前置回流式反硝化-硝化组合反应器(UBF-BAF)处理高氨氮制药废水

第30卷第6期2011年6月环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVol．30，No．6June20112010年6月7日收稿．*江苏省自然科学基金项目(SBK200930405);“十一五”国家科技重大专项(2008ZX07101-007-01)资助．＊＊通讯联系人，zwy@jpu．edu．cn前置回流式反硝化-硝化组合反应器(UBF-BAF)处理高氨氮制药废水*张文艺＊＊姚立荣闫刚赵婷婷陆丽巧李定龙(常州大学环境与安全工程学院，常州，213164)摘要针对常州市某生化制药公司高浓度氨氮制药废水SBR处理工艺，改用前置回流式UBF-BAF组合工艺进行了试验研究．结果表明，在厌氧生物膜的作用下，前置式UBF反应器内不仅依次发生了有机物分解的水解酸化和产甲烷的碳化反应，而且还同步发生了含氮化合物的反硝化和厌氧氨氧化反应，表现出COD、氨氮、亚硝酸盐氮和总氮浓度同步降低．BAF承接经UBF厌氧处理后的出水，与SBR相比具有较高的同步脱碳、脱氮性能，其对氨氮和总氮去除率分别高达84．08%和68．15%．从UBF-BAF反应器中分离出了厌氧氨化细菌和好氧反硝化细菌，从微生物角度进一步表明了UBF-BAF组合反应器具有较强的脱氮能力．UBF-BAF适宜的运行参数:pH值为6．4—7．0，水力负荷为0．16—0．39m3·m－2·h－1．当进水TKN、NH3-N和COD浓度分别为61．18—91．34mg·L－1、37．9—56．05mg·L－1和379．04—802．4mg·L－1时，COD和NH3-N的去除率均高于80%，各项指标均达到了生物工程类制药工业新建企业水污染物排放限值(GB21907—2008)．关键词UBF，BAF，厌氧氨氧化，制药废水，同步脱氮脱碳．制药废水由于具有污染物种类复杂，有机物浓度高，难降解物质多等特点，导致其处理难度较大［1］．目前，处理高氨氮制药废水的方法主要包括SBR法［2］、氮吹脱Fenton氧化法［3］、水解酸化/生物接触氧化法/混凝沉淀法［4］、膜法A/O工艺［5］和MBR法［6］等．对SBR工艺来说，进水氨氮浓度过高会对微生物有抑制作用，大大降低了氨氮和COD的去除率，同时容易产生污泥膨胀这一不好现象［7-8］;对Fenton法和水解法来说，前期预处理工序较多，参数设置要求严格，投加药剂量较大，同时容易造成二次污染;膜法A/O工艺虽然可以实现对某种高浓度制药废水的处理要求，但系统容易发生非丝状菌膨胀，产生大量泡沫等不利现象．因此，至今还很难找出一种治理制药废水专一、可靠、环保的方法，更很少有对生产内分泌系列药品废水处理的研究报道．常州市某生化制药公司以动物的脏器(胰脏、肝脏、肾脏、大肠、小肠等)为原料生产人用内分泌系列药品．生产过程中因脏器深加工产生大量含有高浓度有机氮、NH3-N的有机物废水．目前公司仅采用SBR工艺对高浓度废水进行处理，出水COD和氨氮浓度分别高达500mg·L－1左右和50mg·L－1左右，很难满足生物工程类制药工业新建企业水污染物排放限值(GB21907—2008)．为解决难以达标的难题，设计了一种前置回流式反硝化-硝化组合反应器(UBF-BAF)．UBF反应器是一种兼性厌氧反应器，其中微生物种类繁多，如反硝化细菌［9］、兼性厌氧氨化细菌、厌氧氨氧化细菌［10］、产酸细菌［11］和产甲烷细菌等［12］．这种前置式UBF反应器不仅由于厌氧水解作用提高了废水的可生化性［13］，而且还存在厌氧氨氧化反应，可实现厌氧脱氮［14］;BAF反应器对氨氮和有机物有着较好的去除效果［15］;二者结合，不仅提高了反应器耐冲击负荷的能力，而且提高了对废水的处理效率，从而突显组合工艺的优势．本文以生产内分泌系列药品的高氨氮废水为具体研究对象，分别考察氨氮、NO－2-N、总氮和COD的出水水质，并对UBF-BAF反应器中的氨氮、总氮及微生物进行分析，初步揭示出UBF-BAF反应器处理高浓度氨氮制药废水的特性．6期张文艺等:前置回流式反硝化-硝化组合反应器(UBF-BAF)处理高氨氮制药废水11691材料与方法1．1试验水质试验用水取自于常州市某生化制药公司母液池，由于试验用水量较大，参照该公司实际水质，对母液进行适当稀释，主要水质指标如表1所示．表1废水水质Table1PropertiesofwastewaterpH凯氏氮/(mg·L－1)NH3-N/(mg·L－1)COD/(mg·L－1)母液6．498965606528试验水范围6．4—7．061．18—91．3437．9—56．05379．04—802．4试验水均值6．6476．2646．98590．721．2试验装置流程及相关参数UBF-BAF组合工艺流程如图1所示．用水泵将试验原水和BAF出水的混合液送入UBF的池底，通