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高氨氮渗滤液处理硝化-反硝化研究

来源: 作者: 发布时间:2013-09-17  

厌氧氨氧化是近几年流行的一种生物化学反应,其以亚硝酸盐或硝酸盐为电子受体、以氨为电子共体完成生物脱氮过程。其优点是节省了传统生物反硝化的碳源和氨氮氧化对氧气的消耗。这一优势对于高氨氮废水显得由为重要,垃圾渗滤液即是一种高氨氮低碳氮比废水,在其处理过程中存在自由氨氨及亚硝酸盐抑制等问题,采用厌氧氨氧化技术可以在一定程度上缓解这些问题。

1研究方法

1.1渗滤液原水水质
  试验用渗滤液取自北京某生活垃圾填埋场,COD浓度1145-1472mg/L, BOD568-115mg/L, NH4+-N1129-1210mg/L, 总氮为1611-1555mg/L, pH8-8.2, 碱度7770-15331mg/L.
2.2
试验流程与设备

试验装置由渗滤液进水槽、进水泵、厌氧流化床、缺氧池、曝气池、沉淀池,回流泵、温度控制器、pH在线检测系统组成。内循环厌氧流化床和曝气池设计有效容积均为40L, 厌氧流化床内装颗粒活性炭为填料。厌氧流化床的工作温度为35,曝气池的工作温度为20

1.2分析方法

CODCr: 重铬酸钾法;NH4+-N:纳试剂比色法;NO3--N: 紫外分光光度法;NO2--N: N-萘基-乙二胺比色法;SS: 重量法;总氮:过硫酸钾紫外分光光度法;DO: 溶解氧测定仪;总碱度:电位滴定法。

2 结果与讨论

2.1 普通A2/O流程试验

试验用渗滤液属于典型的晚期渗滤液,主要处理对象是氨氮和总氮,出水氨氮浓度为259mg/L。总氮去除率仅为9%。出水NO3--N浓度下降;NO2--N浓度进一步上升,平均值高达823mg/L。表明Nitrobacter受高浓度到NO2--N的抑制,亚硝酸反硝化反应也很少进行。根据Narkis 等人1979年的研究表明,低碳/氮比也是反硝化过程亚硝酸积累的重要原因。可以认为这里的亚硝酸积累主要是由于低碳/氮比造成的。
2.2
厌氧氨氧化A2/O流程试验

普通A2/O流程对于碳/氮比极低的渗滤液的处理存在严重的亚硝酸积累问题,从而使硝化反应及反硝化反应受到抑制,出水氨氮浓度和亚硝酸浓度很高,总氮去除率很低。

329日开始厌氧氨氧化流程试验,前7天,进水流量仍为26 l/d,出水回流比为1;考虑保持厌氧流化床较大的水力停留时间。进水流量为16 l/d,出水回流比为0.25。试验开始后,好氧出水氨氮浓度开始从普通A2/O流程试验阶段的339mg/L逐步下降,到424日好氧出水氨氮浓度降至6.7mg/L。好氧出水硝态氮浓度在试验过程中逐步增加,从试验开始329日的0.0mg/L增加到428日的794mg/L;厌氧流化床出水硝态氮浓度增加到146mg/L(12),之后又逐渐下降,到28日为72mg/L。好氧出水亚硝态氮从329日试验开始的849mg/L逐渐下降到428日的5.6mg/L。厌氧出水亚硝态氮从试验开始后的546mg/L,逐渐下降到428日的0.03mg/L。表明厌氧流化床逐步适应了出水回流,使系统出水的氨氮浓度和亚硝态氮浓度降了下来,亚硝酸盐先于硝酸盐被厌氧氨氧化过程利用。

系统在417日以后基本进入稳定状态。系统达到稳态后的平均运行数据见表1。整个系统的总氮去除率为27%,比普通A2/O提高15%;缺氧-好氧部分的总氮去除率为13%,比普通A2/O提高约5%。系统氨氮去除率达95%,比普通A2/O提高18%

根据表1的系统稳态平均数据进行对厌氧流化床的进出水进行氨氮、NO3--NNO2--N进行物料衡算结果为,若没有厌氧氨氧化作用,厌氧流化床出水的氨氮、NO3--NNO2--N浓度分别应为914mg/L148mg/L81mg/L,与实际检测到的平均值的差分别为87mg/L25mg/L78mg/L。由此可以得出氨氮、NO3--NNO2--N的消耗速率分别为43.5mg/l/d12.5mg/L39mg/l/d。而NO3--N+NO2--N的消耗速率为51.5mg/l/d,略大于氨氮的消耗速率,但很接近。据此,可以认为在厌氧流化床中发生了厌氧氨氧化反应。

2 厌氧氨氧化A2/O流程稳态平均运行数据

参数

进水

厌氧出水

缺氧出水

好氧出水

总去除率(%)

污泥负荷(1/d)

说明

COD(mg/l)

1372

1346

1181

945

31

 

平均溶解氧浓度1.34mg/l
污泥沉降比45
污泥浓度6093mg/l
污泥指数73
ΔCOD/
厌氧氨氮比值0.47
ΔCOD/ΔTN
比值=2.44/1.05

COD负荷(kg/m3/d)

0.55

0.39

 

 

 

0.064

BOD5

115

167

 

 

 

 

BOD5负荷(kg/m3/d)

0.05

0.05

 

 

 

0.008

氨氮(mg/l)

1129

827

200

57

95

 

氨氮负荷(kg/m3/d)

0.25

0.04

 

 

 

 

总氮(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

 

 

碱度(mg/l)

7770

5866

639

406

 

 

3 结论

1)利用好氧出水回流到厌氧流化床可以建立厌氧氨氧化过程,厌氧氨氧化流程可以防止低碳/氮比渗滤液的硝化/反硝化过程中亚硝酸盐积累,消除对硝化/反硝化的抑制作用,降低出水亚硝态氮和氨氮浓度,并可提高系统对总氮去除率。

2)厌氧氨氧化可使A2/O系统的总氮去除率提高15%以上。

 
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