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小型化验室污水处理设备

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结果与讨论(Results and discussion)3.1 活性污泥δ15N与无机氮含量关系模型的建立　　为建立活性污泥δ15N与水中无机氮去除效率的关系模型.首先，用瑞利分馏方程(Mariotti et al., 1981)来表示水中无机氮同位素组成与脱氮过程的千分富集因子的关系：　　如图 1所示，氨化过程中，同位素富集不明显(Koba et al., 1998);在亚硝化作用、硝化作用和反硝化作用中，微生物优先利用质量较轻的14N(onodera et al., 2015)，硝化过程的千分富集因子高达29.4‰ ± 2.4‰，而含有较重同位素的分子被富集在液相的含氮化合物中;在活性污泥同化无机氮的过程中，活性污泥优先利用质量较轻的14N.尽管如此，当活性污泥的生长速率一定时，虽然活性污泥的同化作用存在着同位素分馏现象，但是活性污泥与污水中无机氮的氮同位素组成比例即分馏系数α为常数(Valero et al., 2007).故活性污泥的RM0和无机氮的RA0之比等于硝化过程中任意时刻活性污泥的RM和无机氮的RA之比，其中RM0与RA0对应，表示f=1时，活性污泥和水中无机氮的15N/14N值，RM与RA表示脱氮过程任意时刻活性污泥和无机氮的15N/14N值，

此时，水中剩余无机氮的占比就可以表示为固相中活性污泥的δ15NM0的函数，其中，ε和δ15NM0为常数;剩余无机氮占脱氮反应发生前无机氮的比例f由[NH4-N+NOx-N]出水/[NH4-N+NOx-N]进水定义.该模型即为活性污泥脱氮效率模型.　　本研究认为活性污泥的增长速率维持恒定.参数ε和δ15NM0由公式(6)确定.利用观测到的P与δ15NM，在Microsoft-Excel规划求解下利用非线性方法得出参数ε和δ15NM0的值，目标函数为计算得出的P与相应的实际观测值的方差，当方差达到zui小值时，即得到参数ε和δ15NM0的取值.材料与方法(Materials and methods)2.1 样品　　本实验所用样品分别取自陕西省西安市第三、第四及第五污水处理厂.西安市第三污水处理厂采用Orbal氧化沟工艺，转碟曝气，有效水深4.2 m，生物池总HRT为18 h，SRT为20 d.西安市第四污水处理厂采用内嵌氧化沟倒置A2O二级生物处理工艺，微孔曝气，有效水深6.0 m，HRT为11 h (其中缺氧池1.98 h，厌氧池1.0 h，内嵌氧化沟的好氧池7.94 h)，SRT为24 d.第五污水处理厂一期污水处理规模20×104 m3·d-1，采用厌氧/缺氧/好氧(A2O)二级生物处理工艺，3个生物池的水力停留时间分别为2 h、5.5 h、8.9 h(金鹏康等，2014).其中，第五污水处理厂好氧池内嵌填料氧化沟，以提高氧化能力，系统正常运行过程中污泥浓度约为(4200±300), 污泥龄为20 d，污泥回流比为100%±5%，混合液回流比200%±10%.　　3个污水厂的生物池进水、生物池出水每隔3~5 d取样1次，每次取样100 mL.水样经0.45 μm膜过滤后测定常规指标;从滤膜上取少量(约1 g)活性污泥于10 mL离心管中，加入7 mL 10%的HCl溶液，振荡反应，除去样品中的碳酸盐，将该混合液15000 r·min-1离心1 min，弃去上清液;再加入7 mL超纯水、振荡、洗脱残余的HCl，将混合液冷冻干燥，15000 r·min-1离心1 min，弃去上清液;洗脱过程重复两遍，离心所得污泥样品经冷冻、干燥、研磨后，测定δ15N值.　　2.2 测试方法　　水样常规指标化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH4-N)、硝酸盐氮(NO3-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)测定方法分别采用重铬酸钾法、过硫酸钾-紫外分光光度法、纳氏比色法、紫外分光光度法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法，具体操作步骤见国家标准(国家环境保护总局，2002).pH采用上海大普PHS-3C型精密酸度计测定.　　活性污泥TN的测定需要在水常规指标测定方法的基础上进行性预处理，方法如下：称取1.000 g(精确到0.001)左右样品，将要测定的样品稀释到100 mL，在超声波里面震动30 min，再对样品进行离心处理(或用水冲洗过的中速滤纸过滤，弃去初滤液20 mL).取上清液5~15 mL按与校准曲线相同的步骤测量吸光度.

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