SMSBR反應器去除焦化廢水中的氨氮

1、SMSBR反響器去除焦化廢水中的氨氮摘要：采用浸沒式膜生物反響器(SSBR)處理焦化廢水的試驗結(jié)果說明：膜的截留作用可使硝化菌在反響器內(nèi)富集而有利于進步系統(tǒng)的硝化才能，其去除氨氮的最高負荷為0.19kg/(3d)，出水氨氮1g/L(去除率為99%)；泥齡長可能使微生物的代謝產(chǎn)物或其他大分子物質(zhì)積累，從而抑制硝酸鹽細菌的活性，導致N2-積累而有利于短程脫氮的進展，但泥齡過長也會影響亞硝酸鹽細菌的活性，從而影響對氨氮的處理效果。整個系統(tǒng)的硝化效果主要受溫度、pH值、D、沖擊負荷等因素的影響。關(guān)鍵詞：SSBR焦化廢水硝化N2-積累短程脫氮UsefSSBRfrRevalfAniaNitrgenfrke

2、asteaterAbstrat：Asubergedebranesequeningbathbireatrasusedttreatkeasteater.Lngrunningperfraneshedthatduettheebraneintereptin,thenitrbaterisenrihedinreatrintheinterestfiprvingthenitrifiatinrate;theaxiuanianitrgenladinganbe0.19kg/(3d)itheffluentanianitrgen1g/L(revalrate99%).Lngsludgeretentintieayresult

3、intheauulatinfetabliprdutsandhighleularaterials,andthusinhibitingativityfnitratebateria(nitrbater)andausingauulatinfN2-,hihisbenefiialttherunningfshrt-utdenitrifiatin.Hever,tlngretentintieillaffettheativityfnitritebateria(nitrsnas),detrientaltthetreatenteffetfanianitrgen.Thenitrifiatineffetinthehles

4、ysteisainlyinfluenedbyteperature,pH,D,andshklading.Keyrds:SSBR;keasteater;nitrifiatin;N2-auulatin;shrt-utdenitrifiatin焦化廢水含氮量高且含有大量有毒和難降解物質(zhì)，假設采用傳統(tǒng)生物處理工藝不但流程較長，處理效果也較難到達要求，而膜生物反響器通過膜別離強化了生物處理效果，克制了傳統(tǒng)工藝的弊端1。HJ由于膜的截留作用使微生物不會隨出水流失，同時大分子難降解物質(zhì)和微生物的代謝產(chǎn)物也被保存在反響器內(nèi)，其中有些物質(zhì)可能對微生物的生理活動產(chǎn)生一定影響，使得膜生物反響器在去除氨氮的過程中具有不

5、同于普通活性污泥法的特點。1試驗材料和方法1.1裝置及材料膜生物反響器裝置如圖1所示。反響器容積為15L，膜組件采用PVDF中空纖維微濾膜，孔徑為0.15，膜面積為0.222。1.2運行條件生物反響器的運行分為兩階段：第一階段(1999年9月27日2000年8月1日)按缺氧好氧方式運行，周期為24h，其中缺氧進水為6h、曝氣反響為15h、膜排水為2h(排水量為11L)、閑置為1h；第二階段(2000年8月2日2000年9月23日)按缺氧好氧方式運行(9月2日9月23日排水量減為8L)，周期仍為24h，即缺氧進水為3.5h、曝氣為15h、缺氧攪拌為3.5h、曝氣排水為2h(或缺氧進水為3h、曝氣

6、為15h、缺氧攪拌為4.5h、曝氣排水為1.5h)。出水由蠕動泵經(jīng)膜排出，蠕動泵每抽吸10in那么間歇5in，通過膜組件下部曝氣產(chǎn)生的水流剪切作用同時輔以膜組件的垂直運動來控制由于膜污染引起的通量衰減。試驗期間根本沒有排泥，污泥增長緩慢，經(jīng)核算泥齡為600d。1.3原水水質(zhì)原水為上海焦化廠初沉池出水，其氨氮含量為61.5270g/L。1.4分析方法D：快速法；氨氮：滴定法；N3-N：紫外分光光度法；N2-N：萘胺光度法。2結(jié)果與分析2.1污泥培養(yǎng)及反響器啟動1999年8月19日取寶鋼焦化廠的回流污泥(LSS=3338g/L)作為接種污泥，在18L的容器中進展馴化。馴化期內(nèi)按SBR工藝運行(進水

7、為6h、曝氣為16h、沉淀排水為2h、排水量為8L)。將上海焦化廠調(diào)節(jié)池出水用自來水按11稀釋(D約為570g/L)作為進水，4d后稀釋比例變?yōu)?1(D約為780g/L)，再經(jīng)4d后變?yōu)?1，到8月30日直接用原水(D約為1150g/L)作為進水。9月26日將污泥經(jīng)沉淀濃縮后移入15L的反響器，同時開場用膜排水(排水量變?yōu)?1L)。2.2系統(tǒng)的硝化效果運行初期在保證一定溫度、pH值、D的條件下，進水氨氮240g/L時的出水氨氮均為5g/L以下，到達了很好的氨氮去除效果。春季硝化啟動后系統(tǒng)進、出水氨氮的變化見圖2，相應的污泥負荷與污泥濃度的變化見圖3。由于采用了膜生物反響器，系統(tǒng)的硝化具有以下幾

8、方面的特點：強化了對氨氮的去除運行初期微生物代謝產(chǎn)物的積累比擬少，微生物的活性尚未受到影響，此時系統(tǒng)具有較高的處理效率，以氨氮去除計算的容積負荷最高可達0.19kg/(3d)，而出水氨氮1g/L，對氨氮的去除率為99.9%；假設采用A/A/工藝處理水質(zhì)相似的廢水，當進水氨氮負荷0.1kg/(3d)時才能保證出水氨氮10g/L，而氨氮負荷0.18kg/(3d)時，出水氨氮40g/L，去除率降至50%以下。采用膜生物反響器可以獲得很好的氨氮去除效果的原因在于：在反響器內(nèi)保持了較高的污泥濃度，降低了F/值，減弱了異養(yǎng)菌對D的競爭，有利于硝化反響的進展；反響器內(nèi)微生物絮體較活性污泥法的細碎，污泥呈分散

9、生長，有利于氧的傳質(zhì)；膜的截留作用使微生物不會隨出水流失，硝化菌得以在反響器內(nèi)富集成為優(yōu)勢菌種，使氨氮的轉(zhuǎn)化更為徹底。短程脫氮反響器運行初期未受溫度影響時，進水氨氮根本轉(zhuǎn)化為N3-N而無N2-N的積累。經(jīng)過冬季運行后硝化作用完全受到抑制，次年5月溫度上升至23后硝化作用迅速啟動，出水氨氮在5d內(nèi)降至1g/L以下，其主要轉(zhuǎn)化產(chǎn)物為N2-N，而N3-N的濃度一直保持在較低程度(大局部時間在10g/L以下)。各個時期硝化效果的比擬見表1。表1硝化效果的比照工程運行初期硝化恢復后2000年5月15日2000年8月1日2000年8月2日2000年9月23日氨氮進水247.296.2(151)68.0(1

10、00)121.8(175.0)121.4*(164.6)出水11111.31出水N2-N1.9100.386.459.614.1*出水N3-N198.68.53.66.84.6*注：括號內(nèi)為凱氏氮；“*表示在反硝化階段投加碳源，進水量由11L減為8L。氨氮N2-N2的反響過程通常稱為短程脫氮，它防止了硝化時N2-被轉(zhuǎn)化為N3-，反硝化時又被復原為N2-的無效循環(huán)，理論上可以節(jié)省40%的碳源和25%的供氣量2，而且根據(jù).Bae等的研究也說明由N2-進展的反硝化速率是由N3-開場的反硝化的4.3倍，硝化停留在N2-N階段有利于反硝化的進展。但是，過長的泥齡也會影響亞硝酸鹽細菌的活性，導致對氨氮的去

11、除效果變差，影響系統(tǒng)整體的脫氮效果，這說明硝酸鹽細菌的活性已經(jīng)受到了影響。是否可以通過控制排泥量使代謝產(chǎn)物的積累濃度保持在僅影響硝酸鹽細菌的范圍內(nèi)，使反響停留在N2-N階段而又不影響氨氮的轉(zhuǎn)化率那么有待進一步研究。2.3影響硝化效果的因素沖擊負荷由圖2、3可知，當進水氨氮濃度突然升高時，系統(tǒng)對氨氮的去除效果明顯下降，污泥負荷甚至出現(xiàn)負值(這是因為異養(yǎng)菌受沖擊負荷影響比硝化菌小，進水中的有機氮繼續(xù)被異養(yǎng)菌轉(zhuǎn)化為氨氮，從而使出水氨氮高于進水)，需要經(jīng)過一段時間(5d以上)才能恢復。系統(tǒng)耐沖擊負荷的才能較差與泥齡過長有關(guān)。膜生物反響器內(nèi)微生物多數(shù)呈分散生長，比傳統(tǒng)活性污泥法中污泥絮體內(nèi)集中生長的微生

12、物抗沖擊負荷的才能要差。pH值系統(tǒng)對氨氮的處理效果與出水pH值親密相關(guān)。進水氨氮為122g/L左右時出水氨氮濃度與pH值的關(guān)系見圖4。當pH8.1時出水氨氮才能降至10g/L左右。同時發(fā)現(xiàn)進水氨氮濃度越大，在保證處理效果的前提下出水pH值會越高(見表2)。試驗中還發(fā)現(xiàn)，pH值對硝化的影響是暫時的。表2進、出水氨氮和出水pH值進水氨氮(g/L)65.272.891.3117.3121.8出水氨氮(g/L)0.70.230.81211.3出水pH值6.627.777.548.128.15溫度運行初期水溫20時根本保持了良好的硝化效果。由于硝酸鹽細菌對溫度變化比亞硝酸鹽細菌敏感，溫度小幅降低將首先影

13、響硝酸鹽細菌，使N2-N積累，但氨氮去除率未受大的影響；當溫度持續(xù)降低時(低于20)亞硝酸鹽細菌也受到影響，氨氮的去除率也逐漸減小直至硝化作用完全停頓。當溫度上升至23時硝化作用開場恢復，并且出水氨氮迅速降至1g/L以下，N2-N持續(xù)積累。D試驗中保持D3g/L，滿足通常的硝化反響D2g/L的要求1。6月23日由于曝氣設備故障而又未及時發(fā)現(xiàn)致使系統(tǒng)D1g/L，出水硝化效果明顯變差，氨氮去除率從99%降至32%。到6月27日修復曝氣設備后由于硝化作用增強而加堿量缺乏，使出水pH值偏低，導致出水水質(zhì)仍不能很快恢復，直到8月2日才恢復到98%的氨氮去除率。微生物活性由表1可以看出，系統(tǒng)運行初期進水氨

14、氮為240g/L左右，在未受到?jīng)_擊負荷、溫度和pH值的影響時氨氮去除率99%，硝化效果良好；運行300d(2000年7月)以后，當系統(tǒng)進水氨氮為120g/L時出水氨氮為10g/L左右，而且出水中多為N2-N。這是因為運行初期微生物活性較高，隨著運行時間的增加和污泥濃度的升高，死亡后的細胞殘留物和微生物代謝產(chǎn)物在反響器內(nèi)的濃度逐漸積累升高，而這些物質(zhì)大局部為高分子物質(zhì)，在反響器內(nèi)積累到一定程度就會對硝化產(chǎn)生抑制。由于硝酸鹽細菌對環(huán)境比亞硝酸鹽細菌敏感，因此硝酸鹽細菌的活性幾乎完全被抑制，出水中N3-N含量很低，從氨氮的去除情況來看，亞硝酸鹽細菌也受到了影響。3結(jié)論通過膜將硝化菌截留于系統(tǒng)內(nèi)有利于進步硝化效果，在不受系統(tǒng)代謝產(chǎn)物的影響和適宜的條件下，去除氨氮的容積負荷最高可達0.19kg/(3d)，而出水氨氮1g/L，氨氮去除率為99.9%。系統(tǒng)硝化效果受溫度、pH值、D2的影響。溫度小幅降低首先影響硝酸鹽細菌，使N2-N積累，但氨氮去除率未受大的影響；當溫度持續(xù)降低時(低于20)氨氮的去除受到影響；pH值對系統(tǒng)的影響是暫時的