叙述污水生物脱氮工艺
短程硝化是将传统的硝化反应控制在亚硝化阶段与传统工艺相比短程硝化反硝化需氧量减少25% 碳源需求减少40% 具有节省曝气能耗、缩短反应时间、减少污泥生成量、减少反应器有效容积和节约基建费用等优点 因此如何实现与维持稳定的短程硝化成为目前污水生物脱氮领域的研究热点。
硝化菌是一种自养菌生长缓慢对环境因子变化十分敏感采用微生物固定化技术可解决硝化菌流失问题提高系统中硝化菌浓度已得到广泛的研究和应用。但是大部分实验还都停留在传统的以包埋材料为载体的“滴下造粒法”和“成型切断法”阶断由于载体材料自身(微球和包埋块)的限制活性填料在机械强度、传质、稳定性和处理效率等方面都存在一定的问题更为主要的缺陷是这些填料不具有较好的水力学特征无法充分发挥填料的硝化活性。因此开发出稳定性好、处理效率高、传质效果好的固定化生物活性填料对氨氮废水的处理具有十分重要意义。
本研究从污水处理厂获取的剩余污泥经筛选富集培养得到的硝化菌群(混合菌)为菌源采用包埋法制备的固定化填料为载体重点研究了溶解氧(dissolved oxygenDO) 对活性填料发生短程硝化的影响利用高游离氨(free ammoniaFA)对亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteriaNOB)产生抑制作用使氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteriaAOB)成为优势菌群(混合菌)实现了在高氨氮负荷下序批次反应器(SBR)短程硝化的快速启动及稳定运行填料中的实验还考察该新型活性填料的抗冲击负荷能力。
在DO 小于1. 0 时亚硝酸盐积累率高达96% 以上但是氨氮的去除负荷仅为0. 2 kg NH4+ -N ·(m3 ·d) - 1 在逐步提高DO 时积累率呈下降趋势但是去除速率呈直线上升表明在低溶解氧条件下会削弱氨氧化菌的代谢活性不利于氨氮去除负荷的提高当DO 为2. 0 mg·L - 1 时亚硝酸盐积累率为86% 氨氮的去除速率高达0. 64 kg NH4+ -N·(m3 ·d) - 1 。DO 为4. 0 mg·L - 1 时氨氮去除负荷达到最大达到1. 5 kg NH4+ -N·(m3 ·d) - 1 但是亚硝酸盐积累率仅为60% 。综合考虑氨氮的去除速率和亚硝酸盐积累同时又能在短时期内启动短程硝化反应器将溶解氧控制在1. 8 ~ 2. 0 mg·L - 1 左右。
有机物对短程硝化的影响较为复杂对于活性填料中硝化菌的影响目前没有一致的结论主要表现为硝化菌与异养菌对DO 的争夺在温度、pH 值适宜底物氨氮充足DO 保持2. 0 mg·L - 1 有机物浓度低于50 mg·L - 1 时对硝化作用不造成影响去除率高达80% 以上当有机物浓度超过120 mg·L - 1 考察系统运行20 d 后填料变厚表面会出现生物膜大量异养菌附着生长硝化效果急剧下降这是由于异养菌比增长速率(0. 3 ~ 0. 5 h - 1 )远大于自养硝化菌增长速率对DO 的争夺强于硝化菌有机物浓度的提高异养菌成为系统中的优势菌群异养菌的附着生长也堵塞了填料传质通道造成硝化系统效果不佳本实验采用人工配水进水有机物浓度低于50 mg·L - 1 。
第1 阶段为启动阶段(P1 )见历时15 d为填料活性恢复阶段进水氨氮浓度控制在45 mg·L - 1以下亚硝酸盐先出现一定的积累之后开始下降这是由于AOB 活性先恢复积累的产物成为NOB 的底物活性后恢复进水氨氮浓度不高产生的游离氨较小对NOB 的抑制作用较小亚硝酸盐的积累率只能保持在30% ~ 45% 第15 天氨氮的去除率达到85% 。
第2 阶段为提升负荷(P2 )和稳定运行阶段(P3 )从16 d 到45 d 进水氨氮浓度由96 mg·L - 1 提升到200 mg·L - 1 此时出水氨氮浓度基本保持在50 mg·L - 1 左右而亚硝酸盐积累率一直提高到25 d 达到93% P3 阶段(45 ~ 55 d)进水氨氮浓度保持在200 mg·L - 1 左右出水氨氮浓度不断下降最后保持在8 mg·L - 1 以下氨氮的去除率> 97% 氨氮去除速率为28. 29 mg NH4+ -N·(L·h) - 1 亚硝酸盐积累NO2- -N/ NOx- -N > 85% 氨氮去除负荷曲线变化可以看出细菌处于快速增长阶段。
第3 阶段(P4 )为考察活性填料抗冲击负荷能力从56 ~ 75 d再次提高进水氨氮浓度将反应周期调整为12 h从 看出当进水保持在350 mg·L - 1 时亚硝酸盐积累曲线变化不大但是氨氮去除速率和氨氮去除率有明显的下降说明突然提高进水氨氮浓度对填料硝化活性有明显的影响对AOB、NOB 均有一定的抑制作用之后亚硝酸盐浓度不断提高说明AOB 对高FA 抑制作用有适应性出水氨氮浓度保持在40 mg·L - 1 左右说明该填料的硝化性能已经最大化氨氮去除速率高达28. 14 mg NH4+ -N·(L·h) - 1 亚硝酸盐的积累率保持在维持在88% 。
从P1 、P2 和P3 3 个阶段的结果可知随着驯化的持续活性填料的氨氮降解能力在逐渐提高抵御进水氨氮浓度变化的能力也随之增强这不仅仅是填料内部硝化菌浓度提高所导致的还包括包埋载体也发挥了缓冲的作用。
1)本研究采用固定式硝化填料以人工配置的高氨氮废水为处理对象填充率15% 在温度、DO、pH和有机物分别为(31 ± 1)℃ 、1. 8 ~ 2. 0 mg·L - 1 、7. 8 ~ 8. 2、0 ~ 50 mg·L - 1 条件下对SBR 反应器中的填料进行短程硝化研究通过pH 值、高FA 的抑制作用可以实现系统中活性填料短程硝化稳定运行氨氮去除速率高达28. 29 mg NH4+ -N·(L·h) - 1 的同时氨氮的去除率> 97% 亚硝酸盐积累率(NO2- -N/NOx- -N) > 85% 。
2)在短程硝化过程中可以通过在线监测反应过程中pH、DO 的变化间接了解体系内氨氮的硝化程度以及亚硝酸盐的积累情况并可根据pH 值的特征点控制反应进程。以上就是对于与介绍，希望大家可以对这些知识有所了解，如有疑问，欢迎前来我公司咨询，我们将竭诚为您服务。