短程硝化反硝化耦合芬顿氧化法深度处理餐厨垃圾发酵废水研究

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餐厨垃圾经厌氧发酵处理会产生一定量的消化废液,这些废液与餐厨垃圾本身所含的水份共同构成了餐厨垃圾发酵废水,其具有C/N比低、氨氮浓度和有机物浓度高、可生化性较差、含大量难生物降解有机物、富含油脂和蛋白质以及水质波动大等特性。如何实现高效低成本处理餐厨垃圾发酵废水是防止餐厨垃圾处理造成二次污染的关键。短程硝化反硝化技术在处理含氮废水时具有节约曝气消耗和减少碳源投加消耗等优点,适用于高氨氮浓度、低C/N比废水。芬顿氧化法在作为前置预处理或者后置深度处理时,能够有效去除难生物降解有机物,可以极大提高废水的可生化性,且具有操作简易、经济成本低等优点。本文采用SBR反应器作为短程硝化反硝化反应器,通过联合芬顿氧化法对餐厨垃圾发酵废水进行脱氮降解有机物处理,并考察各个单元的关键影响因素,为实现餐厨垃圾发酵废水高效低成本稳定脱氮实际工程应用提供参考意义。1本文通过模拟配水启动短程硝化阶段的方式实现较短时间内富集氨氧化菌,随后控制运行参数pH为7.5~8.0之间、反应温度为30℃左右、DO在0.5~1mg/L之间,经过273个周期的运行,在稳定运行期间的平均氨氮去除率达到88.94%,对亚硝酸盐氮的平均积累率达到85.31%,基本上实现了短程硝化阶段对餐厨垃圾发酵废水的处理;通过对短程硝化阶段影响因子进行研究,得出短程硝化阶段最优运行参数是pH=7.5、DO=0.8mg/L、温度为30℃;对不同DO下,反应系统比氨氧化速率变化进行研究发现,当DO达到反应系统阈值时,继续提高曝气量并不会大幅提高反应系统的比氨氧化速率,DO=0.8mg/L时反应系统的比氨氧化速率已经达到63.59mg NH4+-N·g-1MLSS·d-1;研究pH=7.5时,不同游离氨浓度对反应系统比氨氧化速率的影响发现,当初始游离氨浓度为36.27mg/L左右时,反应系统比氨氧化速率能够保持较高值。建议实际工程应用时根据进水氨氮浓度变化适当调整pH在7.5±0.2左右。2在保持短程硝化阶段运行参数不变的情况下,增加缺氧搅拌5h,采用逐级提高进水亚硝酸盐氮浓度的方式在SBR内成功驯化反硝化污泥,经过39个周期的驯化,反硝化阶段出水总氮去除率基本稳定在93%左右;随后不再稀释反硝化阶段进水亚硝酸盐氮浓度,实现短程硝化反硝化系统的连续稳定运行,且反应系统对餐厨垃圾发酵废水总氮的去除效果较好,总氮去除率保持在89.64%左右,出水平均总氮浓度为120.57mg/L,系统对COD去除率为80.78%。在对稳定时期pH变化规律研究表明,pH变化与短程硝化反硝化过程变化具有一定相关性,可作为工程应用上辅助判断各反应阶段是否完成的指示;最佳碳源投加量及餐厨垃圾发酵废水作为投加碳源的研究表明,反硝化阶段最佳碳源投加量(以COD计)为4000mg/L,以餐厨垃圾发酵废水作为外加碳源投加具有一定可行性。3芬顿氧化法正交水平实验表明,芬顿氧化法各影响因素重要性主次顺序为:双氧水用量>硫酸亚铁用量>反应时间>pH;对各因素进行单因素实验分析得出芬顿氧化系统最佳运行条件为:反应pH=3、反应时间为90min、双氧水用量为5m L/L、硫酸亚铁用量为32m L/L,在该实验条件下对短程硝化反硝化出水的COD去除率达到78.34%;短程硝化反硝化耦合芬顿氧化系统可使出水总氮降至70.37~226.18mg/L、COD浓度降至约194.78mg/L、色度小于11倍、B/C约为0.4,极大提高了出水的可生化性。
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