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高濃度氨氮滲濾液處理的厭氧氨氧化工藝研究

2023年09月26日

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 厭氧氨氧化是近幾年來得到確認的一種生物化學反應,其以亞硝酸鹽或硝酸鹽為 電子 受體、以氨為電子共體完成生物脫氮過程。其優點是節省了傳統生物反硝化的碳源和氨氮氧化對氧氣的消耗。這一優勢對於高氨氮廢水顯得由為重要,垃圾滲濾液即是一種高氨氮低碳氮比廢水,在其處理過程中存在自由氨氨及亞硝酸鹽抑制等 問題 ,採用厭氧氨氧化技術可以在一定程度上緩解這些問題。
  1、 研究 方法
  1.1滲濾液原水水質試驗用滲濾液取自北京某生活垃圾填埋場,COD濃度1145-1472mg/L, BOD5為68-115mg/L,NH4+-N為1129-1210mg/L,總氮為1611-1555mg/L,pH為8-8.2,鹼度7770-15331mg/L.
  1.2試驗流程與設備試驗採用如下流程。試驗裝置由滲濾液進水槽、進水泵、厭氧流化床、缺氧池、曝氣池、沉澱池,回流泵、溫度控制器、pH在線檢測系統組成。內循環厭氧流化床和曝氣池設計有效容積均為40 l, 厭氧流化床內裝顆粒活性炭為填料。厭氧流化床的工作溫度為35℃,曝氣池的工作溫度為20℃。
  1.3 分析 方法CODCr:重鉻酸鉀法;NH4+-N:納試劑比色法;NO3——N:紫外分光光度法;NO2——N: N-萘基-乙二胺比色法;SS:重量法;總氮:過硫酸鉀紫外分光光度法;DO:溶解氧測定儀;總鹼度:電位滴定法。
  2、結果與討論
  2.1 普通A2/O流程試驗試驗用滲濾液屬於典型的晚期滲濾液,主要處理對象是氨氮和總氮,出水氨氮濃度為259mg/L.總氮去除率僅為9%.出水NO3——N濃度下降;NO2——N濃度進一步上升,平均值高達823mg/L.表明Nitrobacter受高濃度到NO2——N的抑制,亞硝酸反硝化反應也很少進行。根據Narkis 等人1979年的研究表明,低碳/氮比也是反硝化過程亞硝酸積累的重要原因。可以認為這裡的亞硝酸積累主要是由於低碳/氮比造成的。
  2.2 厭氧氨氧化A2/O流程試驗普通A2/O流程對於碳/氮比極低的滲濾液的處理存在嚴重的亞硝酸積累問題,從而使硝化反應及反硝化反應受到抑制,出水氨氮濃度和亞硝酸濃度很高,總氮去除率很低。
  3月29日開始厭氧氨氧化流程試驗,前7天,進水流量仍為26 l/d,出水回流比為1;考慮保持厭氧流化床較大的水力停留時間。進水流量為16 l/d,出水回流比為0.25.試驗開始後,好氧出水氨氮濃度開始從普通A2/O流程試驗階段的339mg/L逐步下降,到4月24日好氧出水氨氮濃度降至6.7mg/L.好氧出水硝態氮濃度在試驗過程中逐步增加,從試驗開始3月29日的0.0mg/L增加到4月28日的794mg/L;厭氧流化床出水硝態氮濃度增加到146mg/L(12日),之後又逐漸下降,到28日為72mg/L.好氧出水亞硝態氮從3月29日試驗開始的849mg/L逐漸下降到4月28日的5.6mg/L.厭氧出水亞硝態氮從試驗開始後的546mg/L,逐漸下降到4月28日的0.03mg/L.表明厭氧流化床逐步適應了出水回流,使系統出水的氨氮濃度和亞硝態氮濃度降了下來,亞硝酸鹽先於硝酸鹽被厭氧氨氧化過程利用。
  系統在4月17日以後基本進入穩定狀態。系統達到穩態後的平均運行數據見表1.整個系統的總氮去除率為27%,比普通A2/O提高15%;缺氧-好氧部分的總氮去除率為13%,比普通A2/O提高約5%.系統氨氮去除率達95%,比普通A2/O提高18%.根據表1的系統穩態平均數據進行對厭氧流化床的進出水進行氨氮、NO3——N、NO2——N進行物料衡算結果為,若沒有厭氧氨氧化作用,厭氧流化床出水的氨氮、NO3——N、NO2——N濃度分別應為914mg/L、148mg/L和81mg/L,與實際檢測到的平均值的差分別為87mg/L、25mg/L和78mg/L.由此可以得出氨氮、NO3——N、NO2——N的消耗速率分別為43.5mg/l/d、12.5mg/L和39mg/l/d.而NO3——N+NO2——N的消耗速率為51.5mg/l/d,略大於氨氮的消耗速率,但很接近。據此,可以認為在厭氧流化床中發生了厭氧氨氧化反應。
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