高濃度氨氮滲濾液處理的厭氧氨氧化工藝研究

時間：2007-02-05 來源：作者：趙宗升劉鴻亮袁光鈺李炳偉

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。這一優勢對于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，采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, 堿度7770-15331mg/L。

2.2試驗流程與設備
　　試驗采用如下流程。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、沉淀池，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�；钚蕴繛樘盍�。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；總堿度：電位滴定法。

2 結果與討論

2.1 普通A2/O流程試驗
　　試驗用滲濾液屬于典型的晚期滲濾液，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�？梢哉J為這里的亞硝酸積累主要是由于低碳/氮比造成的。
2.2 厭氧氨氧化A2/O流程試驗
　　普通A2/O流程對于碳/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。試驗開始后，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)，之后又逐漸下降，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后的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，亞硝酸鹽先于硝酸鹽被厭氧氨氧化過程利用。
　　系統在4月17日以后基本進入穩定狀態。系統達到穩態后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，略大于氨氮的消耗速率，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。

表2 厭氧氨氧化A2/O流程穩態平均運行數據
參數	進水	厭氧出水	缺氧出水	好氧出水	總去除率(%)	污泥負荷(1/d)	說明
COD(mg/l)	1372	1346	1181	945	31		平均溶解氧濃度1.34mg/l 污泥沉降比45 污泥濃度6093mg/l 污泥指數73 ΔCOD/厭氧氨氮比值0.47 ΔCOD/ΔTN比值=2.44/1.05
COD負荷(kg/m3/d)	0.55	0.39				0.064
BOD5	115	167
BOD5負荷(kg/m3/d)	0.05	0.05				0.008
氨氮(mg/l)	1129	827	200	57	95
氨氮負荷(kg/m3/d)	0.25	0.04
總氮(mg/l)	1520	1279	1206	1114	13/27
NO3--N(mg/l)	0.77	123	633	740
NO2--N(mg/l)	0.19	3.0	98	101
PH			7.77	6.46
堿度(mg/l)	7770	5866	639	406

3 結論

（1）利用好氧出水回流到厭氧流化床可以建立厭氧氨氧化過程，厭氧氨氧化流程可以防止低碳/氮比滲濾液的硝化/反硝化過程中亞硝酸鹽積累，消除對硝化/反硝化的抑制作用，降低出水亞硝態氮和氨氮濃度，并可提高系統對總氮去除率。
　　（2）厭氧氨氧化可使A2/O系統的總氮去除率提高15%以上。

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