固定生物膜SND工藝處理焦化廢水的特性研究.pdf

1、隨著排放指標(biāo)的日益嚴(yán)格，出現(xiàn)了很多氨氮廢水處理新技術(shù)，尤其是在生物脫氮領(lǐng)域。近年很多學(xué)者發(fā)現(xiàn)所謂同步硝化反硝化現(xiàn)象，以往類似同步硝化反硝化工藝(SND)工藝研究所采用的序批式反應(yīng)器，難以避免系統(tǒng)處理效果不穩(wěn)定的問題。本文以固定生物膜SND反應(yīng)器為研究對象，著重考察生物脫氮降解反應(yīng)速率的特性。 通過對各種現(xiàn)有的廢水處理工藝進行分析，認(rèn)為同步硝化反硝化工藝應(yīng)用前景廣闊，但是目前工藝的降解反應(yīng)機理尚不完善。根據(jù)試驗研究結(jié)果，本文先后

2、探討了焦化廢水生物脫氮工藝和廢水生物降解的反應(yīng)特性。本試驗所采用反應(yīng)器的水力學(xué)特性接近推流，固定微生物的載體采用具有良好生物親和性的竹質(zhì)材料。研究過程發(fā)現(xiàn)，對于固定生物膜SNDT藝而言，溶解氧量是影響廢水有機物降解速率最主要的因素。系統(tǒng)進口段從完全不曝氣到充分曝氣的過程中，廢水有機污染物的降解效果相差達到54.62﹪，且系統(tǒng)進口段DO的最佳水平為3.5～4.0mg/L。其他各因素對工藝有機污染物處理效果影響的重要性依次為：pH值＞HRT

3、＞進水COD濃度。在正交試驗中，進水NH4+-N濃度對有機物去除率的影響很小，當(dāng)進水NH4+-N濃度在30～360mg/L范圍內(nèi)變化，有機物去除率的極差僅為4.38﹪。在正交試驗選定的最佳工藝條件下，本研究系統(tǒng)的平均有機物去除率可以達到92.44﹪，且效果穩(wěn)定。 針對廢水中氨氮污染物，課題進一步通過大量的試驗，探討氨氮去除效果，以及各種環(huán)境因素對于系統(tǒng)效率的影響。試驗結(jié)果顯示，對于本系統(tǒng)而言，要使出水NH4+-N濃度低于15m

4、g/L，系統(tǒng)HRT應(yīng)介于40.1h～56.3h；而出水COD要滿足國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)HRT應(yīng)維持在48.4h左右，在此條件下NH4+-N和COD去除率可以達到95﹪和93﹪左右。試驗采用焦化廢水進水碳源相對不足，通過外加甲醇作為補充碳源，系統(tǒng)出水中總氮含量明顯改善?？梢妼τ诎钡枯^高的廢水，碳源充足是非常關(guān)鍵的，如果廢水C/N過低，廢水中的氨氮污染物經(jīng)過氧化階段后往往不能完全進行反硝化。試驗結(jié)果還顯示，廢水部分氨氮含量是通過短程硝

5、化反硝化途徑去除的，可以在一定程度上節(jié)省外加碳源的用量。在最佳的甲醇加入量條件下，系統(tǒng)總脫氮效率達到93﹪以上，出水NOx--N濃度低于3mg/L。 通過試驗進一步證實了氨氮的底物抑制作用。結(jié)果顯示，對于本試驗系統(tǒng)，實現(xiàn)出水NH4+-N達標(biāo)排放，進水NH4+-N濃度不能超過300mg/L左右。試驗中觀察到一定的亞硝態(tài)氮積累的現(xiàn)象，說明氨氮對于亞硝酸氧化菌的抑制作用相對于氨氧化菌更加顯著。試驗可知氨氧化菌受到明顯抑制作用的游離氨

6、閥值約為20～25mg/L，而亞硝酸氧化菌受到抑制作用的閥值約介于13～18mg/L。由于本課題采用的工藝是在同一個反應(yīng)器中實現(xiàn)硝化和反硝化，系統(tǒng)對進水pH值顯示出很好的承受能力，在pH6.5～8.5范圍內(nèi)都可以保持一定的氨氧化率和反硝化率。由于同一個反應(yīng)器中不同功能的微生物發(fā)揮各自的硝化作用和反硝化作用，在堿度上可以部分實現(xiàn)互補，出水pH值相對穩(wěn)定，變化幅度限于6.8～7.2。 對于廢水生物降解系統(tǒng)，降解反應(yīng)速率研究一直是學(xué)

7、者們關(guān)注的另一個方面。由于生物降解反應(yīng)通常是復(fù)雜的微生物群同時對多種基質(zhì)進行降解，而且微生物活性的影響因素眾多，因而反應(yīng)現(xiàn)象也十分復(fù)雜。本課題對有機污染物和氨氮降解進行了研究。試驗結(jié)果顯示，好氧硝化反應(yīng)屬于相互影響的雙底物反應(yīng)模型。氨氮是抑制性底物，最大反應(yīng)速率(rm)、半速率常數(shù)(Km)和氨的抑制常數(shù)(KI)分別為30.05mg/(L·h)、99.93mg/L、355.60mg/L，有抑制作用存在的最大反應(yīng)速率僅為無抑制作用時最大反應(yīng)

8、速率的48.26﹪。對本研究中采用的不同氨氮含量的進水，溶氧的半速率常數(shù)KO2介于31.40～35.53mg/L之間。試驗結(jié)果顯示，亞硝態(tài)氮屬于抑制性產(chǎn)物，而且允許出現(xiàn)的最大產(chǎn)物濃度cp，max為245.68mg/L。過高的有機物含量對好氧氨氧化反應(yīng)不利影響顯著，但不屬于非競爭性抑制作用。有機物對于反硝化菌的最大反應(yīng)速率(rm)和半速率常數(shù)(Km)分別為56.50mg/(L·h)和3388.49mg/L。反硝化菌屬于兼性菌，當(dāng)溶解氧含量