短程硝化—厌氧氨氧化工艺处理高氮废水的研究

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短程硝化-厌氧氨氧化脱氮技术是根据短程硝化反应及厌氧氨氧化反应开发的新型脱氮技术,具有不需外加碳源、运行费用低、节省供氧量及能耗等优点,国内外学者曾对其进行大量的实验、理论分析和应用研究,取得一些研究成果。本研究在总结前人研究成果的基础上,利用模拟废水启动短程硝化和厌氧氨氧化反应器,对短程硝化和厌氧氨氧化反应过程影响因素及其适宜的控制范围进行了研究,其中相关因素有氨氮负荷、pH、有机物、溶解氧(DO)和污泥龄等,同时评估了短程硝化反应器与厌氧氨氧化反应器组合成新型脱氮系统的可行性、得出该系统的脱氮效率,最后研究了该工艺处理污泥压滤液的脱氮情况。主要研究结果如下:1)采用完全混合悬浮生长活性污泥法工艺,进水为自配模拟废水,控制温度为30±0.5℃,pH值为7.8-8.2,DO浓度为1.0-1.5mg/L,HRT=1.25d,每隔1d回流部分活性污泥,在进水NH4+-N浓度为210mg/L,COD浓度为300mg/L条件下,经过80d运行成功实现了短程硝化,亚硝化积累率达95%以上。2)DO宜控制在1.0-1.5mg/L之内,过高或过低都不利于实现稳定的短程硝化反应。本试验的进水水质条件下,污泥龄(SRT)宜控制在2-3d;同时oH值维持在8-9时,有利于实现稳定的短程硝化。试验过程中,提高NH4+-N浓度至420mg/L时,反应器仍然保持较高的亚硝化积累率,出水NO3--N很低或几乎检测不到,说明较高NH4+-N负荷对亚硝化菌的影响不大,但是会严重影响硝化菌的活性和数量。3)为实现匹配后续厌氧氨氧化的短程硝化反应,将反应器内DO控制在0.5-1.0mg/L以内,适当减少回流污泥量,同时增大进水流速,将HRT提高至1d,加快反应器内污泥更新程度。经过20多天运行,成功实现了稳定的匹配厌氧氨氧化反应的短程硝化反应,出水NH4+-N和NO2--N浓度平均值分别为71.29mg/L和89.01mg/L,NO2--N浓度与NH4+-N浓度的比值一直维持在1.25左右。4)将硝化污泥接种到上流式厌氧生物膜反应器,采用含氮模拟废水,在进水pH值为8.0、温度为30±0.5℃的条件下运行120d,成功启动了实验室规模的ANAMMOX反应器,总氮容积负荷为0.109kg/(m3·d),NH4+-N和NO2--N去除率分别为86.68%和96.04%,NH4+-N去除量、NO2-N去除量及NO3--N的生成量比值为1:1.16:0.30。5)ANAMMOX反应器启动成功后具有较强的处理高氮废水的能力。进水NH4+-N和NO2--N浓度升高至250mg/L,即总氮浓度为500mg/L时,NH4+-N、NO2--N的去除率以及总氮去除率平均值可达74.84%、86.33%和69.74%。当进水NH4+-N和NO2--N浓度升高至300mg/L,即总氮浓度为600mg/L时,NH4+-N、NO2--N去除率的平均值分别下降至66.90%、77.22%,总氮去除率平均值下降至62.1%,初步判断是由于氨氮负荷过大引起反应器内NO2--N积累而导致厌氧氨氧化反应受到抑制。6)ANAMMOX反应器的HRT不宜过低,要保证反应器出水NH4+-N满足污水排放一级标准,HRT不宜低于10h。HRT保持在20-25h以内时,能使反应器出水取得较好效果,总氮去除率能保证在80%以上,各基质去除率达到90%以上。7)当采用模拟废水对短程硝化-厌氧氨氧化工艺进行研究时。在进水COD为300mg/L,NH4+-N浓度为210mg/L的情况下,COD总去除率的平均值为84.25%,NH4+-N、总氮的平均去除率分别为93.23%、87.06%,整个过程运行稳定。当采用污泥压滤液作为整个工艺的进水时,也取得较好的去除效果。经过约29d的运行,整个工艺脱氮效果达到稳定,总氮去除率平均值为87.16%,出水中NH4+-N、NO2--N、NO3--N平均浓度分别为13.86mg/L、8.95mg/L、2.55mg/L,氨氮含量完全可以达到国家排放标准,表明该脱氮工艺在技术上是可行的。
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