1、试验装置、材料与方法
试验装置及工艺流程如图1所示。
废水经由进水泵从水箱中提升进入反应器底部，经反应后从出水口进到沉淀池中，沉淀后的上清液排走，污泥则经污泥泵回流进入反应器底部。空气通过气泵，经气体流量计控制气量后进入反应器。反应器置于恒温水浴[(35±1) ℃]中。试验中采用了pH在线控制，通过自动投加Na2CO3溶液将pH值控制在7.0～7.8。
CSTR反应器由有机玻璃加工而成，呈圆柱状，高45cm，内径为14cm，有效容积为6L。进水口位于反应器底部，曝气管从中部取样口(距底部19cm)进入反应器，出水口距反应器底部39cm。
原水的配制：在自来水中加入一定量的氯化铵作为基质，同时加入一定量的磷酸二氢钾和微量元素。
接种颗粒污泥取自北京红牛维他命饮料有限公司的曝气池(污泥的SS为14.2g/L，VSS为11.4g/L，VSS/SS＝0.8)。在反应器中接种约2.5L污泥后的SS和VSS分别为6.3和4.7g/L。
分析时，COD测定：COD速测仪；pH值：Ph计；SS和VSS：标准称重法；氨氮：纳氏试剂分光光度法；NO2--N和NO3--N：离子色谱法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法；溶解氧：溶解氧仪。
2 试验结果
2.1 运行结果
根据反应器的运行情况，可将试验过程分为两个阶段：启动期(第1～23天)和提高负荷期(第24～141天)。在提高负荷期又可分为无回流阶段(第24～40天)、间歇回流阶段(第41～93天)和连续回流阶段(第94～141天)。
整个运行过程中进、出水氨氮浓度及出水NO2--N和NO3--N浓度的变化如图2所示。
从图2可以看出，在整个运行过程中多数情况下出水的氨氮浓度＜800mg/L，而在第125～139天时则基本保持在50mg/L以下。此外，出水NO2--N浓度在第84天以前一直保持上升趋势，后期则由于受进水氨氮浓度下降的影响，也相应地有所下降，而出水中的NO3--N先是逐渐升高，然后再下降，到第26天时出水中的NO3--N浓度已经低于NO2--N浓度，NO2--N浓度与NO2--N、NO3--N浓度之和的比值达到了0.57，说明此时该反应器已成功实现了短程硝化。此后，NO3--N浓度一直在持续下降，到第73天时已经检测不到NO3--N，在试验后期即使增加了污泥回流，出水中也没有检测到NO3--N，这表明反应器中几乎完全淘汰了硝化细菌。
氨氮去除率和容积负荷的变化如图3所示。?
由图3可以看出，随着反应器运行时间的延长，容积负荷也逐渐提高，启动初期容积负荷仅为0.02kgNH3-N/(m3d)，到启动期结束时(第23天)达到了0.1kgNH3-N/(m3d)左右；在第72～123天基本保持在0.6～0.8kgNH3-N/(m3d)；此后进一步提升负荷，最高时达到了1.4kgNH3-N/(m3d)。从图3可以看出，氨氮去除率出现了4次较大的下降，分别出现在第37天、第68天、第86天以及第111～117天之间，其原因主要是反应器内污泥浓度的降低导致了生物活性下降。