含氮廢水脫氮處理設(shè)計(jì)

含氮廢水的脫氮處理設(shè)計(jì)氮能引起水環(huán)境的富營養(yǎng)化，因此在含氮廢水排入水體以前必須進(jìn)行脫氮。常規(guī)的脫氮方法是進(jìn)行生物硝化反硝化，但在有機(jī)碳源較低時必須投加甲醇或乙醇等外加碳源才能進(jìn)行有效的異養(yǎng)反硝化。最近一些國外學(xué)者在處理高氨氮廢水時發(fā)現(xiàn)，在低溶解氧（DO為1mg/L左右）條件下某些微生物能不消耗有機(jī)物而進(jìn)行脫氮，例如用生物轉(zhuǎn)盤法處理經(jīng)化學(xué)混凝（絮凝）的填埋場滲濾液（DOC為20mg/L,NH+-N為100?400mg/L）時有60%的氮流失，而這不可能是異養(yǎng)反硝化的結(jié)果，故把此現(xiàn)象叫做好氧反硝化（Aerobicdenitrification）或氧受限制的反硝化（Oxygenlimiteddenitrification），也有人稱其為好氧脫氨（Aerobicdeammonification）,屬于自養(yǎng)反硝化類型的一種［1?3］。對于氨氮較低的地表水處理，國內(nèi)外尚未有好氧反硝化現(xiàn)象的報道。中試概況采用三級淹沒式生物濾池對永定河水進(jìn)行處理流程見圖1?？諝馍餅V池1圖1空氣生物濾池1圖1永定河水外理工藝流程業(yè)物沖池U生物謔池皿水圖1可見，濾池（柱）高均為3m,柱直徑為20cm。濾池1、11的濾料層凈高為1.2m,濾池III的濾料層凈高為1.5m（開始運(yùn)行時為1.5m）。濾池中的填料均為陶粒（粒徑為2?5mm），濾池I、II內(nèi)不曝氣，而濾池III內(nèi)進(jìn)行曝氣。濾池II頂部密封，但在柱頂部側(cè)面設(shè)有數(shù)個開口（通過閥門可以調(diào)節(jié)開、閉程度）以調(diào)節(jié)濾池II內(nèi)DO濃度（維持在1mg/L左右）。試驗(yàn)從夏天開始，通水掛膜約4周后對高錳酸鹽指數(shù)的去除率為28%，對NH+-N的去除率為60%,可以認(rèn)為生物膜已基本成熟，經(jīng)數(shù)日運(yùn)行后認(rèn)為系統(tǒng)已進(jìn)4入穩(wěn)定狀態(tài)。不同水力負(fù)荷和不同氣水比的試驗(yàn)結(jié)果見表1?3。從3組試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在濾池II內(nèi)（DO為0.6?1mg/L）有較多氮的流失，而有機(jī)碳（COD）卻沒有明顯變化，估計(jì)所發(fā)生氮的流失是自養(yǎng)菌引起的。在濾池III內(nèi)也有少量氮的流失，這是因?yàn)槠涞撞窟M(jìn)水端仍存在一定的缺氧區(qū)，也發(fā)生了自養(yǎng)反硝化，同時可以看到氣水比越大，濾池III內(nèi)氮的流失越少，這可能是通氣量大時減少了濾池III內(nèi)的缺氧區(qū)，因而好氧反硝化受到較多抑制的緣故。

表1水力負(fù)荷為5m3/(m2?h)時的運(yùn)行結(jié)果項(xiàng)目原水濾池I出水濾池II出水濾池II咄水高錳酸鹽指數(shù)(mg/L)6.65.35.34.6UV254(1/cm)0.2030.1840.1690.155DO(mg/L)3.41.0(1.3)0.72.6NH4+-N(mg/L)3.93.02.00.5NO2-N(mg/L)0.20.20.20.1NO3-N(mg/L)0.71.31.32.8無機(jī)氮總和(mg/L)4.84.53.53.4注：(()內(nèi)數(shù)據(jù)為濾池II進(jìn)水的實(shí)際DO值；濾池II的氣水比為1：1。表2水力負(fù)荷為6m3/m2?h時的運(yùn)行結(jié)果項(xiàng)目原水濾池I出水濾池II出水濾池III出水濾池II咄水濾池III出水高錳酸鹽指數(shù)(mg/L)6.96.16.15.35.25.2UV254(1/cm)0.1360.1200.1180.1010.0970.097DO(mg/L)3.41.0(1.3)0.72.53.13.6NH4+-N(mg/L)2.811.120.520.20.20.1NO2-N(mg/L)0.531.241.210.150.10.05NO3-N(mg/L)1.042.021.9833.063.26無機(jī)氮總和(mg/L)4.384.383.713.353.363.41注：()內(nèi)數(shù)據(jù)為濾池II進(jìn)水的實(shí)際DO值；濾池I的氣水比從左到右依次為0.5：1、1：1和1.5：1。表3水力負(fù)荷為8m3/(m2?h)時的運(yùn)行結(jié)果項(xiàng)目原水濾池I水濾池II出水濾池III出水濾池II咄水濾池III出水高錳酸鹽指數(shù)(mg/L)6.05.35.35.25.25.1UV254(1/cm)0.1160.1010.1010.0990.0970.096DO(mg/L)3.31.0(1.3)0.63.64.04.4NH4+-N(mg/L)2.321.381.140.20.10NO2-N(mg/L)1.030.760.670.310.180.05NO3-N(mg/L)1.492.172.043.043.33.7無機(jī)氮總和(mg/L)4.844.283.853.553.583.75注:(()內(nèi)數(shù)據(jù)為濾池II進(jìn)水的實(shí)際DO值；濾池I的氣水比從左到右依次為0.5：1、1：1和1.5：1。目前在好氧或氧供應(yīng)受限制條件下發(fā)生自養(yǎng)反硝化有兩種假設(shè)：由于在絮體或生物膜的氧擴(kuò)散受限而導(dǎo)致厭氧微環(huán)境的生成。絮體直徑為0.15mm時足以發(fā)生反硝化，而在生物膜厚度達(dá)到0.1mm時也能發(fā)生反硝化。亞硝酸鹽在好氧生物膜內(nèi)由Nitrisomonas（亞硝化菌）產(chǎn)生，然后擴(kuò)散進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū),發(fā)生相似于ANAMMOX工藝（厭氧氨氧化）的亞硝酸鹽還原和氨氮氧化的偶聯(lián)反應(yīng)弘5］:NH++O—NO-NH++NO--N。亞硝酸鹽不是由氨氮氧化直接生成，而是由NHOH產(chǎn)生⑹，其模型示意如2下：0.0.31 .5KO1n.珀H詢根據(jù)此模型，由Nitrisomonas氧化生成的亞硝酸鹽中的67%理論上能還原成N，這可能是生物轉(zhuǎn)盤中連續(xù)變化的氧化還原電位造成的。2從中試生物濾池的運(yùn)行條件和結(jié)果來看，好氧反硝化的機(jī)理接近于第一種，因發(fā)現(xiàn)濾池II內(nèi)有NO-N濃度降低的現(xiàn)象，推測可能還存在如下反應(yīng)：3NO-+NH+—NO-。342間歇試驗(yàn)進(jìn)一步通過一組間歇試驗(yàn)來驗(yàn)證生物濾池內(nèi)發(fā)生的好氧反硝化現(xiàn)象。先讓裝置停運(yùn)20h（濾料仍淹沒在水中，可以認(rèn)為各反應(yīng)柱中的可生物降解有機(jī)物都已耗盡），然后從濾池II中部取一定量的陶粒置于BOD瓶中，放入一定體積的濾池II的殘液，向瓶中添加NHCl,使NH+-N濃度約為50mg/L（實(shí)際測得NH+-N為46.6mg/L，NO-N和NO-N都為0,高錳酸鹽指數(shù)為5mg/L）。反應(yīng)1h后測得NH+-N2 3 4為42.8mg/L，NO-N和NO-N都為0,高錳酸鹽指數(shù)為5mg/L（反應(yīng)期間的DO23為0.6?1.2mg/L）時可以看出同樣也發(fā)生了好氧反硝化。Christine進(jìn)行的間歇試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)（取硝化生物轉(zhuǎn)盤上的一些生物膜放在某容器內(nèi)，然后添加NH+-N使其在容器內(nèi)的濃度為60mg/L，而不添加任何有機(jī)碳源，整個反應(yīng)過程中維持DO在1mg/L,此時能觀察到氨氮的轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于亞硝酸鹽和硝酸鹽累積率之和，而脫氮率可達(dá)到40%?50%［5］）。結(jié)論和建議對地表