙L−1以(yi)上，但由(you)于好氧(yang)(yang)颗(ke)(ke)粒(li)(li)(li)污泥(ni)(ni)同步(bu)去除(chu)有(you)机物和(he)(he)氨(an)(an)氮，颗(ke)(ke)粒(li)(li)(li)污泥(ni)(ni)表(biao)(biao)面富含(han)大量(liang)由(you)异养微生物产生的(de)(de)EPS，加(jia)上颗(ke)(ke)粒(li)(li)(li)污泥(ni)(ni)特(te)定的(de)(de)空间结构，在(zai)颗(ke)(ke)粒(li)(li)(li)纵(zong)深方向氧(yang)(yang)的(de)(de)传(chuan)质受(shou)限，使亚(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)NOB受(shou)到(dao)抑(yi)(yi)制(zhi)(zhi)，产生亚(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)积累。实验(yan)结果表(biao)(biao)明，整(zheng)个(ge)过程中(zhong)出水硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)浓(nong)度(du)极(ji)低(di)，亚(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)累积率均在(zai)90%以(yi)上，表(biao)(biao)现(xian)出良好的(de)(de)亚(ya)(ya)硝(xiao)化(hua)(hua)(hua)性能。这主要是由(you)于颗(ke)(ke)粒(li)(li)(li)污泥(ni)(ni)在(zai)氨(an)(an)氮和(he)(he)有(you)机物浓(nong)度(du)快(kuai)速(su)提升情况下(xia)(xia)，异养菌(jun)(jun)(jun)增(zeng)殖导致EPS升高(gao)，DO在(zai)颗(ke)(ke)粒(li)(li)(li)污泥(ni)(ni)中(zhong)传(chuan)质梯度(du)为(wei)亚(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)积累创造有(you)利(li)条件(jian)。据报道，氨(an)(an)氮浓(nong)度(du)提高(gao)对亚(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)造成的(de)(de)抑(yi)(yi)制(zhi)(zhi)作(zuo)用大于其对氨(an)(an)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)影(ying)响，同时异养菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)增(zeng)殖进一步(bu)削弱(ruo)了亚(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)盐(yan)(yan)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)菌(jun)(jun)(jun)结合(he)溶氧(yang)(yang)的(de)(de)能力。

　　系统(tong)获得(de)稳定(ding)亚硝(xiao)(xiao)化性(xing)能后，在第33天，进(jin)水(shui)氨氮(dan)浓(nong)度(du)和负(fu)荷分别从300 mg∙L−1和1.2 kg∙(m3∙d)−1提(ti)高(gao)至(zhi)500 mg∙L−1和2.0 kg∙(m3∙d)−1，氨氮(dan)去除率显著下(xia)降(jiang)，仅为(wei)50%左(zuo)右，出水(shui)氨氮(dan)剩余浓(nong)度(du)达到275 mg∙L−1，亚硝(xiao)(xiao)酸盐出水(shui)浓(nong)度(du)下(xia)降(jiang)至(zhi)130 mg∙L−1。尽管FA/FNA的选(xuan)择性(xing)抑制(zhi)(zhi)(zhi)是实现亚硝(xiao)(xiao)化线路的重要(yao)(yao)(yao)调控方式，进(jin)水(shui)中(zhong)(zhong)氨氮(dan)浓(nong)度(du)的提(ti)升，FA浓(nong)度(du)可(ke)有效(xiao)抑制(zhi)(zhi)(zhi)NOB，有利于亚硝(xiao)(xiao)酸盐累积，但本研究在氨氮(dan)浓(nong)度(du)提(ti)高(gao)至(zhi)500 mg∙L−1时，亚硝(xiao)(xiao)酸盐累积率下(xia)降(jiang)，主要(yao)(yao)(yao)受(shou)到异(yi)养微生物(wu)(wu)(wu)的影响(xiang)。此(ci)时进(jin)水(shui)COD浓(nong)度(du)高(gao)达1 000 mg∙L−1，降(jiang)解有机物(wu)(wu)(wu)的异(yi)养微生物(wu)(wu)(wu)大量繁殖，并与AOB竞争DO，导致AOB的活性(xing)受(shou)抑制(zhi)(zhi)(zhi)。此(ci)外(wai)，氨氮(dan)负(fu)荷的快速升高(gao)也会一定(ding)程度(du)上对氨氧化菌(jun)产生冲击性(xing)影响(xiang)。同时，研究发现，此(ci)阶段系统(tong)出现近(jin)20%的TN损失，说明(ming)在SBR运行周期(qi)中(zhong)(zhong)，存在缺(que)氧环境，有机物(wu)(wu)(wu)被用作电子供(gong)体进(jin)行反硝(xiao)(xiao)化，进(jin)一步证实在本研究系统(tong)中(zhong)(zhong)曝气量不(bu)变，有机物(wu)(wu)(wu)和氨氮(dan)负(fu)荷提(ti)升，DO成(cheng)为(wei)AOB受(shou)制(zhi)(zhi)(zhi)约的重要(yao)(yao)(yao)因素。

　　在整个负荷(he)不(bu)断提(ti)升(sheng)(sheng)过(guo)程中(zhong)，相对自养(yang)微生物，异养(yang)微生物在基(ji)质充足条件下，COD的去除率相对稳定(ding)(见图(tu)2(a))。图(tu)2(d)表(biao)明，在进水(shui)有机物和氨(an)氮负荷(he)不(bu)断提(ti)升(sheng)(sheng)过(guo)程中(zhong)，污泥浓度和活(huo)性(xing)不(bu)断提(ti)高(gao)，MLVSS/MLSS高(gao)达0.67，并且主要以(yi)颗(ke)粒(li)污泥形态存在。为了(le)保(bao)证系统稳定(ding)运(yun)行，需进行定(ding)期排泥。

　　2.2 进水(shui)pH对好氧颗粒(li)污泥(ni)部分亚硝化的(de)影响

　　各类微(wei)生物(wu)都有(you)(you)其适(shi)合自身生长(zhang)的最佳pH，pH对微(wei)生物(wu)代(dai)谢过(guo)(guo)程和(he)产物(wu)存(cun)在形态也会产生重要影(ying)响。在亚硝化控制(zhi)过(guo)(guo)程中(zhong)，通过(guo)(guo)控制(zhi)不同pH调节FA或(huo)FNA，有(you)(you)效抑制(zhi)NOB，促进AOB成(cheng)为(wei)(wei)优(you)势(shi)种群。本(ben)研(yan)究探讨了(le)pH分别为(wei)(wei)8.0、7.5和(he)7.0条件下氮转化的影(ying)响，见图3。

　　由图3可以看(kan)出(chu)，进(jin)水(shui)(shui)pH从8.0下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)7.0，氨(an)(an)(an)(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去除率逐渐提(ti)升(sheng)(sheng)，出(chu)水(shui)(shui)氨(an)(an)(an)(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)大幅(fu)下降(jiang)(jiang)，生(sheng)成亚(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)盐(yan)浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)不断提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)，出(chu)水(shui)(shui)NO2−-N/NH4+-N比值从0.5提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)到0.95左右。进(jin)水(shui)(shui)pH变(bian)化导致游离氨(an)(an)(an)(an)(an)(FA)浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)发生(sheng)变(bian)化，对氮(dan)(dan)(dan)形态转(zhuan)化产生(sheng)至(zhi)(zhi)(zhi)关(guan)重(zhong)要的(de)作(zuo)用(yong)。如图3(b)所示，进(jin)水(shui)(shui)pH为(wei)(wei)8.0时，进(jin)水(shui)(shui)FA浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)高(gao)(gao)(gao)(gao)达(da)48.5 mg∙L−1，系统氨(an)(an)(an)(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去除率仅为(wei)(wei)46.05%，当改变(bian)进(jin)水(shui)(shui)pH至(zhi)(zhi)(zhi)7.5后，进(jin)水(shui)(shui)FA浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)降(jiang)(jiang)低(di)至(zhi)(zhi)(zhi)16 mg∙L−1，氨(an)(an)(an)(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去除率快速提(ti)升(sheng)(sheng)，第51天，升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)65.12%左右。pH至(zhi)(zhi)(zhi)7.0左右，进(jin)水(shui)(shui)FA浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)为(wei)(wei)5.1 mg∙L−1，氨(an)(an)(an)(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)去除率稳定(ding)在(zai)70%左右。整个过程(cheng)中，出(chu)水(shui)(shui)硝(xiao)酸(suan)(suan)盐(yan)浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)都较低(di)，说明系统维持在(zai)稳定(ding)的(de)亚(ya)硝(xiao)化阶段。进(jin)水(shui)(shui)中高(gao)(gao)(gao)(gao)FA浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)会(hui)对好氧颗粒污(wu)泥中氨(an)(an)(an)(an)(an)氧化菌(jun)造成较强(qiang)的(de)抑制和冲击(ji)作(zuo)用(yong)。季民等提(ti)出(chu)FA冲击(ji)浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)高(gao)(gao)(gao)(gao)于8.1 mg∙L−1时，高(gao)(gao)(gao)(gao)负荷FA冲击(ji)会(hui)导致氨(an)(an)(an)(an)(an)氧化菌(jun)丰度(du)(du)降(jiang)(jiang)低(di)，FA浓(nong)(nong)(nong)度(du)(du)在(zai)10~20 mg∙L−1时会(hui)对微(wei)生(sheng)物硝(xiao)化过程(cheng)造成明显的(de)抑制作(zuo)用(yong)。

　　COD的(de)降(jiang)(jiang)解(jie)和(he)氨(an)氮(dan)(dan)转化(hua)(hua)过(guo)(guo)程(cheng)都会(hui)导(dao)致(zhi)系统(tong)内(nei)pH的(de)变(bian)化(hua)(hua)。氨(an)氮(dan)(dan)氧化(hua)(hua)成亚硝(xiao)酸盐和(he)硝(xiao)酸盐的(de)过(guo)(guo)程(cheng)需要消耗碱度，造成系统(tong)pH下降(jiang)(jiang);与(yu)(yu)此相反，乙酸钠降(jiang)(jiang)解(jie)过(guo)(guo)程(cheng)会(hui)消耗一定的(de)H+，导(dao)致(zhi)pH升(sheng)高(gao)(gao)，图(tu)4为单周(zhou)期(qi)内(nei)pH综合变(bian)化(hua)(hua)的(de)结(jie)果(guo)。由图(tu)4可知(zhi)，不同pH条件(jian)下单周(zhou)期(qi)系统(tong)pH均呈现(xian)先升(sheng)高(gao)(gao)后降(jiang)(jiang)低(di)的(de)趋(qu)势，这与(yu)(yu)异养菌(jun)快(kuai)速降(jiang)(jiang)解(jie)COD有关。异养菌(jun)降(jiang)(jiang)解(jie)有机物过(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)会(hui)快(kuai)速消耗水(shui)(shui)(shui)中(zhong)H+，产生(sheng)碱度使pH小幅上(shang)升(sheng)，而随着(zhe)氨(an)氮(dan)(dan)氧化(hua)(hua)过(guo)(guo)程(cheng)的(de)进行，系统(tong)内(nei)H+被消耗，导(dao)致(zhi)pH下降(jiang)(jiang)。进水(shui)(shui)(shui)pH不同，单周(zhou)期(qi)运行过(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)FA波(bo)动较(jiao)大。进水(shui)(shui)(shui)pH为8.0，系统(tong)内(nei)FA最高(gao)(gao)浓(nong)(nong)度可达(da)51.88 mg∙L−1，在(zai)周(zhou)期(qi)结(jie)束时FA为11.40 mg∙L−1;进水(shui)(shui)(shui)pH降(jiang)(jiang)至7.5，周(zhou)期(qi)内(nei)最高(gao)(gao)FA浓(nong)(nong)度降(jiang)(jiang)低(di)至16.93 mg∙L−1;进水(shui)(shui)(shui)pH至7.0时，系统(tong)内(nei)FA最高(gao)(gao)值为5.53 mg∙L−1。ANTHONISEN等研究发现(xian) ，FA对NOB和(he)AOB产生(sheng)抑制(zhi)作(zuo)用的(de)浓(nong)(nong)度分别为0.1~1.0 mg·L−1和(he)10~150 mg·L−1，降(jiang)(jiang)低(di)进水(shui)(shui)(shui)pH至7左右，可缓解(jie)高(gao)(gao)浓(nong)(nong)度FA对氨(an)氧化(hua)(hua)菌(jun)的(de)抑制(zhi)作(zuo)用，提升(sheng)系统(tong)氨(an)氮(dan)(dan)转化(hua)(hua)能(neng)力(li)，同时系统(tong)中(zhong)的(de)FA浓(nong)(nong)度又可有效(xiao)抑制(zhi)NOB。然而，FA浓(nong)(nong)度过(guo)(guo)低(di)阻碍了氨(an)氧化(hua)(hua)菌(jun)与(yu)(yu)氨(an)氮(dan)(dan)的(de)结(jie)合，系统(tong)氨(an)氮(dan)(dan)去除能(neng)力(li)难以(yi)继续(xu)提升(sheng)，出水(shui)(shui)(shui)NO2−-N/NH4+-N趋(qu)于稳定。

　　进水(shui)pH从8.5降(jiang)低至7.0，系统(tong)(tong)COD去除率(lv)略有(you)(you)提高(如图5所示)，系统(tong)(tong)中出(chu)现(xian)总氮损失，也表(biao)明COD除了被直(zhi)接降(jiang)解外，还有(you)(you)少量被用(yong)(yong)作反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)碳(tan)源(yuan)。系统(tong)(tong)运行中反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)消耗的COD(根据总氮去除量计算(suan))随总氮去除率(lv)同(tong)步(bu)升(sheng)高。进水(shui)pH由8.0降(jiang)至7.0的过(guo)程中，系统(tong)(tong)总COD去除率(lv)增(zeng)长主要是由于反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)消耗碳(tan)源(yuan)，COD去除率(lv)增(zeng)加12%左右。这主要归因于颗(ke)(ke)粒(li)(li)物表(biao)面(mian)的异养(yang)菌和(he)氨氧化(hua)菌快速消耗颗(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥(ni)表(biao)面(mian)溶解氧，使得颗(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥(ni)内部(bu)出(chu)现(xian)缺氧环境，同(tong)时(shi)较多的COD可用(yong)(yong)作反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)碳(tan)源(yuan)，有(you)(you)机物和(he)亚硝(xiao)(xiao)酸(suan)盐经由颗(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥(ni)表(biao)面(mian)孔隙进入(ru)其内部(bu)，诱发颗(ke)(ke)粒(li)(li)污(wu)(wu)泥(ni)内部(bu)异养(yang)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)菌的增(zeng)殖。

　　2.3 进(jin)水C/N对(dui)好(hao)氧(yang)颗粒污泥部分亚硝化(hua)的影响

　　在废水中，有机(ji)物是基质中最常见的组分，且有机(ji)物浓度(du)也会受各种因素的影(ying)响而波动，很难达(da)到理想的C/N比为(wei)2：1，有必要探(tan)讨C/N比对(dui)颗(ke)粒污泥亚硝化(hua)性(xing)能的影(ying)响。本(ben)研究(jiu)探(tan)讨了(le)C/N比分别为(wei)2、2.4和2.8对(dui)氮转化(hua)性(xing)能的影(ying)响。

　　进水(shui)(shui)C/N由2升(sheng)至2.8，系统(tong)氨氮(dan)去(qu)除率(lv)相对稳定，亚硝(xiao)(xiao)酸(suan)盐(yan)(yan)浓(nong)度(du)反(fan)(fan)而下(xia)降，出水(shui)(shui)NO2−-N/NH4+-N持(chi)续(xu)降低(di)，由1.0降低(di)至0.65左右，硝(xiao)(xiao)酸(suan)盐(yan)(yan)浓(nong)度(du)一(yi)(yi)直维持(chi)在较低(di)水(shui)(shui)平。COD去(qu)除能力逐步提升(sheng)，系统(tong)COD去(qu)除负(fu)(fu)荷提高(gao)(gao)1.45 kg∙(m3∙d)−1，用(yong)作(zuo)同步反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)碳源COD的(de)(de)去(qu)除负(fu)(fu)荷仅升(sheng)高(gao)(gao)0.58 kg∙(m3∙d)−1，说明C/N比(bi)(bi)增(zeng)(zeng)加(jia)，导致颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)表(biao)面好(hao)氧(yang)异(yi)养(yang)菌的(de)(de)快速增(zeng)(zeng)殖，使(shi)得(de)好(hao)氧(yang)颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)COD去(qu)除效能提高(gao)(gao)。颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)中异(yi)养(yang)微(wei)生(sheng)(sheng)物大(da)(da)量(liang)增(zeng)(zeng)殖，自养(yang)微(wei)生(sheng)(sheng)物AOB在与(yu)其(qi)争夺(duo)溶氧(yang)过程中处(chu)于(yu)(yu)(yu)劣势，会(hui)削(xue)弱甚至恶化(hua)(hua)(hua)系统(tong)氨氮(dan)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)能力。颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)结(jie)构(gou)(gou)的(de)(de)变化(hua)(hua)(hua)进一(yi)(yi)步证实这(zhei)一(yi)(yi)现象。进水(shui)(shui)C/N=2.4时，COD容(rong)积负(fu)(fu)荷为4.80 kg∙(m3∙d)−1左右，好(hao)氧(yang)颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)粒(li)(li)(li)(li)径(jing)快速增(zeng)(zeng)大(da)(da)，这(zhei)与(yu)刘小朋等在有机负(fu)(fu)荷为3.20~4.84 kg∙(m3∙d)−1时所得(de)结(jie)果(guo)一(yi)(yi)致。如图7所示，此(ci)时颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)粒(li)(li)(li)(li)径(jing)高(gao)(gao)达7~9 mm，反(fan)(fan)应器内产生(sheng)(sheng)大(da)(da)量(liang)絮体。较大(da)(da)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)粒(li)(li)(li)(li)径(jing)使(shi)得(de)颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)稳定性(xing)(xing)受到影响，加(jia)之反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)产气导致颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)发(fa)生(sheng)(sheng)破(po)碎(sui)。C/N比(bi)(bi)增(zeng)(zeng)加(jia)到2.8时，大(da)(da)量(liang)颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)发(fa)生(sheng)(sheng)破(po)碎(sui)，C/N比(bi)(bi)的(de)(de)持(chi)续(xu)增(zeng)(zeng)高(gao)(gao)对颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)结(jie)构(gou)(gou)造成了极(ji)大(da)(da)的(de)(de)破(po)坏。LUO等在研究C/N比(bi)(bi)对颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)结(jie)构(gou)(gou)稳定性(xing)(xing)中指出，进水(shui)(shui)C/N比(bi)(bi)在1~2之间具(ju)有较稳定的(de)(de)结(jie)构(gou)(gou)，C/N比(bi)(bi)高(gao)(gao)于(yu)(yu)(yu)2时颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)易发(fa)生(sheng)(sheng)破(po)碎(sui)。说明以硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)为目标(biao)的(de)(de)好(hao)氧(yang)颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)处(chu)理C/N比(bi)(bi)高(gao)(gao)于(yu)(yu)(yu)2的(de)(de)废(fei)水(shui)(shui)，易导致硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能下(xia)降或颗(ke)(ke)(ke)粒(li)(li)(li)(li)解体。

　　3 结论

　　1)放置一(yi)段时间的(de)好(hao)氧颗粒污泥(ni)通过逐级提高(gao)进水负荷(he)，能快速(su)启动(dong)亚硝化性(xing)能。进水C/N=2条(tiao)件(jian)下(xia)，进水氨(an)氮(dan)浓度由100 mg∙L−1升(sheng)至300 mg∙L−1过程中，系(xi)统氨(an)氮(dan)去(qu)除率(lv)和亚硝酸(suan)盐累积率(lv)均(jun)在(zai)90%以(yi)上，进一(yi)步提升(sheng)氨(an)氮(dan)浓度至500 mg∙L−1，由于异(yi)养菌(jun)增殖导致氨(an)氮(dan)氧化性(xing)能下(xia)降。

　　2)进(jin)水(shui)pH由8.0降(jiang)至(zhi)7.0过(guo)程中，进(jin)水(shui)FA由48.5 mg∙L−1降(jiang)低至(zhi)5.1 mg∙L−1，有利于NOB选(xuan)择性(xing)抑制(zhi)，提高(gao)氨氮去(qu)除率(lv)，出水(shui)NO2−-N/NH4+-N比值从0.5提高(gao)到0.95左右。COD去(qu)除率(lv)提高(gao)12%，主(zhu)要是(shi)由于同步反(fan)硝(xiao)化(hua)消耗(hao)碳(tan)源(yuan)的缘故(gu)。

　　3)对于性能良好的亚硝化颗(ke)粒(li)污泥(ni)，进水C/N比从2升至(zhi)2.8，异养微生物(wu)快(kuai)速增殖，COD去除(chu)负荷提高1.45 kg∙(m3∙d)−1，AOB受到抑(yi)制，出(chu)(chu)水NO2−-N/NH4+-N由1.0降低至(zhi)0.65左右，出(chu)(chu)现(xian)颗(ke)粒(li)污泥(ni)破裂、解(jie)体。