关键词：
一体式反应器
高、低溶解氧区
自循环
同步硝化反硝化
摘要：
同步硝化反硝化具有节约反应器体积、缩短反应流程、减少投加碳源等优点。然而,目前研究中同步硝化反硝化的实现多依赖于限氧手段,如低曝气强度和间歇曝气等,主要存在污泥传质效果不佳、易发臭发黑、脱氮效果不稳定等问题,制约了其进一步发展和工程应用。
为解决这一问题,本实验室自主研发了一体式同步硝化反硝化自循环反应器,通过气体导流装置,实现了内部高、低溶解氧区域的划分和两区域的循环流动,提升传质效果,创造同步硝化反硝化宏观环境条件。本研究从自循环水量影响因素及污泥分布两方面研究反应器的运行特性,并考察了高溶解氧区与低溶解氧区体积比、碳氮比和进水方式对一体式反应器污水处理效果的影响。通过实验研究,得到了以下主要结论:
（1）一体式反应器自循环水量与曝气强度呈正相关,即自循环水量随着曝气强度的提高而增加。在较低曝气强度下(≤0.3 L·min-1),随着曝气强度的增加,自循环水量上升速率较快,曝气强度大于0.3 L·min-1时,自循环水量上升速率有所减缓。当曝气强度0.3 L·min-1时,一体式反应器自循环水量达到1.814 L·min-1。
（2）一体式反应器自循环水量与上升流管垂直高度同样呈正相关。上升流管垂直高度由40 cm提升至60 cm时,自循环水量由1.656 L·min-1增加至1.814 L·min-1。
（3）随着曝气强度增加,反应器高溶解氧区和低溶解氧区动态变化趋势不同,如底部高溶解氧区的污泥浓度（MLSS）呈减少趋势,而上部低溶解氧区的MLSS呈增加趋势。曝气强度0.3～0.4 L·min-1时,高、低溶解氧区的MLSS基本趋于平衡,实现反应器内污泥的完全混合,泥水传质达到最佳状态。当曝气强度过低或过高时,均不能实现高、低溶解氧区MLSS的平衡。
（4）间歇进水条件下,只有在反应器的运行前期,一体式反应器内出现较为明显的高、低溶解氧分区现象,且高、低溶解氧分区现象的维持时间,随低溶解氧区体积和碳氮比的增加而延长。间歇进水下,当高、低溶解氧区体积比1:2,碳氮比为7时,高、低溶解氧分区现象持续时间最长,达到5 h左右,此阶段底部高溶解氧区溶解氧（DO）为1.01～1.65 mg·L-1,上部低溶解氧区DO为0.09～0.98 mg·L-1。
（5）一体式反应器内总氮（TN）去除效果,受高、低溶解氧区体积比的影响。如间歇进水条件下,高、低溶解氧区体积比为1:1和1:2时,一体式反应器内TN去除率,随着低溶解氧区体积的增加而提高,两者相差7%左右。
（6）一体式反应器TN去除率,随着碳氮比增加而提高。当进水碳氮比从3增加7时,一体式反应器的TN去除率（间歇进水）,由43.26%提高到62.32%。
（7）连续进水条件下,在整个运行过程中,一体式反应器内能够形成稳定的高、低溶解氧区。高溶解氧区DO为1.58～1.73 mg·L-1,低溶解氧区DO为0.03～0.71 mg·L-1,且低溶解氧区由高到低,DO呈下降趋势。
（8）连续进水条件下,高、低溶解氧区体积比为1:2、碳氮比为7时,TN去除率稳定达到90%以上,在同一个反应器中真正实现了同步硝化反硝化脱氮。
（9）和间歇进水相比,一体式反应器更适合连续进水工艺。连续流的工艺条件下,一体式反应器的TN去除率,由间歇进水的62.32%提升至91.85%。
（10）通过气体导流方式,将传统的好氧反应器改造为一体式反应器后,和改造前（CK）相比,一体式反应器的TN去除率有明显的提高。和CK相比,在间歇进水和连续进水条件下,一体式反应器的总氮去除率分别提高14%和12.38%。
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