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A/DAT-IAT工艺处理高浓度氨氮废水

2013-11-12 中国环保技术网 我要评论(0) 字号:T | T
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摘要:介绍了一种新的序批式活性污泥反应器——A/DAT-IAT系统,该系统不需外加碳源,出水水质好,运行成本低,是一个有效脱氮的新途径。 关键词:A/DAT-IAT 高浓度氨氮废水 生物脱氮 随着经济的快速发展,石化、

摘要:介绍了一种新的序批式活性污泥反应器——A/DAT-IAT系统,该系统不需外加碳源,出水水质好,运行成本低,是一个有效脱氮的新途径。

关键词:A/DAT-IAT 高浓度氨氮废水 生物脱氮

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随着经济的快速发展,石化、化肥、食品、炼焦和治金等行业以及垃圾填埋带来大量高浓度氨氮废水,造成了严重的环境污染,尤其是水体的富营养化[1][2]。根据传统生物脱氮机理,微生物必须处于好氧和缺氧的交替环境中进行硝化和反硝化反应,才能顺利完成脱氮的过程[3]。这种交替环境中可以通过两种途径来实现,一是在空间上设置不同的反应器来完成(如A/O法),二是在同一个反应器通过时间顺序来完成(如SBR法)。A/O法是目前运用最广泛的生物脱氮工艺,具有流程简单,装置少,勿需外加碳源,因此其建设费用和运行费用较低,但是容易受外界因素影响,出水水质不稳定。传统SBR法具有结构简单、处理效果好的特点,但由于其间歇进水、反应周期长,如果有脱氮要求时需外加碳源,因而制约其大规模、大范围的应用。A/DAT-IAT工艺是SBR工艺继ICEAS、CASS、CAST、IDEA发之后不断完善发展起来的一种新工艺,它的出现受到广大学者的重视。试验证明A/DAT-IAT系统具有良好的生物脱氮能力和运行稳定。

1 A/DAT-IAT系统介绍

A/DAT-IAT系统由一个缺氧池、一个DAT池和一个IAT池三部分串联组成(如图1)。原污水通过粗、沉砂池等预处理设

图1? A/DAT-IAT试验装置示意图

1进水池 2进水泵? 3搅拌器? 4头? 5空压机

6出水泵??? 7出水池???? 8回流泵??? 9回流泵

施后首先进入缺氧池,与DAT池回流硝化液混合并完成微生物反硝化反应,生成N2和N2O逸出了污水。缺氧池内不,只搅拌,使污泥保持悬浮状态。随后上面的污水进入主DAT池,DAT池连续,在供氧充足的条件下,污水中有机物和氨氮得到有效地降解。DAT池中的大部分混合液通过内循环回流至前端的缺氧池,回流比控制在100~500%范围内,少部分混合液流入IAT池。IAT池间歇、间歇沉淀和间歇滗水,有机物和氨氮进一步降解。 IAT池中底部沉降的活性污泥大部分作为该池下个处理周期使用,一部分污泥用污泥泵连续打回DAT池作为DAT池的回流污泥,多余的剩余污泥引至污泥处理系统进行污泥处理。

A/DAT-IAT系统实质由A/O法和SBR法串联而成,具有两者优点。A/DAT-IAT工艺与A/O法一样连续进水,避免了进水控制繁琐,提高了反应池的利用率,节约了成本,同时又与传统SBR法一样间歇,并根据原水水质水量变化来调整运行周期,使之处于最佳工况[4]。DAT池的硝化液通过内循环回流至缺氧池内完成反硝化反应,可以利用原污水中的有机物作为碳源,节约了外加碳源,同时反硝化是产碱反应,而硝化是耗碱反应,可以减少DAT池的碱投加量。IAT池可视为延时,溶解氧保持在0.5~1.5 mg/L范围内,使该池形成了好氧、缺氧、厌氧环境,可以出现同步硝化和反硝化反应现象[5],有机物和氨氮进一步去除,出水水质较好。

2 试验装置和方法

2.1 试验装置

试验装置如图1所示,A/DAT-IAT为有机玻璃设备,整体尺寸为320mm×120mm×270mm,有效容积为9.6L,其中缺氧池为80mm×120mm×270mm,DAT池和IAT池分别为120mm×120mm×270mm。配水系统采用孔眼配水,前隔板在高度160mm处布置一排孔眼,共有8个φ8mm的孔眼,后隔板在高度30mm处布置一排孔眼,共有6个φ8mm的孔眼。

反应器置于恒温水浴中,保持温度恒定。进水量、出水量以及回流比可以通过蠕动泵来控制大小。和出水的间隔时间利用时间微电脑开关来控制。

2.2 试验用水

原水来自镇江市某化工有限公司,其水质如表1。该废水属于高浓度氨氮废水,且高盐、多成分的难治理的废水。该污水拟采用两阶段处理,第一阶段超声波预处理,第二阶段生物脱氮处理。本试验模拟第二阶段生物处理,用葡萄糖和废水稀释液调节进水COD和氨氮浓度。

2.3 分析方法

氨氮采用钠氏试剂分光光度法测定,COD采用重铬酸钾法测定,pH值采用玻璃电极法测定。

3 结果与讨论

3.1 污泥培养和驯化

本试验的污泥取自学校玉带河底泥,污泥呈黑色,含大量泥沙等无机物,活性极差。污泥首先在一个有效容积为10L的玻璃缸内培养,取1L底泥,加9L配制水,闷曝22h,静置2h,以后每个周期排放6L废水,然后加入6L配制水,连续运行了12天。污泥颜色由黑色逐渐变成浅黑色,沉淀时泥水界面由开始模糊逐渐变得边缘清晰,镜检可以观察到草履虫、漫游虫、裂口虫、吸管虫等。随着生物相逐渐变好,预示菌种已培养出来,但污泥活性还不强,需要继续培养。培养12天以后,每天运行两个周期,10h,静置2h,连续运行了20天。活性污泥SV为21%,MLSS达到3500 mg/L,污泥的絮凝和沉淀性能良好,混合液静置半小时,上清夜清澈透明,泥水界面清晰,沉淀污泥呈黄褐色,镜检有大量新型菌胶团,较为密实,镜检可以观察倒许多活跃钟虫,说明了活性污泥培养成功。

将活性污泥倒入A/DAT-IAT反应器中,A/DAT-IAT系统开始正常运行。IAT池反应周期为4h,其中2h,沉淀1h,排水及静置1h。驯化初期进水COD浓度300mg/L,氨氮50mg/L,以后每隔1个星期提高COD和氨氮浓度一次,连续运行了3个月。在驯化结束时,COD浓度为600 mg/L,氨氮浓度120 mg/L,去除率分别达到94%和96%。

3.2 氨氮进水浓度的影响

进水流量0.6L/h,COD为600 mg/L,pH值7.6,不断改变进水氨氮浓度,考察氨氮进水浓度对氨氮去除率的影响。由图2可知,当氨氮浓度为150 mg/L,出水氨氮浓度低于 25 mg/L,可达到国家二级排放标准,说明A/DAT-IAT系统具有一定耐水质冲击负荷的作用。当氨氮高于150 mg/L,出水水质明显下降,分析脱氮效果下降主要的原因有两个:一是游离态氨对微生物的抑制作用[6],随着废水氨氮浓度增加废水中的游离氨浓度液也升高,微生物正常生理活动受到游离态氨的抑制作用;二是随着氨氮浓度的增加,微生物繁殖也增多,DO的量和COD的量供应不能满足微生物的需要,这时有必要提高DO或者COD供应量。氨氮浓度越低硝化降解越彻底,出水水质越好。

图2 进水氨氮浓度对氨氮去除的情况

3.3 pH的影响

进水COD浓度600 mg/L,氨氮浓度120 mg/L,流量0.6L/h,投加NaHCO3调节进水pH值,其处理效果见图3。

图3 pH对氨氮去除的影响

由图3可以看出, pH值低于7.4或者高于8.0时,脱氮效果快速下降。pH值对氨氮去除率影响非常大,硝化细菌适宜的pH值为6.0~7.5,亚硝酸菌适宜的pH值为7.0~8.5,反应器pH小于6或者高于9.6时整个硝化反应受到抑制[7]。对于反硝化过程,当pH值低于6或高于9时,反硝化速率很快下降,当pH值为7.6左右时,反硝化处于最佳状态,pH值过高,硝化细菌会受到抑制而影响反硝化的反硝化速率[8]。本试验A/DAT-IAT系统在pH值7.4~7.8范围内时取得最佳脱氮效果。

3.4 碳氮比的影响

保持进水氨氮浓度120 mg/L,进水量0.6L/h,pH值7.6,调节进水COD浓度,改变碳氮比,其处理效果见图5。

图5 C/N比对氨氮去除率的影响?

在活性污泥中,自养菌和异养菌的比例与污水的C/N比有关,氨氮除了为细胞提同化合成氮源外,还是硝化菌生长的能源。低C/N比的条件下,有利于自养硝化菌对低物和溶解氧的竞争,硝化细菌优势生长;高C/N比导致废水有机物负荷过高,活性污泥系统中的异养型好氧菌生长速度高,自养型硝化菌与异养型好氧菌在对氧的竞争中处于劣势,使得硝化效果不理想。但是,并不是废水C/N比越低越好,低C/N比限制了反硝化过程。理论上,C/N比大于2.86才能满足反硝化作用对碳源的需要[9]。有文献报道[]:在实际运行中应控制C/N比大于4.0,最好高于5.7。试验表明,A/DAT-IAT系统在C/N比为6时能取得良好的脱氮效果,说明了控制C/N比是生物脱氮的一个重要因素。

3.5 内回流比的影响

内回流比(r)是A/DAT-IAT系统脱氮一个重要控制参数,它直接决定了脱氮效率。假设生物硝化在DAT池为100%,反硝化在缺氧池也为100%,不考虑IAT池脱氮的效果,即所有的TKN均被硝化成NO3-N,回流到缺氧池的所有NO3-N均被反硝化为N2,此时脱氮效率EDN[10]

从上式可以看出来,r越大,系统脱氮效率越高,出水氨氮浓度越低。实际并不是如此,因为r越高,通过内回流自DAT池带至缺氧池的溶解氧就越多,当溶解氧较高时,反硝化会受到干扰,使得脱氮效果下降。本试验进行了内回流比为100%、200%,300%,400%,500%,600%六个工况的运行试验,结果如表2。确定本试验最佳内回流比为400%。

3.6 污泥回流比的影响

A/DAT-IAT系统在不同的反应池内为混合流,在时间上是推流,DAT池内的废水连续不断流入IAT池,使得DAT池污泥不断流失,最后没有污泥了。为了避免这种情况出现,必需设置回流泵,将IAT池内污泥回流至DAT池。本试验分别进行了回流比为50%、100%、150%、200%、250%、300%、400%的试验,试验结果如表3所示。氨氮去除率随着回流比增大开始升高后来降低,回流比为250%时氨氮去除率最高。当回流比过小时,缺氧池和DAT池内污泥量少,不能有效进行有机物和氨氮降解反应;当回流比过大时,IAT池与DAT池混合液氨氮浓度不存在浓度差,几乎合并成为一个反应池。

进水COD浓度600 mg/L,氨氮浓度120 mg/L,流量0.6L/h,pH值7.6,投加NaHCO3改变进水pH,其处理效果见图4。

图4 温度对氨氮去除的影响

硝化细菌对温度非常敏感,在5~35℃的范围内能进行正常的生理代谢活动,并随着温度的升高,生物活性增大。而反硝化细菌对温度不如硝化细菌敏感,但反硝化效果也会随温度变化而变化。

4 结论

1.A/DAT-IAT工艺实质是A/0法和SBR法结合,它具有两者优点。不需外加碳源,出水水质好,运行成本低,是一个有效脱氮的新途径。

2.本试验考察了进水水质对氨氮去除率的影响。试验表明进水氨氮为120mg/L时,碳氮比为6,pH为7.6能取得良好脱氮效果。

3.回流比对脱氮影响也非常大,


【责任编辑:管理员 TEL:400-666-4470】

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