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      A/DAT-IAT工藝處理高濃度氨氮廢水

      2013-11-12 中國環保技術網 我要評論(0) 字號:T | T
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      摘要:介紹了一種新的序批式活性污泥反應器——A/DAT-IAT系統,該系統不需外加碳源,出水水質好,運行成本低,是一個有效脫氮的新途徑。 關鍵詞:A/DAT-IAT 高濃度氨氮廢水 生物脫氮 隨著經濟的快速發展,石化、

      摘要:介紹了一種新的序批式活性污泥反應器——A/DAT-IAT系統,該系統不需外加碳源,出水水質好,運行成本低,是一個有效脫氮的新途徑。

      關鍵詞:A/DAT-IAT 高濃度氨氮廢水 生物脫氮

       

      隨著經濟的快速發展,石化、化肥、食品、煉焦和治金等行業以及垃圾填埋帶來大量高濃度氨氮廢水,造成了嚴重的環境污染,尤其是水體的富營養化[1][2]。根據傳統生物脫氮機理,微生物必須處于好氧和缺氧的交替環境中進行硝化和反硝化反應,才能順利完成脫氮的過程[3]。這種交替環境中可以通過兩種途徑來實現,一是在空間上設置不同的反應器來完成(如A/O法),二是在同一個反應器通過時間順序來完成(如SBR法)。A/O法是目前運用最廣泛的生物脫氮工藝,具有流程簡單,裝置少,勿需外加碳源,因此其建設費用和運行費用較低,但是容易受外界因素影響,出水水質不穩定。傳統SBR法具有結構簡單、處理效果好的特點,但由于其間歇進水、反應周期長,如果有脫氮要求時需外加碳源,因而制約其大規模、大范圍的應用。A/DAT-IAT工藝是SBR工藝繼ICEAS、CASS、CAST、IDEA發之后不斷完善發展起來的一種新工藝,它的出現受到廣大學者的重視。試驗證明A/DAT-IAT系統具有良好的生物脫氮能力和運行穩定。

      1 A/DAT-IAT系統介紹

      A/DAT-IAT系統由一個缺氧池、一個DAT池和一個IAT池三部分串聯組成(如圖1)。原污水通過粗、沉砂池等預處理設

      圖1  A/DAT-IAT試驗裝置示意圖

      1進水池 2進水泵  3攪拌器  4頭  5空壓機

      6出水泵    7出水池     8回流泵    9回流泵

      施后首先進入缺氧池,與DAT池回流硝化液混合并完成微生物反硝化反應,生成N2和N2O逸出了污水。缺氧池內不,只攪拌,使污泥保持懸浮狀態。隨后上面的污水進入主DAT池,DAT池連續,在供氧充足的條件下,污水中有機物和氨氮得到有效地降解。DAT池中的大部分混合液通過內循環回流至前端的缺氧池,回流比控制在100~500%范圍內,少部分混合液流入IAT池。IAT池間歇、間歇沉淀和間歇潷水,有機物和氨氮進一步降解。 IAT池中底部沉降的活性污泥大部分作為該池下個處理周期使用,一部分污泥用污泥泵連續打回DAT池作為DAT池的回流污泥,多余的剩余污泥引至污泥處理系統進行污泥處理。

      A/DAT-IAT系統實質由A/O法和SBR法串聯而成,具有兩者優點。A/DAT-IAT工藝與A/O法一樣連續進水,避免了進水控制繁瑣,提高了反應池的利用率,節約了成本,同時又與傳統SBR法一樣間歇,并根據原水水質水量變化來調整運行周期,使之處于最佳工況[4]。DAT池的硝化液通過內循環回流至缺氧池內完成反硝化反應,可以利用原污水中的有機物作為碳源,節約了外加碳源,同時反硝化是產堿反應,而硝化是耗堿反應,可以減少DAT池的堿投加量。IAT池可視為延時,溶解氧保持在0.5~1.5 mg/L范圍內,使該池形成了好氧、缺氧、厭氧環境,可以出現同步硝化和反硝化反應現象[5],有機物和氨氮進一步去除,出水水質較好。

      2 試驗裝置和方法

      2.1 試驗裝置

      試驗裝置如圖1所示,A/DAT-IAT為有機玻璃設備,整體尺寸為320mm×120mm×270mm,有效容積為9.6L,其中缺氧池為80mm×120mm×270mm,DAT池和IAT池分別為120mm×120mm×270mm。配水系統采用孔眼配水,前隔板在高度160mm處布置一排孔眼,共有8個φ8mm的孔眼,后隔板在高度30mm處布置一排孔眼,共有6個φ8mm的孔眼。

      反應器置于恒溫水浴中,保持溫度恒定。進水量、出水量以及回流比可以通過蠕動泵來控制大小。和出水的間隔時間利用時間微電腦開關來控制。

      2.2 試驗用水

      原水來自鎮江市某化工有限公司,其水質如表1。該廢水屬于高濃度氨氮廢水,且高鹽、多成分的難治理的廢水。該污水擬采用兩階段處理,第一階段超聲波預處理,第二階段生物脫氮處理。本試驗模擬第二階段生物處理,用葡萄糖和廢水稀釋液調節進水COD和氨氮濃度。

      2.3 分析方法

      氨氮采用鈉氏試劑分光光度法測定,COD采用重鉻酸鉀法測定,pH值采用玻璃電極法測定。

      3 結果與討論

      3.1 污泥培養和馴化

      本試驗的污泥取自學校玉帶河底泥,污泥呈黑色,含大量泥沙等無機物,活性極差。污泥首先在一個有效容積為10L的玻璃缸內培養,取1L底泥,加9L配制水,悶曝22h,靜置2h,以后每個周期排放6L廢水,然后加入6L配制水,連續運行了12天。污泥顏色由黑色逐漸變成淺黑色,沉淀時泥水界面由開始模糊逐漸變得邊緣清晰,鏡檢可以觀察到草履蟲、漫游蟲、裂口蟲、吸管蟲等。隨著生物相逐漸變好,預示菌種已培養出來,但污泥活性還不強,需要繼續培養。培養12天以后,每天運行兩個周期,10h,靜置2h,連續運行了20天?;钚晕勰郤V為21%,MLSS達到3500 mg/L,污泥的絮凝和沉淀性能良好,混合液靜置半小時,上清夜清澈透明,泥水界面清晰,沉淀污泥呈黃褐色,鏡檢有大量新型菌膠團,較為密實,鏡檢可以觀察倒許多活躍鐘蟲,說明了活性污泥培養成功。

      將活性污泥倒入A/DAT-IAT反應器中,A/DAT-IAT系統開始正常運行。IAT池反應周期為4h,其中2h,沉淀1h,排水及靜置1h。馴化初期進水COD濃度300mg/L,氨氮50mg/L,以后每隔1個星期提高COD和氨氮濃度一次,連續運行了3個月。在馴化結束時,COD濃度為600 mg/L,氨氮濃度120 mg/L,去除率分別達到94%和96%。

      3.2 氨氮進水濃度的影響

      進水流量0.6L/h,COD為600 mg/L,pH值7.6,不斷改變進水氨氮濃度,考察氨氮進水濃度對氨氮去除率的影響。由圖2可知,當氨氮濃度為150 mg/L,出水氨氮濃度低于 25 mg/L,可達到國家二級排放標準,說明A/DAT-IAT系統具有一定耐水質沖擊負荷的作用。當氨氮高于150 mg/L,出水水質明顯下降,分析脫氮效果下降主要的原因有兩個:一是游離態氨對微生物的抑制作用[6],隨著廢水氨氮濃度增加廢水中的游離氨濃度液也升高,微生物正常生理活動受到游離態氨的抑制作用;二是隨著氨氮濃度的增加,微生物繁殖也增多,DO的量和COD的量供應不能滿足微生物的需要,這時有必要提高DO或者COD供應量。氨氮濃度越低硝化降解越徹底,出水水質越好。

      圖2 進水氨氮濃度對氨氮去除的情況

      3.3 pH的影響

      進水COD濃度600 mg/L,氨氮濃度120 mg/L,流量0.6L/h,投加NaHCO3調節進水pH值,其處理效果見圖3。

      圖3 pH對氨氮去除的影響

      由圖3可以看出, pH值低于7.4或者高于8.0時,脫氮效果快速下降。pH值對氨氮去除率影響非常大,硝化細菌適宜的pH值為6.0~7.5,亞硝酸菌適宜的pH值為7.0~8.5,反應器pH小于6或者高于9.6時整個硝化反應受到抑制[7]。對于反硝化過程,當pH值低于6或高于9時,反硝化速率很快下降,當pH值為7.6左右時,反硝化處于最佳狀態,pH值過高,硝化細菌會受到抑制而影響反硝化的反硝化速率[8]。本試驗A/DAT-IAT系統在pH值7.4~7.8范圍內時取得最佳脫氮效果。

      3.4 碳氮比的影響

      保持進水氨氮濃度120 mg/L,進水量0.6L/h,pH值7.6,調節進水COD濃度,改變碳氮比,其處理效果見圖5。

      圖5 C/N比對氨氮去除率的影響 

      在活性污泥中,自養菌和異養菌的比例與污水的C/N比有關,氨氮除了為細胞提同化合成氮源外,還是硝化菌生長的能源。低C/N比的條件下,有利于自養硝化菌對低物和溶解氧的競爭,硝化細菌優勢生長;高C/N比導致廢水有機物負荷過高,活性污泥系統中的異養型好氧菌生長速度高,自養型硝化菌與異養型好氧菌在對氧的競爭中處于劣勢,使得硝化效果不理想。但是,并不是廢水C/N比越低越好,低C/N比限制了反硝化過程。理論上,C/N比大于2.86才能滿足反硝化作用對碳源的需要[9]。有文獻報道[]:在實際運行中應控制C/N比大于4.0,最好高于5.7。試驗表明,A/DAT-IAT系統在C/N比為6時能取得良好的脫氮效果,說明了控制C/N比是生物脫氮的一個重要因素。

      3.5 內回流比的影響

      內回流比(r)是A/DAT-IAT系統脫氮一個重要控制參數,它直接決定了脫氮效率。假設生物硝化在DAT池為100%,反硝化在缺氧池也為100%,不考慮IAT池脫氮的效果,即所有的TKN均被硝化成NO3-N,回流到缺氧池的所有NO3-N均被反硝化為N2,此時脫氮效率EDN[10]

      從上式可以看出來,r越大,系統脫氮效率越高,出水氨氮濃度越低。實際并不是如此,因為r越高,通過內回流自DAT池帶至缺氧池的溶解氧就越多,當溶解氧較高時,反硝化會受到干擾,使得脫氮效果下降。本試驗進行了內回流比為100%、200%,300%,400%,500%,600%六個工況的運行試驗,結果如表2。確定本試驗最佳內回流比為400%。

      3.6 污泥回流比的影響

      A/DAT-IAT系統在不同的反應池內為混合流,在時間上是推流,DAT池內的廢水連續不斷流入IAT池,使得DAT池污泥不斷流失,最后沒有污泥了。為了避免這種情況出現,必需設置回流泵,將IAT池內污泥回流至DAT池。本試驗分別進行了回流比為50%、100%、150%、200%、250%、300%、400%的試驗,試驗結果如表3所示。氨氮去除率隨著回流比增大開始升高后來降低,回流比為250%時氨氮去除率最高。當回流比過小時,缺氧池和DAT池內污泥量少,不能有效進行有機物和氨氮降解反應;當回流比過大時,IAT池與DAT池混合液氨氮濃度不存在濃度差,幾乎合并成為一個反應池。

      進水COD濃度600 mg/L,氨氮濃度120 mg/L,流量0.6L/h,pH值7.6,投加NaHCO3改變進水pH,其處理效果見圖4。

      圖4 溫度對氨氮去除的影響

      硝化細菌對溫度非常敏感,在5~35℃的范圍內能進行正常的生理代謝活動,并隨著溫度的升高,生物活性增大。而反硝化細菌對溫度不如硝化細菌敏感,但反硝化效果也會隨溫度變化而變化。

      4 結論

      1.A/DAT-IAT工藝實質是A/0法和SBR法結合,它具有兩者優點。不需外加碳源,出水水質好,運行成本低,是一個有效脫氮的新途徑。

      2.本試驗考察了進水水質對氨氮去除率的影響。試驗表明進水氨氮為120mg/L時,碳氮比為6,pH為7.6能取得良好脫氮效果。

      3.回流比對脫氮影響也非常大,


      【責任編輯:管理員 TEL:400-666-4470】

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