酒泉社區(qū)衛(wèi)生廢水綜合處理設(shè)備-酒泉儀表網(wǎng)

與傳統(tǒng)脫氮工藝相比, 厭氧氨氧化工藝節(jié)省了62.5%曝氣量、脫氮途徑短、無(wú)需外加碳源、溫室氣體產(chǎn)量低, 成為目前前景的污水脫氮工藝.

　　厭氧氨氧化菌適合處理高溫、高氨氮污水, 而城市生活污水是典型的低溫、低氨氮水質(zhì), 如何將厭氧氨氧化工藝應(yīng)用于市政污水處理廠是*以來(lái)的難點(diǎn).在國(guó)外, 厭氧氨氧化工藝已成功應(yīng)用于污水處理廠中, 以處理垃圾滲濾液、消化上清液、養(yǎng)殖業(yè)廢水等高氨氮廢水, 而市政污水處理廠厭氧氨氧化工藝的研究仍處于小試階段.國(guó)內(nèi), 厭氧氨氧化工藝主要局限于實(shí)驗(yàn)室研究, 在實(shí)際污水處理廠中*運(yùn)行厭氧氨氧化工藝的報(bào)道鮮見(jiàn).

　　常溫低氨氮環(huán)境中, 厭氧氨氧化工藝處理負(fù)荷低.通常認(rèn)為, 常溫馴化可以使厭氧氨氧化菌逐步適應(yīng)低溫環(huán)境.前人的研究在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行, 以人工配水為基質(zhì), 氨氮濃度為100~350 mg ·L-1, 運(yùn)行溫度為18~25℃, 且馴化時(shí)間較短.而實(shí)際生活污水成分復(fù)雜, 亞硝化后的生活污水氨氮濃度為10~25 mg ·L-1, 水溫為10~24℃.因此, 在市政污水處理廠中, 研究*常低溫馴化對(duì)厭氧氨氧化菌的影響有著重大的意義.

　　基于此, 本研究在污水處理廠中, 將A/O除磷和亞硝化工藝串聯(lián)作為預(yù)處理工藝, 以預(yù)處理后的生活污水為基質(zhì), 啟動(dòng)并*運(yùn)行厭氧氨氧化工藝的小試, 分析*運(yùn)行過(guò)程中厭氧氨氧化菌的活性.

　　1 材料與方法 1.1 試驗(yàn)裝置

　　試驗(yàn)采用上向流生物濾柱反應(yīng)器(圖 1).裝置由有機(jī)玻璃制成, 內(nèi)徑20 cm, 承托層裝填5 cm, 濾料裝填45 cm, 反應(yīng)器有效容積為18 L.承托層采用粒徑為4~8 mm的礫石填料, 濾料為直徑5~10 mm的黑色火山巖.zui下端取樣口距濾柱底部10 cm, 由下向上每隔25 cm設(shè)置一個(gè)取樣口.反應(yīng)器底部設(shè)曝氣裝置以進(jìn)行反沖洗, 外部纏繞黑色保溫棉以避光和保溫.

　1.2 試驗(yàn)用水和接種污泥

　　將A/O除磷和亞硝化工藝串聯(lián)作為預(yù)處理工藝, 以預(yù)處理后的生活污水為厭氧氨氧化工藝的基質(zhì), 具體水質(zhì)指標(biāo)如表 1所示.

　反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)接種4 L厭氧氨氧化絮狀污泥, 污泥濃度為2 200 mg ·L-1.厭氧氨氧化絮狀污泥來(lái)自于穩(wěn)定運(yùn)行的厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器, SBR反應(yīng)器總氮去除率穩(wěn)定在85%左右, 總氮去除負(fù)荷為0.5 kg ·(m3 ·d)-1.

　　1.3 運(yùn)行參數(shù)

　　整個(gè)運(yùn)行階段, 進(jìn)水基質(zhì)及濾速保持不變, 運(yùn)行所處的季節(jié)及進(jìn)水溫度如表 2所示.

　　1.4 化學(xué)分析方法及反應(yīng)速率的測(cè)定

　　水樣分析中NH4+-N測(cè)定采用納氏試劑光度法, NO2--N采用N-(1-萘基)乙二胺光度法, NO3--N采用紫外分光光度法, COD采用快速測(cè)定儀, DO、pH和水溫通過(guò)WTW便攜測(cè)定儀測(cè)定, 其余水質(zhì)指標(biāo)的分析方法均采用國(guó)標(biāo)方法.

　　反應(yīng)速率的測(cè)定：從反應(yīng)器中取濾料, 刮下生物膜, 放入2個(gè)燒杯中, 分別測(cè)定30℃和15℃時(shí)的厭氧氨氧化反應(yīng)速率, 代表高溫厭氧氨氧化速率和低溫厭氧氨氧化速率.燒杯設(shè)置機(jī)械攪拌, 氨氮和亞硝氮基質(zhì)濃度為50 mg ·L-1, 使堿度與氨氮之比為5, pH為7.6~8.0, 整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中水中DO維持在0.3 mg ·L-1以下.

　　2 結(jié)果與分析 2.1 厭氧氨氧化濾柱的啟動(dòng)

　　春季進(jìn)行厭氧氨氧化工藝的啟動(dòng).反應(yīng)器裝填火山巖填料后, 接種3.5 L污泥濃度為2 200 mg ·L-1的厭氧氨氧化絮狀污泥進(jìn)行掛膜.掛膜階段, 采用較低的水力負(fù)荷以減小對(duì)濾料表面微生物的沖擊, 濾速定為0.10 m ·h-1.同時(shí), 反應(yīng)器出水進(jìn)行收集并循環(huán)進(jìn)水, 以減少厭氧氨氧化菌的流失.運(yùn)行5 d后, 出水SS濃度小于20 mg ·L-1, 表明厭氧氨氧化菌已基本被截留在反應(yīng)器中.此時(shí)反應(yīng)器改為連續(xù)進(jìn)水出水, 濾速提高到0.15 m ·h-1, HRT為3.3 h.

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　連續(xù)運(yùn)行階段反應(yīng)器氨氮, 亞硝氮和硝氮變化如圖 2所示, 進(jìn)水溫度及總氮去除率如圖 3所示.為了研究脫氮途徑, 引入?yún)捬醢毖趸磻?yīng)方程式, 如式(1)所示.厭氧氨氧化菌按1 :1.32的比例消耗氨氮和亞硝氮.厭氧氨氧化工藝生成的氮?dú)饬颗c硝氮量之比為8, 該值稱(chēng)為特征比.

　　反應(yīng)器改為連續(xù)進(jìn)水出水的第1 d, 總氮去除率為13.8%.但亞硝氮氨氮消耗比為1.41, 特征比為28.17, 不滿(mǎn)足厭氧氨氧化方程式.分析其原因, 可能是由于火山巖填料對(duì)基質(zhì)的吸附作用.隨著吸附達(dá)到飽和, 總氮去除率明顯降低, 第4 d時(shí), 總氮去除率由13.8%降低到5.2%.反應(yīng)器繼續(xù)運(yùn)行, 氨氮和亞硝氮去除效果逐漸提高, 出水硝氮濃度逐步增加.第109 d時(shí), 連續(xù)15 d氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于70%, 亞硝氮氨氮消耗比穩(wěn)定在1.17~1.26, 特征比穩(wěn)定在8.76~10.21, 符合厭氧氨氧化反應(yīng)方程式, 表明上向流厭氧氨氧化生物濾柱啟動(dòng)成功.

　　Zekker等在20℃條件下以發(fā)酵廠高氨氮污水為基質(zhì), 歷時(shí)186 d成功啟動(dòng)厭氧氨氧化工藝.進(jìn)水溫度20~25℃, 氨氮和亞硝氮基質(zhì)濃度為30~50 mg ·L-1, Bao等在224 d啟動(dòng)厭氧氨氧化生物濾柱. Zhang等以含25~35 mg ·L-1氨氮和亞硝氮的配水為基質(zhì), 23℃條件下90 d成功啟動(dòng)厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器.與前人研究成果相比, 本試驗(yàn)以更低濃度的實(shí)際生活污水為基質(zhì), 在15.1~21.9℃的條件下, 成功啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器, 較前人的研究成果有所進(jìn)步.

　　2.2 厭氧氨氧化濾柱的低溫運(yùn)行

　　第153~244 d時(shí), 反應(yīng)器在秋季運(yùn)行, 進(jìn)水溫度為12.6~18.9℃.溫度在14℃以上時(shí), 反應(yīng)器氨氮、亞硝氮去除率大于95%, 溫度小于14℃時(shí), 氨氮和亞氮去除率明顯降低.第245 d, 反應(yīng)器運(yùn)行進(jìn)入冬季, 進(jìn)水溫度為10.2~14.3℃.由圖 3可知, 反應(yīng)器總氮去除率與進(jìn)水溫度密切相關(guān).進(jìn)水溫度在10~12℃時(shí), 總氮去除率為25%~60%.進(jìn)水溫度為12~14℃時(shí), 總氮去除率為55%~75%.第245~334 d, 反應(yīng)器zui大出水總氮濃度為30.1 mg ·L-1, 平均總氮去除率為54.3%.

　　為了避免生物膜過(guò)度增殖導(dǎo)致濾柱堵塞, 第461 d對(duì)濾柱進(jìn)行反沖洗.反沖洗時(shí), 采用較大的水力負(fù)荷以達(dá)到削減生物膜厚度的目的.以氣水聯(lián)合的方式進(jìn)行反沖洗, 氣水比為3, 水沖強(qiáng)度為2.0 L ·(s ·m2)-1, 反沖洗時(shí)間為3 min.反沖洗后, 氨氮去除率從98.6%降低到59.7%, 亞硝氮去除率從97.3%降低為57.2%, 總氮去除率由78.4%降為48.1%.運(yùn)行8 d后, 氨氮去除率恢復(fù)至90%以上, 總氮去除率提高到71%.相比于其他生物膜, 本試驗(yàn)厭氧氨氧化生物膜反沖洗后恢復(fù)速度較快.有研究表明, 成熟的厭氧氨氧化菌生物膜結(jié)構(gòu)緊湊, 分泌較多的胞外多聚物, 對(duì)水力負(fù)荷沖擊的抵抗能力強(qiáng), 因此成熟厭氧氨氧化生物膜受反沖洗影響較小.

　　第510~604 d, 運(yùn)行季節(jié)為秋季, 進(jìn)水溫度為13.2~19.6℃, 反應(yīng)器氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于75%.相比于去年同期水平, 進(jìn)水溫度在14℃以下時(shí), 依然有著良好的處理效果.第605 d, 運(yùn)行再次進(jìn)入冬季, 進(jìn)水溫度為10.1~14.7℃.進(jìn)水溫度在10~12℃時(shí), 總氮去除率為50%~65%.進(jìn)水溫度為12~14℃時(shí), 總氮去除率為70~80%.第605~695 d, 反應(yīng)器zui大出水總氮濃度為19.7 mg ·L-1, 平均總氮去除率為69.7%.總氮去除率比去年同期相比增長(zhǎng)了29%, 總氮去除負(fù)荷增長(zhǎng)率為23%.

　　Guillén等通過(guò)1 048 d的低溫馴化, 提高了低溫厭氧氨氧化工藝的處理效果. Trojanowicz等從低溫馴化3 a的厭氧氨氧化反應(yīng)器中取泥, 在低溫時(shí)成功啟動(dòng)反應(yīng)器并取得了良好的處理效果.前人的研究主要表明, *的低溫馴化可以提高低溫厭氧氨氧化菌活性, 但對(duì)于*馴化對(duì)厭氧氨氧化活性提高并未定量化.在本試驗(yàn)中, 從第245~334 d到第605~695 d, 歷時(shí)1 a, 總氮去除負(fù)荷增長(zhǎng)率為23%, *低溫馴化明顯地提高了反應(yīng)器低溫處理效果.

　　2.3 生物學(xué)特性研究

　　每個(gè)季節(jié)從反應(yīng)器中取出濾料, 測(cè)定濾料生物量及反應(yīng)速率, 結(jié)果如圖 5所示.生物量單位以VSS/濾料計(jì), 為mg ·g-1.

　　第55~148 d, 進(jìn)水溫度為16.5~21.9℃, 反應(yīng)器生物量從5.08 mg ·g-1增長(zhǎng)到9.61 mg ·g-1, 增長(zhǎng)幅度較大.第230~298 d, 進(jìn)水溫度為10.2~13.8℃, 生物量由10.20 mg ·g-1提高為11.38 mg ·g-1, 低溫環(huán)境中生物量增長(zhǎng)速度較慢, 表明溫度對(duì)厭氧氨氧化菌生物膜的增長(zhǎng)有較大影響.第461 d濾柱進(jìn)行反沖洗, 生物量從14.96 mg ·g-1降低至8.01 mg ·g-1, 反沖洗可以有效地剪切生物膜,

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(1)絮凝法。絮凝處理是含油廢水處理中常見(jiàn)的方法，并常與氣浮法聯(lián)合使用。常用的無(wú)機(jī)絮凝劑是鋁鹽和鐵鹽，近年來(lái)出現(xiàn)的無(wú)機(jī)高分子凝聚劑(如聚硫酸鐵、聚氯化鋁等)具有用量少、效率高的特點(diǎn)，而且使用時(shí)pH值也較寬。雖然無(wú)機(jī)絮凝劑的處理速度較快，但投藥量大，污泥生成量多。zui近，有機(jī)高分子凝聚劑的研究發(fā)展很快，高寶玉等以環(huán)氧氯丙烷、二甲胺、乙二胺為原料合成了聚環(huán)氧氯丙烷一二甲胺，實(shí)驗(yàn)證明，它對(duì)含油廢水有較好的除油效果，并且可以作為處理染料廢水的脫色劑。但由于其藥劑成本較無(wú)機(jī)絮凝劑更貴，目前，有機(jī)高分子絮凝劑在含油廢水處理方面仍然主要是用作其他方法的輔助劑。如何將有機(jī)與無(wú)機(jī)絮凝劑通過(guò)多種方法進(jìn)行復(fù)合，以提高處理效率并降低處理成本是值得研究的課題。

　　(2)高級(jí)氧化法。在化學(xué)氧化法中，超臨界水氧化技術(shù)因其快速、高效的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了迅速發(fā)展，一些用其他方法不能有效除去的污染物，用超臨界水氧化法能夠處理到環(huán)境可接受的程度。其原理是將水體中有機(jī)污染物在超臨界水中氧化分解為c0、HO等無(wú)害小分子化合物。王亮等在間歇式超臨界水氧化反應(yīng)裝置上進(jìn)行了含油廢水的超臨界水氧化實(shí)驗(yàn)。研究表明，超臨界水氧化法是一種高效、快速的有機(jī)廢棄物處理技術(shù)。光催化氧化降解法是目前研究處理含油廢水的另一項(xiàng)氧化技術(shù)，半導(dǎo)體催化氧化法具有很強(qiáng)的化功能。陳士夫等利用空心玻璃球負(fù)載Ti0清除水面漂浮的油層，去除率達(dá)到90%以上;通入空氣或是H2o還可以大大提高光催化的效果。方佑齡等用硅偶聯(lián)劑將納米TiO偶聯(lián)在空心微球上，制得漂浮于水上的Ti0光催化劑，進(jìn)行水面油膜污染物的光催化分解研究，去除率達(dá)到90%以上。