己内酰胺废水生物处理工艺的比较研究_李方

第32卷第2期2006年4月东华大学学报(自然科学版)JOURNALOFDONGHUAUNIVERSITYVol.32,No.2Apr.2006己内酰胺废水生物处理工艺的比较研究李方1,陈季华1,陈青2,袁泉1(1.东华大学环境科学与工程学院,上海,200051;2.上海市徐汇区环境保护局,上海,200032)摘要应用缺氧好氧膜生物反应器(A/OMBR)和缺氧好氧传统活性污泥法(A/OAS)对模拟的己内酰胺废水进行处理和比较。实验结果表明,在不同的容积负荷下,MBR的出水水质优于AS,高负荷情况下优势更为明显。在静态实验中,MBR中污泥的硝化速率明显高于AS,有机物降解速率和反硝化速率几乎相等。关键词:膜生物反应器,活性污泥法,己内酰胺,硝化,反硝化中图分类号:X703.1己内酰胺(C6H11NO)作为尼龙6的中间体,近年来由于锦纶(尼龙6)纤维、锦纶树脂、聚酰胺、薄膜和人造革以及在工程塑料应用领域的扩大和发展,己内酰胺生产和需求量不断地增加。己内酰胺在生产和聚合过程中产生的废水一般COD>1000mgL-1,BC/>0.5,易生物降解,但由于氨氮浓度较高使之难以达到出水排放标准,是精细化工中难处理的废水之一。目前国内大部分企业都使用传统AO/(anoxicaerobic)工艺处理己内酰胺废水[1,2]。膜生物反应器由于用膜截留污泥絮体代替沉淀池沉淀作用,相对于传统活性污泥法具有出水水质澄清,污泥浓度高,产泥率低等优点,尤其是在处理高浓度含氨氮废水时更具硝化能力强的优势。这里以人工配制的模拟己内酰胺废水为对象,分别采用AO/MBR(anoxicaerobicmembranebioreactor)工艺和AO/AS(anoxicaerobicactivatedsludgeprocess)工艺进行处理,比较两者在处理高浓度含氮废水的优缺点。1材料与方法1.1实验装置图1为AO/MBR工艺装置示意图,A池有效体积4L,用搅拌器进行缺氧搅拌,O池有效体积12L,24h始终曝气充氧,采用内置的管式陶瓷膜以蠕动泵抽吸出水。陶瓷膜管由广东佛山陶瓷研究所提供,外表孔径0.2μm,管内、外径分别为9、13mm,管长30cm,采用蠕动泵保持负压0.03MPa进行间歇抽吸,不断调整停启的时间控制进出水平衡。AO/AS工艺的装置A、O池的体积同AO/MBR,增加5L的沉淀池。装置中所用搅拌器为B90型无极调速电动搅拌器,所用恒流泵为HL1恒流泵,HL5恒流泵及BT100恒流泵。图1A/OMBR实验装置示意图1.2运行工况接种污泥取自天山污水厂,两者运行工况相同。进水COD控制在2000mgL/左右,总氮在245mgL/左右,进水中加入一定量的K2HPO4,满足微生物生长对磷元素的需求,溶解氧保持在4mgL/,容积负荷1.5kgCODm-3d-1,泥龄控制为30d,驯化30d后驯化期结束。MBR中的收稿日期:200409222期李方,等:己内酰胺废水生物处理工艺的比较研究109MLSS在4750mgL/左右,AS中的MLSS稳定在4200mgL/左右。在运行期间改变容积负荷分别为1.5、4.0、6.0kgCODm-3d-1(容积负荷指池曝气O池的容积负荷),运行30d,考察污泥负荷对两者出水的影响。1.3主要项目的分析方法COD:重铬酸钾消解法;NH3N:纳氏试剂比色法;NO3-N:离子选择性电极法;NO2-N:N1萘基乙二胺比色法;TN:紫外分光光度法;DO及温度:TWT3/30型溶氧仪;己内酰胺:改进的羟胺—氯化铁分光光度法[3]。污泥产率的计算公式采用膜生物反应器非稳定状态下污泥产率的算法,见公式(1),(2)[4]。μ=1θ+1ΦdXdt(1)μ=YgNrs-Kd(2)其中:μ为活性污泥比增长速率(kgMLSSkgCOD-1d-1);θ为泥龄(d);X为污泥浓度(gMLSSL-1);Yg为污泥产率(kgMLSSkgCOD-1);Nrs为污泥负荷(kgCODkgMLSS-1d-1);Kd为污泥衰减速率(d-1)。2结果与讨论2.1不同污泥负荷对出水水质的影响表1为各污泥负荷下出水稳定后的各项指标多次测量的平均值。为研究膜管截留对出水水质的影响,O段上清液用中速滤纸过滤后的水样和MBR出水水样进行比较。在相同的回流比R=5的情况下,0.3,0.8,1.2kgCODkgMLSS-1d-13种不同的污泥负荷下,MBR的出水水质均优于AS,尤其在高负荷下MBR的优势更明显。两者的出水中均测不到己内酰胺和亚硝酸盐氮。当污泥负荷大于0.8kgCODkgMLSS-1d-1时,两个反应器O段上清液滤液开始变浑浊,AS出水已不能达到出水标准,这可能与污泥负荷增大或出现大量的蠕虫有关。O段上清液滤液和MBR出水的水质比较,MBR膜管的截留作用对有机物的去除和硝化作用要