含盐废水短程硝化反硝化生物脱氮的研究

第26卷第3期Vol.26No.32005青岛建筑工程学院学报JournalofQingdaoInstituteofArchitectureandEngineering含盐废水短程硝化反硝化生物脱氮的研究3支霞辉1,崔晋豫2,彭永臻3,马鲁铭1(1.同济大学环境学院,上海200092;2.青岛理工大学人文社会学院,青岛266033;3.北京工业大学,北京100022)摘要:试验采用SBR工艺研究了不同盐度下,NH+42N、pH值、温度等因素对含盐废水短程硝化反硝化的影响.结果表明,含盐量增加有助于亚硝酸盐的积累.含盐量在1759～24630mg/L范围内,通过提高进水pH值和进水NH+42N浓度,可以使亚硝化率[NO-2/(NO-2+NO-3)]达到90%以上.实验证明,亚硝酸菌有较高的耐盐性,能在高盐环境中保持良好的活性.关键词:短程硝化反硝化,含盐废水,亚硝化率中图分类号:X703短程硝化反硝化生物脱氮以其巨大的优越性受到越来越广泛地重视.同传统的生物脱氮技术相比,短程生物脱氮具有缩短反应时间、增大了硝化和反硝化速率、减少硝化需氧量、节省碳以及减少剩余污泥排放量等优点[1].一般来讲,短程生物脱氮仅用于生活污水的处理,对于高盐、高氨氮有机废水处理国内外学者研究较少.实现含盐废水的短程硝化反硝化将大大节省处理成本,提高处理效率,而且有助于我们了解亚硝酸菌对盐度冲击的适应性及盐度对亚硝酸菌降解有机物的影响以及探索亚硝酸盐的浓度对嗜盐菌的嗜盐浓度和嗜盐特性的影响,为含盐废水的处理探索出一条新的生物处理路径[2,3].对此,我们对含盐废水的短程生物脱氮进行了实验研究.1实验装置及分析方法(1)实验装置.实验采用两个小型SBR反应器有效容积12L.反应器顶部进水,底部设有排泥管、曝气头;侧部设有数个取样管,由阀门控制,兼做排水管用.(2)分析项目及监测方法.CODcr采用重铬酸钾法;氨氮采用纳氏试剂光度法;硝酸盐采用酚二磺酸光度法;亚硝酸盐采用N2(12萘基)2乙二胺光度法;MLSS采用重量法;pH采用pH计(德国WTW);DO采用DO测定仪.2结果及分析实验采用的含盐废水为海水和生活污水按不同的比例进行配制.SBR运行一个周期24h,进水期,0.5h;反应期,6～10h;沉淀期,1～2h;排水期,1h;闲置期,10～12h.生活污水为COD,浓度200～700mg/L、氨氮浓度50～100mg/L.海水水质见表1.表1海水水质成分组成项目Na+K+Ca2+Mg2+SO2-4Cl-含盐量浓度(mg/L)10770399412129017121935435186注:海水污染指数平均值不超过《海水水质标准》中二类水质标准.2.1盐度对短程脱氮的影响实验通过逐渐添加海水的方法,研究了盐度对亚硝酸菌和硝酸菌生长活性的影响.3国家“863计划”资助项目(编号:2003AA601010205)收稿日期:2005-03-02活性污泥经过培养驯化阶段,亚硝酸菌已经对低盐度水质有了一定的适应性,逐步开始增加海水的含量.海水添加比例为10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%、70%.试验研究了25℃,pH值8.5～9,进水氨氮浓度80mg/l左右,不同含盐量对短程脱氮的影响.由图1可知,不同含盐量条件下,7h氨氮去除率能稳定在85%以上,随着盐度的增加,去除率有所增加.这说明高氨氮浓度,高pH值下,亚硝酸菌在充分适应含盐废水的水质情况下,耐盐性逐步得到提高.图1含盐量对氨氮去除率的影响以下是一个运行周期内,不同海水添加比例,氨氮的降解以及亚硝氮的积累曲线(25℃,pH值8～9,进水氨氮浓度76mg/l)如图2、图3所示.由图2可知,硝化过程中随着氨氮的降解速度随着含盐量的增加有所加快,含海水50%的废水2h的氨氮去除率就达到50%以上,4h氨氮去除率达到80%以上.随着含盐量的增加,亚硝酸盐的积累也逐步增加,亚硝化率提高.但反硝化阶段由于积累的亚硝酸盐较多,反硝化时间也就越长.这说明含盐量的提高对氨氮的降解[425]与亚硝酸盐的积累有促进作用.图2含海水15%、30%、50%氨氮降解对比图3不同海水比例亚硝氮的浓度变化2.2温度对含盐废水短程脱氮的影响温度对亚硝化菌氧化氨氮的饱和常数和亚硝酸菌反应速率的影响可用下式表示[6]:μN,max=0.47e0.098(T-15)(1)式中T-温度,℃;μN,max———温度T时亚硝化菌的最大比增长速率,d-1由公式(1)可知,随着温度的提高,亚硝化最大比反应速率增长的幅度也越大.实验研究含海水40%,pH=8.5,DO=2～3mg/L,MLSS=4500mg/L,进水氨氮浓度在80～85mg/L,温度分别为20℃、25℃、28℃、30℃、35℃,氨氮的降解和亚硝酸盐的积累情况如图4和图5所示.图