文章摘要:
1 概述
各种各样人类活动产生大量氨氮废水:石化产品、化肥和食品工业、城市固体垃圾处理站点或者猪农场垃圾的沥出液。处理这类垃圾产生一系列环境问题,其中水生物是最大的受害者,因为溶解水里的自由氨。
BNR工艺是去除废水中低浓度氨氮最普遍的方法,但是不适用于处理高浓度氨氮废水,使用更频繁的物化法,比如吹脱。生物处理高浓度工业废水主要问题是高浓度氨氮或者亚硝酸盐抑制硝化反应。但是从环境和经济观点来看,BNR工艺处理高浓度氨氮废水是一个引人注意的方法。
在设计生物废水处理厂要求氮去除中硝化和反硝化速率是关键参数。考虑到这个原......
30mgN-NOx-L-1之间浮动。在运行4反应器中生物浓度增加到平均值9700mgVSSL-1。高浓度生物量产生了大量氮气,引起了沉淀池上浮问题。在运行5这个问题被克服了,通过减少系统里生物浓度到平均值3600mgVSSL-1。在这个运行里,反硝化不再受基质抑制,由于出水氮浓度一直超过60mgN-NOx-L-1。在那些条件下取得反硝化速率是MDR:0.64±0.10g N-NOx-gVSS-1d-1。这个速率保持了21天,因此它被认为稳定状态被取得了。在如此高的速率运行导致操作问题,由于大量氮气产生。由于这个原因,进水浓度降低了。在新的反应条件下反硝化速率下降到0.22±0.07
N-NOx-gVSS-1d-1,该数值保持了55天高性能水平,没有引起任何大的操作困难。最后运行说明了本系统可以在高反硝化速率运行比较长的阶段。在反硝化阶段使用乙醇混合物消耗的COD/N比值是4.3±0.4gCODgN-1。
表7对本研究取得的MDR和几个已经出版的论文进行了比较。可以看到本研究MDR高于一级污泥系统(硝化-反硝化)所取得的MDR。原因是在本系统没有通氧气到缺氧池,因此没有好氧硝化有机物质。在本系统产生了高百分比反硝化菌。但是,在序批式反应器里纯培养反硝化细菌,其MDR大于本研究的MDR.
3.2.2 甲醇作为外加碳源的反硝化
运行200天后,外加碳源改变为甲醇混合物。用自来水稀释,为了维持与乙醇有相同HRTs。图5(b)显示了甲醇作为外加碳源时反硝化系统进水和出水氮浓度(硝酸盐加上亚硝酸盐,尽管亚硝酸盐作用可以忽略)。
温度保持在25℃,进水COD/N比值为5gCODgN-1,为了确保本系统不会受有机物限制。以这种外加碳源运行了140天,分成了三个阶段。表8概括了每个阶段运行参数和显示了氮平均值和生物浓度,和标准偏差。反硝化速率误差计算采取误差与每个浓度有一定的关系为标准误差。用这种碳源,没有显示氮受限制的迹象,因此没有必要添加固体硝酸氮取得MDR。
在80天内反硝化速率从0.04±0.03gN-NOx-gVSS-1d-1增加到0.17±0.06 gN-NOx-gVSS-1d-1。这个增加是由于反硝化生物适应甲醇混合物需要一段时间。有报道说适应甲醇的时间在50和100天。利用甲醇混合物做碳源时COD/N比值是3.9±0.5gCODgN-1。
表9对比了利用甲醇混合物为碳源取得的MDR和不同已经出版了用纯甲醇为碳源的研究。一级污泥硝化和反硝化系统的反硝化速率是很大的,有比本研究更高和更低值。反硝化污泥系统和纯培养的结果比所有目前研究都要高。更低速率是由于碳源使用在本目前研究,纯的甲醇不能利用。

图5 反硝化系统进水和出水氮浓度,(a)乙醇混
合物作为碳源,(b)甲醇混合物作为碳源



3.2.3 比较最大反硝化速率
为了比较使用两种碳源所取得的MDR,有必要修正甲醇混合物的MDR,由于该速率是在25℃测得而乙醇是在20℃测得的。相同微生物通过实验确定温度系数是1.10。通过修正后,甲醇混合物在20℃的MDR大约为0.11gN-NOx-gVSS-1d-1,然而乙醇混合物是0.64 gN-NOx-gVSS-1d-1。因此使用乙醇混合物的MDR大约是使用甲醇混合物的MDR的6倍。这个比率高于其他参考资料数值,使用乙醇的MDR大约是使用甲醇的MDR1.5-3.5倍。这个不同是由于乙醇混合物使用组分,它包括了丙酮(10%)和异丙基乙醇(10%)。
4 结论
本论文的结果说明了含有氨氮浓度高达5000mgN-NH4+L-1、高浓度硫酸盐和氯化物的工业废水可以使用生物。两级污泥硝化-反硝化系统去除。
活性污泥系统取得的硝化速率非常高。取得的MNR在15℃、20℃、25℃分别为0.10、0.21和0.37gN-NH4+gVSS-1d-1。在整个实验中硝化污泥有非常好的沉淀性能,SVI值小于50mLg-1。不论进水浓度有多大,氨氮去除百分比是非常高(90-100%)。处理这种高浓度氨氮工业废水主要问题是硝化处理受基质抑制。
活性污泥反硝化系统处理硝化系统出水,在不同阶段使用两种不同外加碳源。第一种碳源主要是乙醇,第二种碳源是甲醇(60%)、丙酮(10%)和异丙基乙醇(10%)的混合物。为了研究两种外加碳源对反硝化速率的影响,MDR在稳定状态估算的。第一种碳源在20℃取得的MDR大约为0.64
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