廢水硝化反硝化除氮試驗(yàn)

1、制藥廢水硝化 -反硝化除氮研究摘要含高濃度氮的制藥廢水經(jīng)好氧生化處理后，雖然出水的COD、 BOD5均可達(dá)到行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，但 TN 仍高達(dá)約 170mg/L。本研究在曝池中設(shè)置填料， 利用生物膜外層好氧、內(nèi)層缺氧厭氧的條件，使硝化 -反硝化脫氮在同一構(gòu)筑物 內(nèi)進(jìn)行， NH3-N 和 TN 去除率分別可達(dá)約有 90%和 70%。在本試驗(yàn)條件范內(nèi)， 溫 度越高，負(fù)荷越低，硝化和反硝化作用越完全， HN3-N 和 TN 去除率越高。關(guān)鍵詞制藥廢水 硝化 反硝化 生物除氮上海第六制藥廠，主要產(chǎn)品有抗生素甲砜霉素和抗消化系統(tǒng)潰瘍藥物雷尼替 丁等，生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水濃度高成分復(fù)雜， COD 為 1000

2、2000mg/L，BOD5 約 500mg/L ，硝基氮約 30mg/L，TN 約 300mg/L。目前，全廠混合廢水經(jīng)好氧生 化處理后， COD 和 BOD5 均可達(dá)到行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于廢水含氮量高，出水 TN 高達(dá) 170mg/L 左右，排入受納水體后會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化等一系列環(huán)境問(wèn)題。本研究采用生物硝化 -反硝化除氮新工藝，通過(guò)在曝氣池中設(shè)置填料，造成生 物膜外層好氧、內(nèi)層缺氧的微環(huán)境，使廢水中 NH3-N 在同一構(gòu)筑物內(nèi)被硝化反 硝化，轉(zhuǎn)化成分子 N2 逸出，從而達(dá)到脫氮目的。1 試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法1.1 試驗(yàn)裝置圖 1 試驗(yàn)裝置和示意圖1、高位槽 2、硝化 -反硝化曝氣池 3、沉淀

3、池 4、風(fēng)機(jī)生物硝化 -反硝化曝氣池用聚氯乙烯材料制成，池高、長(zhǎng)和寬分別為26cm、50cm和 30cm，有效容積為 30L。曝氣池被兩塊擋板等分地割成三段，每塊 擋板下部各有一孔，交叉擺放互相連通，曝氣池內(nèi)設(shè)置維綸軟性填料和曝氣 裝置，用氣泵充氣使曝氣池水中 DO 保持在 23mg/L。由于生物膜有一定厚 度，膜內(nèi)層環(huán)境處于缺養(yǎng)或厭氧狀態(tài)。試驗(yàn)用廢水置于高位槽中，水槽有效 容積為 200L。試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖 11.2 硝化菌的富集、培養(yǎng)和掛膜 以本廠生化處理裝置中的活性污泥作為菌種投放于本試驗(yàn)的曝氣池中， 以本 廠生化處理的出水為基質(zhì)（ COD 和 TN 分別為 200mg/L 和 170mg/

4、L 左右）， 考慮到其中殘存的有機(jī)物大多不可生物降解，且缺乏磷元素，故投加適量磷 酸二氫鉀及葡萄糖作為磷和碳源，按流量 25ml/min 連續(xù)進(jìn)水，水力停留時(shí) 間（ HRT）為 20h，水溫為（ 27± 1）。初期，出水 pH 和 TN無(wú)明顯降底， 連續(xù)運(yùn)行 3個(gè)月后，出水 PH明顯下降， NH3-N去除率穩(wěn)步上升至 70%以上， 可以認(rèn)為硝化菌的培養(yǎng)和掛膜已完成，可供做進(jìn)一部的試驗(yàn)。1.3 測(cè)定方法 按不同試驗(yàn)要求，定期測(cè)定進(jìn)出水的 BOD5、COD、NH3-N、NO2-N、NO3 -N 、Ar-NO2 （硝基苯類(lèi)化合物） 和 TKN，按水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法 2進(jìn)行（見(jiàn)表 1）。表

5、 1 水質(zhì)指標(biāo)及其分析方法水質(zhì)指標(biāo)分析方法BOD5標(biāo)準(zhǔn)稀釋法COD重鉻酸鉀法NO3 - N酚二磺酸光度法NO2 - NN（1-萘基）乙二胺光度法TKN納氏試劑光度法Ar-NO 2還原-偶氮光度法2 結(jié)果與討論2.1 溫度對(duì)除氮效果的影響以追加適量碳和磷源的本廠生化處理出水為試驗(yàn)進(jìn)水，流量為25ml/min ，HRT為 20h，通過(guò)改變進(jìn)水水溫且穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)周后考察溫度對(duì)除氮效果的影 響，其結(jié)果見(jiàn)表 2表 2 溫度對(duì)除氮效果的影響試驗(yàn)序號(hào)溫度進(jìn)水出水去除率 %CODBOD5Ar- NO2CODBOD 5Ar- NO2CODBOD5Ar-NO 2127±131315512.519116.1

6、1.9039.089.684.8227±133116031.217115.53.0148.890.390.6327±146519019.521519.32.5653.889.886.9420±131814613.417011.71.9646.592.085.4520±135815027.820312.22.5643.391.990.8620±146620117.625321.22.0045.789.588.6715±136815221.020516.22.3844.389.388.7815±140721125.821122.

7、52.1548.289.391.7915±14462168.7424823.61.2444.489.185.8試驗(yàn)序號(hào)進(jìn)水出水去除率 %NH3-NTNNH3-NTNNO 3-NNO 2- NNH3NTN112118010.260.20.314.7991.666.6211015712.054.30.415.0889.165.4310116910.258.50.324.9889.965.4411916430.284.20.217.8874.648.7511617532.286.10.318.0472.250.8613220033.790.20.447.9874.554.971181755

8、6.21070.3110.952.438.9812218659.01150.4511.551.638.2911518157.71180.5510.249.834.8本試驗(yàn)進(jìn)水來(lái)自本廠好氧活性污泥法生化處理后的出水，廢水中 TN 由 硝態(tài)氮、 氨氮和有機(jī)氮組成， TKN 為氨氮和有機(jī)氮之合， 由于本廠生化出水 （本試驗(yàn)進(jìn)水）中硝態(tài)氮（ NO2 - N 和 NO3 -N ）均為 0，所以本試驗(yàn)進(jìn)水的 TKN等于 TN；氨氮較高，均在 100mg/l 以上；有機(jī)氮主要由硝基苯類(lèi)化合物 組成。從表 2 可以看出，溫度對(duì)生物除氮效果的影響很大， 當(dāng)水溫從 27降至 15時(shí)， NH3-N 去除率從約 90

9、%降至約 50%，TN去除率從 65%降至 36%左右， 同時(shí) NO2 -N 的累積有所增加；在溫度變化時(shí)， COD的去除率均保持在 40% 50%，BOD5 的去除率也均在 90%左右。這表明在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，溫度的變化對(duì) 有機(jī)物的去除率無(wú)明顯影響。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水溫降低除氮效果下降時(shí)，適當(dāng)減小進(jìn)水流量可提高除氮效果。表3為水溫降至 15和20、流量減至 16ml/min 時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果 .表 3 水溫 15和 20、流量 16ml/min 時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)溫度進(jìn)水出水去除率 %CODNH3-NTNCODNH3-NNO3- NNO 2- NTNCODNH3-NTN1020±14651

10、3219020219.70.553.1658.256.685.169.41120±145714120219621.50.654.1160.457.184.870.11215±143513120718730.20.498.8681.157.076.960.81315±144512819319232.90.447.6680.556.974.358.3對(duì)比表 2 和表 3 中溫度 15時(shí)的數(shù)據(jù)可見(jiàn)，進(jìn)水流量由 25ml/min （即 HRT 由20h增至 31h）時(shí)， NH3- N去除率由約 50%提高至約 75%，TN 去除率由 36%提高至約 60%。2.2 COD

11、 負(fù)荷對(duì)除氮效果的影響通過(guò)改變進(jìn)水 COD來(lái)改變系統(tǒng)的容積負(fù)荷， 考察COD負(fù)荷對(duì)除氮效果的影 響。試驗(yàn)中進(jìn)水流量為 25ml/min,HRT 為 20h，溫度為 27±1其他條件不變，4結(jié)果見(jiàn)表 4表 4 COD 負(fù)荷對(duì)除氮效果的影響試驗(yàn)COD 容積負(fù)進(jìn)水出水去除率 %序號(hào)荷 kg/m3dCODNH3-NTNNH3-NNO3- NNO2- NTNNH3-NTN141.2285012018033.60.468.1690.672.049.7150.9667011716825.70.564.1872.178.057.1160.6545011017015.20.333.1556.186.2

12、67.0170.4632011517612.20.343.0953.289.469.8從表 4可見(jiàn)，隨著 COD負(fù)荷的降低，硝化及反硝化速率提高， NH3-N和 TN濃度逐漸降低。2.3pH 對(duì)除氮效果的影響考察進(jìn)水 pH 的變化對(duì)除氮效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表 5。試驗(yàn)中進(jìn)水流量 為 25ml/min，HRT為 20h，溫度為 25±2，其他條件不變。硝化菌對(duì) pH 很敏感，亞消化菌和消化菌均在 pH7.58.0 時(shí)活性最強(qiáng)， 超出該 pH 范圍其活性便會(huì)下降。 表 5 表明，pH 是影響硝化和反硝化速率的 一個(gè)重要因素，當(dāng)進(jìn)水 pH 在 8.0 時(shí)硝化及反硝化除氮效果最佳。表 5 pH

13、 對(duì)除氮效果的影響試驗(yàn)序號(hào)進(jìn)水出水去除率 %pHNH3- NTNNH3-NNO3- NNO 2-NTNNH3-NTN186.012318876.30.2512.213138.030.3196.411817668.40.3314.012542.029.0207.011618045.40.453.9810160.944.9217.511319025.80.414.1570.577.262.9228.011718610.20.433.4658.491.368.6239.012419035.50.335.8196.271.449.42410.013320060.20.3114.212054.740.03 結(jié)論3.1 采用內(nèi)置填料的硝化 - 反硝化工藝處理含氮的制藥廢水， 利用填料上生物膜內(nèi) 外層 DO 不同及硝化菌、反硝化菌生態(tài)位的不同，創(chuàng)造了局部好氧硝化、局 部缺氧反硝化的生物脫氮的微環(huán)境。本試驗(yàn)證實(shí)了此類(lèi)生物除氮新工藝在制 藥廢水治理中的有效性， 在適宜的條件下 NH3-N和 TN去除率分別可達(dá) 90% 至 70%左右。3.2在本試驗(yàn)條件