前置反硝化二段BAF深度處理中藥廢水試驗研究

時間：2006-10-26 來源： 作者：祁佩時 李淵博 劉云芝 夏曉寒

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摘　　要：應用前置反硝化二段曝氣生物濾池進行中藥廢水的深度處理生產性研究，試驗結果表明，二段曝氣生物濾池對低COD濃度﹑可生化性差的二級處理出水，依然有較高的深化處理功能，COD去除率可達87.9%。當氣水比﹑回流比分別控制在3:1﹑2:1時，NH3–N去除率可達94.4%，TN去除率可達86.9%。自養反硝化作用對低碳高氮二級生物處理出水表現出高效深度處理功能，使得出水水質穩定，加氯消毒可以滿足回用要求。試驗對該工藝的設計參數、運行工況及最佳運行參數進行了探討。

Abstract：

關 鍵 字：自養反硝化;二段曝氣生物濾池;中藥廢水;深度處理

由圖3可知，在進水有機物濃度較低時，有機物的去除遵循一級反應關系，與Monod模型[3]得出的在低基質濃度時基質去除速率與基質濃度近似于線性關系相吻合。另外，在低進水負荷下（200mg/L）BAF依然表現出較高去除速率，達到1.1～4.98kg/m3•d，是普通活性污泥法的4～8倍。在圖3的線性方程式y=0.0083x-0.1572中，如果令y=0解得x=18.94mg/L，這個數值可以認為是該中藥廢水中不可生物降解物質濃度的平均值；從最終的二段BAF出水COD平均值為25.5mg/L可知，二段BAF工藝不僅具有較高的污染物去除速率,而且具有很強的污水深度凈化功能，可以使有機物降低到較低的程度。
3.2  對NH3–N的去除
穩定運行時期內前置反硝化二段BAF對NH3–N去除效果如圖4所示。
當進水NH3－N平均濃度為94.2mg/L，出水NH3-N平均濃度為5.2mg/L，平均NH3－N去除率為94.4%，遠遠高于普通活性污泥法。由于曝氣生物濾池內菌群結構合理，與普通活性污泥法微生物的分布相對均勻特點相比，在BAF濾池中從上到下形成了不同的優勢生物菌種；其次，曝氣在填料中進行，氣泡停留時間延長，使溶氧效率提高，供氧能耗降低；另外，生物膜上的微生物可以有較長的停留時間，有利于硝化作用的進行，因此使得除碳、硝化能同時高效率的實現。

3.3 反硝化脫氮效能
前置反硝化二段BAF通過對回流水中的硝酸鹽氮﹑亞硝酸鹽氮在缺氧狀態下的反硝化作用達到脫氮目的[2]。二段BAF對二級生物處理出水脫氮處理效能如圖5所示。進水TN平均濃度為103mg/L，出水TN平均濃度為13.5mg/L，平均TN去除率為86.9%。

前置反硝化BAF具有較高的TN去除率是由于該工藝融合了BAF工藝與A/O工藝的優點。由于填料易于掛膜，使得濾池內（包括厭氧段）生物膜量大，生物濃度高，具有高容積負荷。因此前置反硝化BAF比其它A/O工藝具有更高反硝化脫氮性能。在本工藝運行條件下，BAF的進水有機物濃度低，特別是BOD5濃度較小，無法滿足異養型反硝化細菌對BOD5的要求。由此可以認為厭氧區的總氮去除率高應歸功于自養型反硝化細菌的作用，這類細菌通過厭氧氨氧化的代謝途徑獲得能量，其反應方程可以用下式[4-7]表示：

由式1可以看出△G＜0，反應可自發進行，厭氧氨氧化過程的總反應是一個產能的反應，可以提供能量供微生物生長。若假定氨氮在好氧段完全被硝化，且反硝化作用只有在厭氧段按反應式1徹底進行，則理論上總氮去除率由下式計算：

當回流比為2:1時，由式2可以得出厭氧段理論總氮去除率為72.7%，遠低于86.9%，說明在好氧段內的缺氧微環境內也存在著自養反硝化作用，厭氧段的72.7%總氮去除率和好氧段的51.16%總氮去除率相結合正好與86.9%的總去除率相符。
3.4 對SS的去除
由于上向流段水流方向與懸浮物沉淀方向逆向，使得懸浮物易于在濾池中停留，增大濾池的納污能力，因此第一級BAF對大顆粒SS具有較高去除效率。相反，下向流段BAF濾料相對密實，易于對小顆粒SS的吸附與截流。但是水頭損失相對上向流段增加得快，因此反沖洗周期短。
4. 結論
⑴ 前置反硝化二段BAF法，可以在兩座濾池中馴化出不同功能的優勢菌種，可以縮短生物氧化時間，提高生化處理效率，更適應水質的變化，使處理水水質穩定。
⑵ 在氣水比為3:1，回流比為2:1的條件下，前置反硝化二段BAF具有較高的COD深度去除功能和高效的脫氮能力。通過對第一級BAF出水以及最終出水中的氨氮﹑總氮濃度變化規律的研究，得知前置厭氧段發生以厭氧氨氧化為獲得能量途徑的自養反硝化反應。正是前置厭氧段自養反硝化菌和好氧段內微厭氧環境自養反硝化菌的代謝作用使得前置反硝化二段BAF對低碳源高總氮濃度進水表現出總氮高效去除效能。
⑶ 前置反硝化二段BAF的處理出水經加氯消毒后，完全可以達到工業回用標準。
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