短程脫氮工藝去除煤氣化廢水中總氮的特性及效能研究.pdf

1、煤氣化廢水含有濃度極高的酚類化合物、氨氮及其他難降解有機(jī)物。苛刻的水質(zhì)特點(diǎn)使煤化工廢水的治理成為關(guān)乎煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人類生存環(huán)境的制約性問題。目前，“零排放”標(biāo)準(zhǔn)的提出意味著煤氣化廢水的脫氮工藝面臨更高的要求。然而，煤氣化廢水中的毒性和抑制性有機(jī)物對(duì)硝化反硝化過程有抑制作用，廢水中易降解有機(jī)物有限導(dǎo)致反硝化過程碳源不足，最終造成脫氮工藝效率低下。為了解決這一技術(shù)難題，本論文采用低能耗的短程脫氮（Short-cut biological

2、nitrogen removal，SBNR）工藝，深入研究了煤氣化廢水厭氧出水中的抑制性有機(jī)物—苯酚、對(duì)甲酚、吲哚和長鏈烷烴對(duì)SBNR工藝亞硝化過程和反硝化過程的影響。通過研究活性炭吸附抑制性有機(jī)物以及生物再生的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了去除抑制性有機(jī)物的方法—活性炭-活性污泥工藝（Powdered activated carbon treatment，PACT），從而構(gòu)建了PACT-SBNR組合工藝，用于煤氣化廢水厭氧出水中氨氮及總氮的去除，并應(yīng)用

3、于實(shí)際工程中。針對(duì)工程中出現(xiàn)的碳源不足的問題，將 PACT-SBNR工藝進(jìn)行改進(jìn)，增加前置顆粒活性碳（Granular activated carbon，GAC）預(yù)吸附段，構(gòu)建了GAC-PACT-SBNR工藝，考察了該工藝?yán)迷械目衫锰荚磳?duì)總氮去除率的提高。
　　本論文開展了SBNR工藝啟動(dòng)及影響因素試驗(yàn)。通過控制進(jìn)水pH為7.5～8.0，水溫為30～35℃左右，DO為0.8～1.5mg/L，污泥齡為15d，氨氮轉(zhuǎn)化率和亞硝

4、態(tài)氮積累率在第33d時(shí)分別達(dá)到95.2％和10.9mgNO2ˉ-N/(gVSS·h)。外加碳源為乙酸鈉或甲醇時(shí)，總氮去除效率在97%以上。影響因素試驗(yàn)結(jié)果表明，DO是短程脫氮工藝中最重要的控制因素，保持較低的溶解氧（Dissolved oxygen，DO）濃度（0.8～1.5mg/L）是保證短程脫氮效果的關(guān)鍵。
　　在SBNR系統(tǒng)中引入煤氣化廢水厭氧出水中典型的抑制性有機(jī)物—苯酚、對(duì)甲酚、吲哚和長鏈烷烴，發(fā)現(xiàn)氨氮轉(zhuǎn)化率或者亞硝氮還

5、原率出現(xiàn)不同程度的下降。引入同種化合物時(shí)，濃度越高，抑制作用越強(qiáng)；引入抑制性越弱的化合物，越容易在較短的時(shí)間內(nèi)得到恢復(fù)；抑制作用很強(qiáng)的化合物，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)功能無法恢復(fù)。為了保證SBNR工藝的脫氮效果，苯酚、對(duì)甲酚、吲哚以及長鏈烷烴的濃度應(yīng)分別控制在50mg/L、50mg/L、5mg/L以及5mg/L以下。
　　本研究發(fā)現(xiàn)粉末活性炭（Powdered activated carbon，PAC）和GAC可吸附抑制性有機(jī)物—苯酚和吲哚。針

6、對(duì)吸附過程建立弗勞德里希模型和蘭格繆爾模型，結(jié)果表明苯酚比吲哚更容易被活性炭吸附?；钚蕴课奖椒雍瓦胚岬幕旌衔飼r(shí)，活性炭對(duì)吲哚表現(xiàn)出很強(qiáng)的吸附能力，甚至超過了對(duì)單一吲哚的平衡吸附容量。并且，負(fù)載有抑制性有機(jī)物的活性炭具有生物再生性，使活性炭能夠發(fā)揮持久的吸附作用。因此，活性炭-活性污泥體系可用于SBNR工藝之前，將進(jìn)水中的煤氣化廢水厭氧出水中的抑制性有機(jī)物吸附或者降解，以保證 SBNR工藝獲得較好的脫氮效果。
　　構(gòu)建PACT-S

7、BNR組合工藝，完成了PACT工藝的啟動(dòng)。PACT工藝在最佳工況條件下運(yùn)行時(shí)，即水力停留時(shí)間（Hydraulic retention time，HRT）為24h、PAC濃度為1.0g/L、DO為4mg/L、MLSS為4000mg/L，COD和總酚的去除率分別高達(dá)80.2%和90.3%。此時(shí)，PACT工藝出水中的抑制性有機(jī)物—苯酚、對(duì)甲酚、長鏈烷烴、吲哚的濃度分別為1.6mg/L、2.8mg/L、3.2mg/L和0mg/L，均低于控制濃度

8、。因此，SBNR工藝獲得較高的氨氮轉(zhuǎn)化率和總氮去除率，出水中氨氮及總氮濃度分別為4.3mg/L和17.8mg/L，達(dá)到出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在實(shí)際工程中，控制PACT工藝中DO濃度為4mg/L左右，PAC濃度為1.0g/L，HRT為24h，并控制SBNR工藝中的DO濃度為0.8～1.5mg/L，pH為7.5～8.0，污泥齡為15d，溫度為30～35℃，可獲得較高的污染物去除效率，組合工藝出水的COD濃度為27.9～89.9mg/L，氨氮濃度為0

9、～4.2mg/L，總酚濃度為0～5.0mg/L，總氮為3.7～18.0mg/L，均達(dá)到出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
　　為了解決工程應(yīng)用中出現(xiàn)的外加碳源消耗量較大的難題，本論文對(duì)PACT-SBNR組合工藝進(jìn)行改進(jìn)，增加前置的GAC預(yù)吸附單元，構(gòu)建GAC-PACT-SBNR組合工藝。將 GAC段出水供給 SBNR工藝反硝化段，利用GAC的吸附特性將原水中的有機(jī)物組分進(jìn)行重新分配，使其中的易降解組分作為SBNR工藝反硝化過程的碳源，提高總氮的去除效