高濃度米酒廢水去碳脫氮新工藝研究.pdf

1、隨著我國(guó)工業(yè)的迅猛發(fā)展以及在工業(yè)生產(chǎn)中節(jié)水工藝的廣泛使用,大量污水尤其是工業(yè)生產(chǎn)廢水中不僅含有大量的有機(jī)碳,而且含有過(guò)多的有機(jī)氮,使得廢水處理工藝增加了難度以及成本.本文以廣東九江酒廠高碳高氮米酒廢水為研究對(duì)象,提出厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)發(fā)酵+EGSB內(nèi)同時(shí)反硝化.厭氧氨氧化+好氧內(nèi)循環(huán)生物接觸氧化+聚乙二醇(PEG)包埋固定化硝化細(xì)菌硝化的組合廢水處理新工藝.通過(guò)對(duì)系統(tǒng)工藝中各級(jí)反應(yīng)器的基礎(chǔ)研究和針對(duì)米酒廢水整體聯(lián)合工藝的試驗(yàn)

2、研究,對(duì)提出的高碳高氮廢水處理新工藝作以全面的認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià).論文著重探討工藝中第二級(jí)厭氧EGSB反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)反硝化-厭氧氨氧化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程、第四級(jí)硝化反應(yīng)器包埋硝化細(xì)菌顆粒的高效硝化特性以及組合工藝對(duì)米酒廢水的處理效果. 首級(jí)工藝應(yīng)用厭氧EGSB反應(yīng)器處理米酒廢水的啟動(dòng)試驗(yàn)表明:EGSB反應(yīng)器最大容積負(fù)荷為20 KgCOD/m<'3>/d,保持反應(yīng)器HRT20h,在此負(fù)荷下,進(jìn)水COD濃度在22000mg/L.左右,COD去除率在8

3、0﹪以上.在氨化作用下,原水中90﹪以上的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮,出水TN中氨氮是主要形式.在反應(yīng)器最大容積負(fù)荷20COD/m<'3>/d條件下,出水平均氨氮、總氮濃度分別為880mg/L,1050mg/L.一方面首級(jí)處理工藝去除了原水中大部分COD,為后續(xù)處理工藝減輕負(fù)擔(dān);另一方面,經(jīng)過(guò)首級(jí)厭氧處理,原水中高濃度有機(jī)氮在氨化反應(yīng)的作用下大部分轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮,也為后續(xù)生物處理工藝(厭氧氨氧化、硝化反硝化)對(duì)氮的去除提供了可利用基質(zhì).

4、通過(guò)人工添加硝酸氮和亞硝酸氮的方法,在第二級(jí)EGSB反應(yīng)器內(nèi)對(duì)同時(shí)反硝化-產(chǎn)甲烷.厭氧氨氧化進(jìn)行了啟動(dòng)試驗(yàn)研究.試驗(yàn)過(guò)程中COD/TN在10、8、2、3、4依次變化.研究表明在較低的COD/TN條件下,在EGSB反應(yīng)器內(nèi)反硝化、產(chǎn)甲烷、厭氧氨氧化三個(gè)生物學(xué)過(guò)程是可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)的.COD/TN在10時(shí),反硝化、產(chǎn)甲烷兩個(gè)作用都比較顯著,總COD去除率超過(guò)90﹪,且80﹪是通過(guò)厭氧產(chǎn)甲烷作用去除的.隨著進(jìn)水硝酸氮、亞硝酸氮濃度的繼續(xù)增加,當(dāng)C

5、OD/TN在8左右時(shí),產(chǎn)甲烷作用逐漸減弱,總COD去除率也逐漸下降至75﹪.在這兩個(gè)階段,TKN并沒(méi)有明顯的被去除.在COD/TN為2、3、4時(shí),30-50﹪的TKN被去除.通過(guò)N的物料平衡計(jì)算,證實(shí)了這是由于在較低的COD/TN下厭氧氨氧化自養(yǎng)脫氮作用的可能性極大.總體上來(lái)看,COD/TN越低,TKN的去除量越大,但是在COD/TN為2時(shí),亞硝酸氮和硝酸氮相繼出現(xiàn)了積累,此時(shí)TKN的去除也持續(xù)減少.在這三個(gè)階段,反硝化對(duì)COD的去除和

6、產(chǎn)甲烷作用都比較弱,只有20﹪的COD通過(guò)厭氧發(fā)酵作用被去除,總COD去除率隨著試驗(yàn)的進(jìn)行下降到只有40﹪.試驗(yàn)?zāi)┢谕ㄟ^(guò)投加葡萄糖(1000mgCOD/L)作為外加碳源,總COD去除率恢復(fù)到70﹪的水平.由于試驗(yàn)后期中進(jìn)水亞硝酸氮很少,揭示了在較低COD/TN下反硝化細(xì)菌首先將進(jìn)水中硝酸態(tài)氮還原為亞硝態(tài)氮,然后或者通過(guò)反硝化作用將亞硝態(tài)氮還原為氮?dú)?或者通過(guò)厭氧氨氧化作用將氨氮與亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?這樣可以達(dá)到硝酸態(tài)氮與氨氮同時(shí)去除的目

7、的.另外,對(duì)培育后的污泥顆粒進(jìn)行掃描電鏡檢測(cè),發(fā)現(xiàn)具有厭氧氨氧化細(xì)菌的典型特征. 第三級(jí)新型內(nèi)循環(huán)接觸過(guò)濾式生物接觸氧化工藝對(duì)COD表現(xiàn)出很好的處理效果,而且具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷性,為后續(xù)硝化反應(yīng)提供了較好的反應(yīng)條件.而且,反應(yīng)器高效去除COD的同時(shí),仍可獲得20﹪左右的氨氮去除率,為后續(xù)硝化反應(yīng)器減輕了氨氮負(fù)荷. 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)合成廢水比較研究了有機(jī)物、溫度、初始氨氮濃度對(duì)包埋硝化菌顆粒流化床以及生物接觸氧化固定床兩種

8、硝化反應(yīng)器硝化性能的影響.研究表明了包埋硝化菌顆粒流化床硝化反應(yīng)器的高效性、穩(wěn)定性. 第四級(jí)應(yīng)用包埋硝化菌顆粒流化床硝化反應(yīng)器在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)米酒廢水中氨氮去除的啟動(dòng)試驗(yàn)表明滿足硝化出水氨氮小于15mg/L條件下,反應(yīng)器最大氨氮容積負(fù)荷為130mgN/L-pellet/h;氨氮最大硝化速率為155mg N/L-pellet/h. 系統(tǒng)組合工藝對(duì)九江酒廠米酒廢水(COD:22000mg/L、NH<,4>-N:350mg/L、TN: