高濃度米酒廢水去碳脫氮新工藝研究.pdf

1、隨著我國工業(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象,提出厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)發(fā)酵+EGSB內(nèi)同時反硝化.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.通過對系統(tǒng)工藝中各級反應(yīng)器的基礎(chǔ)研究和針對米酒廢水整體聯(lián)合工藝的試驗

2、研究,對提出的高碳高氮廢水處理新工藝作以全面的認(rèn)識與評價.論文著重探討工藝中第二級厭氧EGSB反應(yīng)器內(nèi)同時反硝化-厭氧氨氧化的實現(xiàn)過程、第四級硝化反應(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米酒廢水的處理效果. 首級工藝應(yīng)用厭氧EGSB反應(yīng)器處理米酒廢水的啟動試驗表明: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)過首級厭氧處理,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)對氮的去除提供了可利用基質(zhì).

4、通過人工添加硝酸氮和亞硝酸氮的方法,在第二級EGSB反應(yīng)器內(nèi)對同時反硝化-產(chǎn)甲烷.厭氧氨氧化進(jìn)行了啟動試驗研究.試驗過程中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、厭氧氨氧化三個生物學(xué)過程是可以同時實現(xiàn)的.COD/TN在10時,反硝化、產(chǎn)甲烷兩個作用都比較顯著,總COD去除率超過90﹪,且80﹪是通過厭氧產(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,產(chǎn)甲烷作用逐漸減弱,總COD去除率也逐漸下降至75﹪.在這兩個階段,TKN并沒有明顯的被去除.在COD/TN為2、3、4時,30-50﹪的TKN被去除.通過N的物料平衡計算,證實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.總體上來看,COD/TN越低,TKN的去除量越大,但是在COD/TN為2時,亞硝酸氮和硝酸氮相繼出現(xiàn)了積累,此時TKN的去除也持續(xù)減少.在這三個階段,反硝化對COD的去除和

6、產(chǎn)甲烷作用都比較弱,只有20﹪的COD通過厭氧發(fā)酵作用被去除,總COD去除率隨著試驗的進(jìn)行下降到只有40﹪.試驗?zāi)┢谕ㄟ^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,然后或者通過反硝化作用將亞硝態(tài)氮還原為氮氣;或者通過厭氧氨氧化作用將氨氮與亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮氣,這樣可以達(dá)到硝酸態(tài)氮與氨氮同時去除的目

7、的.另外,對培育后的污泥顆粒進(jìn)行掃描電鏡檢測,發(fā)現(xiàn)具有厭氧氨氧化細(xì)菌的典型特征. 第三級新型內(nèi)循環(huán)接觸過濾式生物接觸氧化工藝對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,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. 在實驗室內(nèi)通過合成廢水比較研究了有機(jī)物、溫度、初始氨氮濃度對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. 第四級應(yīng)用包埋硝化菌顆粒流化床硝化反應(yīng)器在現(xiàn)場對米酒廢水中氨氮去除的啟動試驗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)組合工藝對九江酒廠米酒廢水(COD:22000mg/L、NH<,4>-N:350mg/L、TN: