廢水硝化反硝化除氮試驗

1、制藥廢水硝化反硝化除氮研究摘要含高濃度氮的制藥廢水經(jīng)好氧生化處理后，雖然出水的COD、BOD5均可達到行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，但TN仍高達約170mg/L。本研究在曝池中設(shè)置填料，利用生物膜外層好氧、內(nèi)層缺氧厭氧的條件，使硝化-反硝化脫氮在同一構(gòu)筑物內(nèi)進行，NH3-N和TN去除率分別可達約有90%和70%0在本試驗條件范內(nèi)，溫度越高，負荷越低，硝化和反硝化作用越完全，HN3-N和TN去除率越高。關(guān)鍵詞制藥廢水硝化反硝化生物除氮上海第六制藥廠，主要產(chǎn)品有抗生素甲碉霉素和抗消化系統(tǒng)潰瘍藥物雷尼替丁等，生產(chǎn)過程中排放的廢水濃度高成分復(fù)雜，COD為10002000mg/L,BOD5約500mg/L,硝基氮約30

2、mg/L,TN約300mg/L。目前，全廠混合廢水經(jīng)好氧生化處理后，COD和BOD5均可達到行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于廢水含氮量高，出水TN高達170mg/L左右，排入受納水體后會導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化等一系列環(huán)境問題。本研究采用生物硝化-反硝化除氮新工藝，通過在曝氣池中設(shè)置填料，造成生物膜外層好氧、內(nèi)層缺氧的微環(huán)境，使廢水中NH3-N在同一構(gòu)筑物內(nèi)被硝化反硝化，轉(zhuǎn)化成分子N2逸出，從而達到脫氮目的。1試驗裝置和試驗方法1.1 試驗裝置2*空氣出水圖1試驗裝置和示意圖1、高位槽2、硝化-反硝化曝氣池3、沉淀池4、風(fēng)機生物硝化-反硝化曝氣池用聚氯乙烯材料制成，池高、長和寬分別為26cm、50cm和30cm,

3、有效容積為30L。曝氣池被兩塊擋板等分地割成三段，每塊擋板下部各有一孔，交叉擺放互相連通，曝氣池內(nèi)設(shè)置維綸軟性填料和曝氣裝置，用氣泵充氣使曝氣池水中DO保持在23mg/L。由于生物膜有一定厚度，膜內(nèi)層環(huán)境處于缺養(yǎng)或厭氧狀態(tài)。試驗用廢水置于高位槽中，水槽有效容積為200L。試驗裝置見圖11.2 硝化菌的富集、培養(yǎng)和掛膜以本廠生化處理裝置中的活性污泥作為菌種投放于本試驗的曝氣池中，以本廠生化處理的出水為基質(zhì)（COD和TN分別為200mg/L和170mg/L左右），考慮到其中殘存的有機物大多不可生物降解，且缺乏磷元素，故投加適量磷酸二氫鉀及葡萄糖作為磷和碳源，按流量25ml/min連續(xù)進水，水力停留

4、時問（HRT）為20h,水溫為（271）C。初期，出水pH和TN無明顯降底，連續(xù)運行3個月后，出水PH明顯下降，NH3-N去除率穩(wěn)步上升至70犯上，可以認為硝化菌的培養(yǎng)和掛膜已完成，可供做進一部的試驗。1.3 測定方法按不同試驗要求，定期測定進出水的BOD.CODNH-N、NO-N、NO二N、Ar-NQ（硝基苯類化合物）和TKN按水和廢水監(jiān)測分析方法進行（見表1）。表1水質(zhì)指標(biāo)及其分析方法水質(zhì)指標(biāo)分析方法BOD5標(biāo)準(zhǔn)稀釋法COD重銘酸鉀法NO3二N酚二磺酸光度法NO2二NN-（1-恭基）乙二胺光度法TKN納氏試劑光度法Ar-NO2還原-偶氮光度法2結(jié)果與討論2.1 溫度對除氮效果的影響以追加適

5、量碳和磷源的本廠生化處理出水為試驗進水，流量為25ml/min,HRT為20h,通過改變進水水溫且穩(wěn)定運行數(shù)周后考察溫度對除氮效果的影響，其結(jié)果見表2表2溫度對除氮效果的影響試驗序號溫度C進水出水去除率CODBOD5Ar-NO2CODBOD5Ar-NO2CODBOD5Ar-NO2127+131315512.519116.11.9039.089.684.8227+133116031.217115.53.0148.890.390.6327+146519019.521519.32.5653.889.886.9420+131814613.417011.71.9646.592.085.4520+1358

6、15027.820312.22.5643.391.990.8620+146620117.625321.22.0045.789.588.6715+136815221.020516.22.3844.389.388.7815+140721125.821122.52.1548.289.391.7915+14462168.7424823.61.2444.489.185.8試驗序號進水出水去除率NH3-NTNnh3-nTNNO3-NNO2-Nnh3-nTN112118010.260.20.314.7991.666.6211015712.054.30.415.0889.165.4310116910.258.

7、50.324.9889.965.4411916430.284.20.217.8874.648.7511617532.286.10.318.0472.250.8613220033.790.20.447.9874.554.9711817556.21070.3110.952.438.9812218659.01150.4511.551.638.2911518157.71180.5510.249.834.8本試驗進水來自本廠好氧活性污泥法生化處理后的出水，廢水中TN由硝態(tài)氮、氨氮和有機氮組成，TKN為氨氮和有機氮之合，由于本廠生化出水（本試驗進水）中硝態(tài)氮（NO2-N和NO3-N）均為0,所以本試驗進水

8、的TKN等于TN;氨氮較高，均在100mg/I以上；有機氮主要由硝基苯類化合物組成。從表2可以看出，溫度對生物除氮效果的影響很大，當(dāng)水溫從27c降至15c時，NH-N去除率從約90%竄至約50%TN去除率從65僻至36批右，同時NO二N的累積有所增加；在溫度變化時，COD勺去除率土呆持在40%-50%BOD的去除率也均在90批右。這表明在本試驗范圍內(nèi)，溫度的變化對有機物的去除率無明顯影響。試驗中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水溫降低除氮效果下降時，適當(dāng)減小進水流量可提高除氮效果。表3為水溫降至15c和20C、流量減至16ml/min時的試驗結(jié)果.表3水溫15c和20C、流量16ml/min時的試驗結(jié)果試驗溫度C進

9、水出水去除率CODNH3-NTNCODnh3-nno3-nNO2-NTNCODnh3-nTN1020+146513219020219.70.553.1658.256.685.169.41120+145714120219621.50.654.1160.457.184.870.11215+143513120718730.20.498.8681.157.076.960.81315+144512819319232.90.447.6680.556.974.358.3對比表2和表3中溫度15c時的數(shù)據(jù)可見，進水流量由25ml/min（即HRT由20h增至31h）時，NH3-N去除率由約50%提高至約75%

10、,TN去除率由36%提高至約60%。2.2 COD負荷對除氮效果的影響通過改變進水COD來改變系統(tǒng)的容積負荷，考察COD負荷對除氮效果的影響。試驗中進水流量為25ml/min,HRT為20h,溫度為271C其他條件不變，4結(jié)果見表4表4COD負荷對除氮效果的影響試驗序號COD容積負荷kg/m3d進水出水去除率CODNH3-NTNnh3-nNO3-NNO2-NTNnh3-nTN141.2285012018033.60.468.1690.672.049.7150.9667011716825.70.564.1872.178.057.1160.6545011017015.20.333.1556.186

11、.267.0170.4632011517612.20.343.0953.289.469.8從表4可見，隨著COD負荷的降低，硝化及反硝化速率提高，NH3-N和TN濃度逐漸降低。2.3 pH對除氮效果的影響考察進水pH的變化對除氮效果的影響，結(jié)果見表5。試驗中進水流量為25ml/min,HRT為20h,溫度為252C,其他條件不變。硝化菌對pH很敏感，亞消化菌和消化菌均在pH7.58.0時活性最強，超出該pH范圍其活性便會下降。表5表明，pH是影響硝化和反硝化速率的一個重要因素，當(dāng)進水pH在8.0時硝化及反硝化除氮效果最佳。表5pH對除氮效果的影響試驗進水出水去除率序號pHNH3-nTNnh3-

12、nno3-nNO2-NTNnh3-nTN186.012318876.30.2512.213138.030.3196.411817668.40.3314.012542.029.0207.011618045.40.453.9810160.944.9217.511319025.80.414.1570.577.262.9228.011718610.20.433.4658.491.368.6239.012419035.50.335.8196.271.449.42410.013320060.20.3114.212054.740.03結(jié)論3.1 采用內(nèi)置填料的硝化-反硝化工藝處理含氮的制藥廢水，利用填料上生物膜內(nèi)外層DO不同及硝化菌、反硝化菌生態(tài)位的不同，創(chuàng)造了局部好氧硝化、局部缺氧反硝化的生物脫氮的微環(huán)境。本試驗證實了此類生物除氮新工藝在制藥廢水治理中的有效性，在適宜的條件下NH3-N和TN去除率分別可達90%至70%左右。3.2 在本試驗條件下，溫度從2