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低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化研究_张龙

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文档简介:

2005年第25卷第4期化工环保ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY[收稿日期]2004-10-12;[修订日期]2004-11-22。[作者简介]张龙(1968—),男,山东省单县人,高级工程师,华东理工大学资环学院在读博士,研究方向为水污染控制。低浓度氨氮废水的厌氧氨氧化研究张龙1,肖文德1,2(1.华东理工大学资源与环境工程学院,上海200237;2.华东理工大学化工学院,上海200237)[摘要]采用污泥混合接种的方法,利用UASB反应器进行厌氧氨氧化菌混培物的培养与驯化,反应器连续运行了210d。当含氮模拟废水进水NH3-N浓度和NO-2-N浓度分别为3~5mmol/L和4~6mmol/L时,其最大去除率分别达68.0%和95.1%。扫描电镜结果表明,厌氧氨氧化菌混培物以形状不规则的短杆菌为主。[关键词]氨氮;厌氧氨氧化;上流式厌氧污泥床;废水处理[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]1006-1878(2005)04-0267-04长期以来,废水生物脱氮无论是在理论上还是在工程实践中,都要经历典型的硝化反硝化过程,因此,被称为完全硝化反硝化生物脱氮。1995年Mul-der和Vandegraff等[1,2]在厌氧流化床反应器中观察到氨氮和硝态氮同时减少的现象,从而为含氮废水生物处理新工艺的研究提供了新的理论和思路。厌氧氨氧化(Anaerobicammoniumoxidation,ANAMMOX)工艺是荷兰Delft技术大学提出的一种新型生物脱氮工艺[3,4]。其基本原理是在厌氧条件下,以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体,将氨氮直接氧化生成氮气。与传统硝化反硝化生物脱氮工艺相比,ANAMMOX工艺无需供氧,无需外加有机碳源,无需外加酸碱中和试剂,同时可减少污泥产量90%,是目前已知的最经济的生物脱氮工艺。目前,国内在厌氧氨氧化生物脱氮领域开展的研究工作不多[5~7]。这主要是由于ANAMMOX活性微生物生长速率较低,世代时间较长。本实验采用污泥混合接种技术,利用UASB反应器完成了厌氧氨氧化混培菌的培养与驯化,并研究了厌氧氨氧化反应的启动与运行效果,以期为国内实现厌氧生物脱氮技术的推广应用提供基础参数。1实验部分1.1实验装置采用一套UASB(Up-flowanaerobicsludgebed)装置作为ANAMMOX反应器,整个处理系统见图1。反应器内径为8cm,柱体高60cm,总容积为2.5L,其中反应区2.0L,沉降区0.5L。反应器外包裹绝缘加热带,可同时起到调温和避光的作用。实验用水为人工配制,由蠕动泵送入反应器,反应器由调压变压器进行温度控制,整个反应系统为连续运行。图1厌氧氨氧化废水处理装置1.废水池;2.进水蠕动泵;3.UASB反应器;4.取样口;5.水封;6.气液固三相分离器;7.出水口;8.控温系统1.2接种污泥厌氧污泥取自某污水处理场的消化污泥,接种前用COD为200~300mg/L的人工配水将其持续漂洗8~10h。好氧污泥取自某污水处理场曝气池中的活性污泥。1.3实验用水实验用的含氮废水由人工配制而成,其组成见表1。1.4UASB反应器的启动和运行首先将好氧活性污泥于30℃恒温条件下用含NH3-N浓度3~5mmol/L的人工模拟废水(不含NO-2-N)进行好氧培养,从而富集硝化细菌。运行1周后接种300mL好氧活性污泥(反应器中已预先接种了600mL的厌氧污泥),用含有NH3-N浓度3~5mmol/L和NO-2-N浓度4~6mmol/L的模拟废水(表1)为原水,正式启动厌氧氨氧化反应267化工环保ENVIRONMENTALPROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY2005年第25卷器系统。表1实验用模拟废水组成成分质量浓度/(mgL-1)(NH4)2SO4(以N计)42~70NaNO2(以N计)56~84NaHCO3650KH2PO425CaCl22H2O300MgSO4200微量元素[8]1.25mL/L在运行过程中,水力停留时间(HRT)保持2d不变。定期采样测定NH3-N、NO-2-N、pH及碱度等。注意pH和温度控制,并控制反应器无光、无氧。1.5分析方法NH3-N采用纳氏试剂分光光度法;NO-2-N采用萘-乙二胺分光光度法;NO-3-N采用酚二磺酸盐分光光度法;COD采用重铬酸钾氧化法;挥发性悬浮固体(VSS)采用重量法;pH采用PHS-2酸度计法;DO采用溶解氧仪法;碱度采用酸碱滴定法[9]。污泥观察采用扫描电镜,委托华东理工大学分析测试中心完成。2结果与讨论2.1厌氧氨氧化菌混培物的培养及反应器的启动与运行厌氧氨氧化菌混培物的培养是通过合理操作,使反应器中的厌氧氨氧化生物量得到富集、生物活性逐步提高、工艺性能不

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