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试验使用移动床生物膜反应器(MBBR)工艺处理制革综合废水,研究了该工艺对制革废水中氨氮的处理效果。确定了填料表面承受负荷、水力停留时间、溶解氧浓度和填料填充率等优化工况条件;研究了填料表面承受负荷、填料填充率、温度、pH值、进水C/N比、出水混凝沉淀等因素对氨氮去除效果的影响。并增设了生物絮凝吸附试验装置,考察生物絮凝吸附对制革废水的预处理效果,研究了污泥再生、絮凝时间和絮凝池SV等因素的影响。
优化工况试验结果表明:综合考虑构筑物建筑成本及投资、反应器的处理效果和稳定性,本优化工况试验各运行参数选取如下:填料表面CODcr承受负荷在10~20g/(㎡·d)之间,对应的氨氮承受负荷为2~4g/(㎡·d),HRT为15.8h~31.4h,填料填充率为40%,反应器内溶解氧为7.5~8.5mg/L,此时氨氮去除率为58~65%,CODcr去除率为80~85%。如只考虑氨氮的去除,氨氮承受负荷宜为0.6~0.8g/(㎡·d),此时氨氮去除率可达到80~85%。
影响因素分析试验表明:(1)氨氮去除率随着填料填充率增加而降低,但装置处理效率随着流量的成倍增加而增加。(2)试验装置的氨氮处理效果随着水温升高而提高,当平均水温从7.5℃升至29.3℃时,氨氮平均去除率上升幅度为14.3~24.2%。(3)氨氮去除率基本随着填料表面负荷的上升而降低。当填料氨氮表面承受负荷为0.1~0.8g/(㎡·d),氨氮去除率为85%~95%,出水氨氮浓度为35~75mg/L,仍不满足污水综合一级排放标准(GB8978-1996);当填料氨氮表面负荷为0.1~0.6 g/(㎡·d)时,制约其去除率进一步提高的原因是水力停留时间变长,硝化菌得到的养分过少,进入衰亡期;由于此时进水C/N比较大且出水pH值已降至6左右,C/N比和pH值成为影响氨氮去除的关键因素。(4)在部分工况调节了反应器内pH值(使反应器出水pH为7.0~8.0),出水氨氮由37~78mg/L降低至13~45mg/L。氨氮去除率由84~92%升至92~97%。(5)氨氮去除效果随着进水C/N比降低而提高。当氨氮承受负荷为6g/(㎡·d)时,进水C/N比由5降至3可使出水氨氮去除率由20~25%升至30~35%。当氨氮承受负荷为0.6g/(㎡·d)、将调节pH后的进水C/N比由5降至3时,出水氨氮由14~30mg/L降至9~14mg/L,达到排放标准。(6)制革废水中的氨氮大多以溶解态形式存在,混凝沉淀对试验装置出水氨氮浓度几乎没有影响。
生物絮凝吸附试验结果表明:当制革废水CODcr、氨氮、SS的质量浓度分别为6000~7000、500~600、800~1200mg/L时,经絮凝吸附装置预处理出水的CODcr、氨氮、SS去除率分别可达到75%、20%和95%。絮凝池SV和CODcr去除率在前者低于20%时呈明显的正比关系,当SV保持在25%以上时,CODcr去除率可保持在70%以上;絮凝时间由0.5h增至2h时,氨氮去除率可由15%增至25%;增设曝气时间为4~6h的污泥再生池,可将CODcr、氨氮和SS的去除率提升2%~5%。