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高濃度氨氮滲濾液處理的厭氧氨氧化工藝研究
厭氧氨氧化是近幾年來得到確認(rèn)的一種生物化學(xué)反應(yīng),其以亞硝酸鹽或硝酸鹽為電子受體、以氨為電子共體完成生物脫氮過程。其優(yōu)點是節(jié)省了傳統(tǒng)生物反硝化的碳源和氨氮氧化對氧氣的消耗。這一優(yōu)勢對于高氨氮廢水顯得由為重要,垃圾滲濾液即是一種高氨氮低碳氮比廢水,在其處理過程中存在自由氨氨及亞硝酸鹽抑制等問題,采用厭氧氨氧化技術(shù)可以在一定程度上緩解這些問題。
1、研究方法
1.1滲濾液原水水質(zhì)試驗用滲濾液取自北京某生活垃圾填埋場,COD濃度1145-1472mg/L, BOD5為68-115mg/L,NH4+-N為1129-1210mg/L,總氮為1611-1555mg/L,pH為8-8.2,堿度7770-15331mg/L.
1.2試驗流程與設(shè)備試驗采用如下流程。試驗裝置由滲濾液進(jìn)水槽、進(jìn)水泵、厭氧流化床、缺氧池、曝氣池、沉淀池,回流泵、溫度控制器、pH在線檢測系統(tǒng)組成。內(nèi)循環(huán)厭氧流化床和曝氣池設(shè)計有效容積均為40 l, 厭氧流化床內(nèi)裝顆?;钚蕴繛樘盍稀捬趿骰驳墓ぷ鳒囟葹?5℃,曝氣池的工作溫度為20℃。
1.3分析方法CODCr:重鉻酸鉀法;NH4+-N:納試劑比色法;NO3——N:紫外分光光度法;NO2——N: N-萘基-乙二胺比色法;SS:重量法;總氮:過硫酸鉀紫外分光光度法;DO:溶解氧測定儀;總堿度:電位滴定法。
2、結(jié)果與討論
2.1 普通A2/O流程試驗試驗用滲濾液屬于典型的晚期滲濾液,主要處理對象是氨氮和總氮,出水氨氮濃度為259mg/L.總氮去除率僅為9%.出水NO3——N濃度下降;NO2——N濃度進(jìn)一步上升,平均值高達(dá)823mg/L.表明Nitrobacter受高濃度到NO2——N的抑制,亞硝酸反硝化反應(yīng)也很少進(jìn)行。根據(jù)Narkis 等人1979年的研究表明,低碳/氮比也是反硝化過程亞硝酸積累的重要原因??梢哉J(rèn)為這里的亞硝酸積累主要是由于低碳/氮比造成的。
2.2 厭氧氨氧化A2/O流程試驗普通A2/O流程對于碳/氮比極低的滲濾液的處理存在嚴(yán)重的亞硝酸積累問題,從而使硝化反應(yīng)及反硝化反應(yīng)受到抑制,出水氨氮濃度和亞硝酸濃度很高,總氮去除率很低。
3月29日開始厭氧氨氧化流程試驗,前7天,進(jìn)水流量仍為26 l/d,出水回流比為1;考慮保持厭氧流化床較大的水力停留時間。進(jìn)水流量為16 l/d,出水回流比為0.25.試驗開始后,好氧出水氨氮濃度開始從普通A2/O流程試驗階段的339mg/L逐步下降,到4月24日好氧出水氨氮濃度降至6.7mg/L.好氧出水硝態(tài)氮濃度在試驗過程中逐步增加,從試驗開始3月29日的0.0mg/L增加到4月28日的794mg/L;厭氧流化床出水硝態(tài)氮濃度增加到146mg/L(12日),之后又逐漸下降,到28日為72mg/L.好氧出水亞硝態(tài)氮從3月29日試驗開始的849mg/L逐漸下降到4月28日的5.6mg/L.厭氧出水亞硝態(tài)氮從試驗開始后的546mg/L,逐漸下降到4月28日的0.03mg/L.表明厭氧流化床逐步適應(yīng)了出水回流,使系統(tǒng)出水的氨氮濃度和亞硝態(tài)氮濃度降了下來,亞硝酸鹽先于硝酸鹽被厭氧氨氧化過程利用。
系統(tǒng)在4月17日以后基本進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后的平均運行數(shù)據(jù)見表1.整個系統(tǒng)的總氮去除率為27%,比普通A2/O提高15%;缺氧-好氧部分的總氮去除率為13%,比普通A2/O提高約5%.系統(tǒng)氨氮去除率達(dá)95%,比普通A2/O提高18%.根據(jù)表1的系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)平均數(shù)據(jù)進(jìn)行對厭氧流化床的進(jìn)出水進(jìn)行氨氮、NO3——N、NO2——N進(jìn)行物料衡算結(jié)果為,若沒有厭氧氨氧化作用,厭氧流化床出水的氨氮、NO3——N、NO2——N濃度分別應(yīng)為914mg/L、148mg/L和81mg/L,與實際檢測到的平均值的差分別為87mg/L、25mg/L和78mg/L.由此可以得出氨氮、NO3——N、NO2——N的消耗速率分別為43.5mg/l/d、12.5mg/L和39mg/l/d.而NO3——N+NO2——N的消耗速率為51.5mg/l/d,略大于氨氮的消耗速率,但很接近。據(jù)此,可以認(rèn)為在厭氧流化床中發(fā)生了厭氧氨氧化反應(yīng)。
表2 厭氧氨氧化A2/O流程穩(wěn)態(tài)平均運行數(shù)據(jù)
數(shù) 進(jìn)水 厭氧出水 缺氧出水 好氧出水 總?cè)コ剩?) 污泥負(fù)荷(1/d) 說明 COD(mg/l) 1372 1346 1181 945 31 平均溶解氧濃度1.34mg/l
污泥沉降比45
污泥濃度6093mg/l
污泥指數(shù)73
ΔCOD/厭氧氨氮比值0.47
ΔCOD/ΔTN比值=2.44/1.05 COD負(fù)荷(kg/m3/d) 0.55 0.39 0.064 BOD5 115 167 BOD5負(fù)荷(kg/m3/d) 0.05 0.05 0.008 氨氮(mg/l) 1129 827 200 57 95 氨氮負(fù)荷(kg/m3/d) 0.25 0.04 總氮(mg/l) 1520 1279 1206 1114 13/27 NO3--N(mg/l) 0.77 123 633 740 NO2--N(mg/l) 0.19 3.0 98 101 PH 7.77 6.46 堿度(mg/l) 7770 5866 639 406
3、結(jié)論
?。?)利用好氧出水回流到厭氧流化床可以建立厭氧氨氧化過程,厭氧氨氧化流程可以防止低碳/氮比滲濾液的硝化/反硝化過程中亞硝酸鹽積累,消除對硝化/反硝化的抑制作用,降低出水亞硝態(tài)氮和氨氮濃度,并可提高系統(tǒng)對總氮去除率。
(2)厭氧氨氧化可使A2/O系統(tǒng)的總氮去除率提高15%以上。
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