随着我国工农业的快速发展,大量氮、磷等营养物质排放到水体中LYHLYHwefa,造成水体富营养化逐年加重 ,对生态环境和人类健康造成了很大危害。如何高效经济地降低废水中氮磷的含量,尤其是氮,已成为水处理领域的一项紧迫任务 。但在处理低C / N 污水的实际工程中,传统异养反硝化工艺通常需要外加碳源(如甲醇),造成处理成本升高以及二次污染等问题。与传统异养脱氮方式相比,自养反硝化工艺具有无需外加碳源、运行成本低以及污泥产量少等优点而逐渐在生物脱氮研究领域受到关注。目前,国内外研究较多的是硫/ 石灰石自养反硝化(sulfur/ limestone autotrophic denitrification,SLAD)系统,已有学者利用SLAD 系统处理人工模拟废水,并探究了硫自养反硝化的反应机制以及HRT、温度、pH 及进水负荷等因素对脱氮效果的影响。
硫自养反硝化系统的研究对象大多为实验室人工模拟低C / N 城市生活污水或受硝酸盐污染的地下水,而对于实际工业废水的脱氮研究还鲜有报道。本研究以祝塘污水处理厂(进水80% 为印染纺织废水)二级出水为原水,采用以硫/ 白云石为填料的硫自养反硝化固定床反应器,利用印染废水碱度较高的特点 ,在不加任何预处理的条件下对祝塘污水处理厂二级出水进行自养反硝化强化脱氮研究,考察不同污泥接种方式、HRT、温度(随季节变化)及进水负荷对该系统脱氮效果的影响,以期为硫自养反硝化系统的工程化应用提供科学依据,同时为污水处理厂的升级改造提供技术储备。
1 实验部分
1. 1 实验装置
本研究采用硫/ 白云石固定床反应器,实验装置如图1 所示。反应器为有机玻璃柱,内径140 mm、高1 000 mm、填装高度500 mm,有效容积约9 L。将硫磺与白云石按质量比1 ∶ 1 混合均匀后装填入反应器中,填料平均粒径为5 8 mm,孔隙率为43. 5% 。反应器运行方式采取上流式并定期对装置进行反冲洗(方式同进水),装置上部设有排气口,出水口高度为0. 6 m。
1. 2 实验用水及污泥接种
本实验用水为祝塘污水处理厂二级出水,各主要水质指标如下:TN 7 20 mg·L - 1 ,NH4+ -N 0. 5 3. 0 mg·L - 1 ,COD 100 200 mg·L - 1 ,TP 0. 5 2. 5 mg·L - 1 ,pH 7. 5 8. 6。进水有碳源存在的情况下,反应器出水COD 仅略有降低,表明反应器内微生物以自养反硝化为主,异养反硝化作用较弱。李璟等做过相关研究。原水经潜水泵由二沉池打入贮水桶内,DO 为1 3 mg·L - 1 ,原水不做任何预处理直接由蠕动泵打入硫自养反硝化固定床反应器内。
实验共设置3 组反应器,分别编号为R1、R2 和R3,其中R1 不接种污泥,R2 和R3 分别接种厌氧污泥和回流污泥,接种污泥取自祝塘污水处理厂厌氧池及回流污泥泵出泥管,R2、R3 反应器均按2 000 mgMLSS·L - 1 的污泥量进行接种。
1. 3 实验方法
实验装置在室外连续运行200 余天,进水温度随季节而变化(5—12 月),范围在10 40 ℃ 。反应器启动阶段,HRT 设定为1 h,考察不同污泥接种方式对反应器启动时间的影响。反应器成功启动并稳定运行一段时间后,通过改变系统的HRT,考察对比在不同温度和进水负荷下反应器脱氮效果。
1. 4 分析项目及方法
反应器连续运行期间对装置进、出水的主要水质指标进行测定,其中TN、NO3- -N、NO2- -N 及SO4^2-均按《水和废水监测分析方法》 测定,温度为pH为现场测定。
2. 2 HRT 对脱氮效果的影响
反应器稳定运行一段时间后,暂停R2、R3 反应器,仅保留R1 反应器继续运行(下同),考察不同HRT、温度及进水负荷对系统脱氮效果的影响。
图6 为HRT 对反应器脱氮效果的影响,运行期间进水TN 为5. 5 15. 5 mg·L - 1 ,进水温度为20 35 ℃ ,pH 为7. 8 8. 4。由图6 可知,随着HRT 持续缩短,系统的脱氮效果逐渐变差。当HRT 低降至15 min时,反应器对TN 的去除率仅为26. 2% ,主要原因是当进水流量加大后水流上升速度变快,加之反硝化过程产生大量氮气,造成污泥上浮,导致出水水质变差。李天昕等研究认为当HRT 过短时,NO2- -N 反硝化为N2 的反应时间不足,会导致反硝化不能完全进行,脱氮效果变差。当HRT 分别为20、30和45 min 时,反应器均能取得良好的脱氮效果,TN 去除率分别为40. 2% 、40. 3% 和47. 1% 。只是随着水力负荷的提高,需加大对装置的反冲洗频率。
1)采用硫/ 白云石固定床反应器处理印染废水处理厂二级出水,反应器在3 d 内启动成功,污泥接种方式对反应器启动时间影响较小,可不接种污泥。装置稳定运行期间,反应器出水pH 稳定在7. 3 8. 4之间,无NO2- -N 积累,SO4^2- 实际增加量与理论值相差不大。
2)反应器水力停留时间为20 min,TN 去除速率达到14. 1 mg·(L·h) - 1 。随着HRT 的缩短,传质速率成为影响脱氮效果的制约因素,需对装置进行反冲洗但频率加快。
3)温度对反应器脱氮效果影响较大,温度在25 30 ℃ 之间,TN 平均去除率为43. 8% ;温度在13 20 ℃ 之间,TN 平均去除率仅为17. 9% 。低温抑制了自养反硝化细菌的反硝化速率。
4)进水TN 负荷为(0. 86 ± 0. 16) kg·(m3 ·d) - 1 ,TN 平均去除率较低仅为26. 7% ;当进水负荷为(1. 37 ± 0. 15)kg·(m3 ·d) - 1 时,TN 平均去除率为37. 1% 。反应器在低温条件下仍具有较强的抗冲击负荷能力。
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修改时间：2018-12-24 09:02 发布IP：42.224.224.122 访问统计：1次
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