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分散式污水处理一体化装置设备

近年来，短程硝化工艺的快速启动和稳定性维持成为废水生物脱氮领域的研究热点之一。通过优选反应器结构、外加磁场/超声波、添加化学试剂等方法，可以强化短程硝化工艺，从而提高其启动效能和运行稳定性。
1 反应器结构优选
1.1 流化床生物反应器
在流化床生物反应器中，污水自下而上流经反应器，使载体呈流动状态，提高了氧传质效率。
另外，载体表面的生物膜受水流冲刷而拥有较快的更新速率，从而保证较好的底物传质性能。选择适宜的载体是流化床生物反应器快速启动短程硝化过程的关键。
赖鼎东等采用三相流化床反应器启动短程硝化，用亲水性玻璃态单体制备生物相容性高分子共聚物载体，运用固定化细胞增殖技术将AOB固定于载体。该载体具有微孔结构和良好的生物相容性，使得AOB易附着、活性高、密度大，仅一个月AOB即在载体上大量附着，生长良好。反应器温度控制在30 ℃，DO控制在3~5 mg/L，在进水氨氮为100、75、50、25 mg/L的条件下，经10 d的运行亚硝化率为98.6%、94.5%、95.2%、94.7%，表明这种高分子共聚物载体及固定化细胞增殖技术有助于短程硝化快速启动。
呼晓明等采用内循环生物流化床反应器启动短程硝化，以粒径为0.25~1.25 mm、密度为2.36 g/cm3、孔隙率为40%~45%的瓷粒为载体，通过反应器混合液在内外筒结构之间的内循环使载体呈流化状态，在提高生物量的同时，强化底物传质。反应器温度为31 ℃、pH为8.0~8.5、DO为1.5~2.5 mg/L，通过逐步提高温度和进水氨氮浓度、降低DO和缩短HRT提高短程硝化性能，在第42天进水氨氮达到300 mg/L，HRT缩短至8 h，亚硝态氮积累率达到75%，实现稳定的短程硝化。
分散式污水处理一体化装置设备1.2 微生物燃料电池
微生物燃料电池（MFC）将底物直接转化为电能，提高了能量转化效率；且可在常温条件下进行反应，反应条件温和。MFC在工业废水进行脱氮处理方面具有广泛的应用潜力，近年来成为一种新兴的短程硝化工艺强化手段。MFC强化短程硝化工艺主要从以下两个方面实现：
（1）由于MFC的电子传递作用，在阴极氧气得电子发生氧化还原反应——酸性条件下氧气与氢离子反应生成水，碱性条件下氧气与水反应生成OH-，维持MFC阴具有较高的pH环境，同时质子膜延缓质子迁移速率，为pH升高创造有利条件，而较高的pH有利于短程硝化。
（2）MFC阴极pH升高影响FA浓度升高，高浓度FA会抑制NOB活性，有利于亚硝态氮的积累。MFC不仅能在强化短程硝化工艺的同时收集电能，且由于阴极的氧化还原反应维持了反应器阴极室较高的pH环境，从而能节约外加碱度。
贾璐维等利用双室曝气阴极MFC，在开路电压为620.7 mV、内阻为112 Ω、大功率密度为81 W/m3的条件下，令短程硝化发生在MFC阴极，控制进水氨氮为60 mg/L，反应器连续运行21 d使亚硝化率达到95%以上，通过MFC强化作用实现短程硝化工艺的快速启动和稳定运行。