高浓度氨氮废水生物脱氮最佳运行条件控制_刘俊新

第28卷第5期1995年10月哈尔滨建筑大学学报Vol.28NosJournalofHarbinUnivesrityofArehiteetuerandEngineeringOet.1995高浓度氨氮废水生物脱氮最佳运行条件控制刘俊新李伟光王宝贞金承基(水处理研究室)摘要进行了分析,关键词分类号本文以试脸结果为基础,对高浓度氨氮废水生物处理过程中的主要影响因素提出了最佳运行条件.煤气废水;焦化废水;生物脱氮X703O前言在煤气、焦化和氮肥等工业废水中,通常含有高浓度的氨氮。物脱氮工艺处理这些废水时,氨氮的去除过程可用下式表示:l]NH了+1.502~NO牙+ZH十+H夕NO牙+0.50:~NO子采用缺氧一好氧生l()(3)(2)’)NO牙+3H(氢供给体ND丁十5(H氢供给体一有机物卜合、+H。+。H-一有机物卜合NZ+ZH。+。H-式(l)和(2)在好氧条件下进行,而式(3)和(4)则在缺氧条件下进行。因此,为了有效地从废水中除氨氮和有机物,需要将各段运行条件控制在最佳范围内。本文根据煤气废水和焦化废水生物脱氮小试和生产试验研究成果,对影响生物脱氮过程的主要因素进行了考察,并提出了最佳运行条件。试验条件本试验采用缺氧一好氧(Ao/)改进式生物脱氮工艺,其工艺流程见图1。缺氧段采用半软性填料,好氧段采用悬浮污泥或半软性填料.小试装置用有机玻璃制成,缺氧段容积为.74L,好氧段容积为16L,并根据原水需要可调整容积。生产试验装置利用工厂原有生物处理设施改造而成,缺氧池、好氧池和收稿日期:l卯4一06一27回流污泥好氧卜叫沉淀卜尸一出水.回流水…!试脸工艺流程示意图刘俊新男38岁副教授Z哈尔滨建筑大学环境工程系(15峨叉))1)07哈尔滨建筑大学学报第82卷沉淀池的有效容积分别为20m,、6om,和38m,。试验水水质情况见表1。在小试中,为了考察各影响因素,对原废水进行了稀释。在生产试验中,试验水即生产废水.生产废水水质变化较大。煤气废水和焦化废水中均缺磷,为保证微生物生长的需要,向废水中加人适量的磷盐.表1试验水水质统计表废水来源pHCODBOD,酚卜任王厂N有机氮SCN-CN-(口吸飞)(m目工)(叱凡)(爬压)(吨几)(nlg凡)(mg瓜)(口唱压)煤气废水9.21驯力l]的450845]6227(小试)焦化废水9.012田730403幻76184。.叫(小试)焦化废水8.57073301302]08015003(生产试脸)~10一汾10~13田e410elX(均一258~368~932好氧硝化反应的最佳控制条件.21pH和碱度由式(l)一(4)可知,在硝化过程中将产生酸,因此消耗水中的碱度,而在反硝化过程中则产生碱度。根据理论计算,每硝化19氨氮约需7.579的碱度(以Na厂03计);每反硝化lgNOZ一N或NO3一N可产生3.789的碱度。因此,对于生物脱氮工艺,如果反硝化完全,则每去除gl氨氮约需加碱3.789。在实际运行中,由于废水中含有一定量的碱度,而且部分氨氮在曝气池被吹脱,因此实际加碱量与理论值并不完全相符,通常需要根据曝气池内的碱度来确定投碱量。图2是试验运行期间监测的曝气池出水中氨氮浓度与剩余碱度的关系。由图2可见,为保证出水中氨氮浓度低于巧mg/L(国家排放标准),剩余碱度应大于80mg压。pH值对硝化的影响主要表现为对水中氨和碳酸存在形态的影响。氨在水中以两种形态存在,即游离氨(NH3)和固定氨(N比),它们之间的平衡式为:ǎū劝日à侧每奄殡出水氨氮(吨刀)图2曝气池出水中氨氮与碱度的关系NH3+H十#NH了(5)由式(5)可见,当pH值升高时,平衡向左移动,NH3比例增大。生物硝化是硝化菌对N壬公进行反应,NH3高时对硝化反应有抑制作用。根据式(5)以及氨的电离常数可计算出,在水温为20一30oC、pH为.80时,水中总氨中NH3所占比例为.38%一.75%;当pH上升到.90时,NH。的比例上升到28%一45%。假如控制曝气池出水中氨氮浓度为巧mgL/,如果pH二8刀,则水中NH。的浓度为0.57一1.12mg/L;当pH=9.0时,NH、浓第5期刘俊祈等:高浓度氛氮度水生物脱氮最佳运行条件控制71度为.42一6.75gm压。据研究报导,当卜旧3浓度大于1乃mg/L后对硝酸菌有抑制作用,水中出现NO:一N累积;当NH3浓度大于10rng压后,则对亚硝酸菌产生抑制作用。因此,为了保证硝化反应进行,而且硝化产物为NO,一N,避免出现NOZ一N累积,则pH值应小于8.0。根据碳酸平衡理论,碳酸在水中以三类不同的化合形态存在,即H厂q、HCO-3和co圣一。生物脱氮中所利用的诚度是HCO子形态的碱度。当pH二.65一10时,水中的碳酸主要以HCO三形态存在,有利于硝化反应的进行【刀。图3是试验中测定的曝气池