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城镇污水处理工艺污水处理方法
点击次数:468 发布时间:2017-12-21

传统城市生活污水处理主要采用硝化-反硝化工艺,通过高曝气量和外加源来达到脱氮的效果,产生很多不必要的处理费用[1]. 厌氧氨氧化自养脱氮工艺相对于传统脱氮工艺可节省60%的曝气量,无需有机碳作为碳源,从而可以充分利用城市污水中的有机物产生能源物质——甲烷[2],且不会产生CO2和N2O,是一种可持续污水处理技术[3,4].

  但是厌氧氨氧化菌对有机物、 DO、 温度和光等环境因素非常敏感,而预处理过后的生活污水仍会含有一定量的COD、 DO等物质,使得厌氧氨氧化系统受到影响[5, 6, 7]. Kalyuzhnyi等[8]发现,厌氧氨氧化菌和反硝化菌可以共生,通过两种细菌的协同作用,可以有效地克服有机物对于厌氧氨氧化反应的抑制;

Toh等[9]在利用厌氧氨氧化菌处理焦化废水的研究中发现了反硝化菌的存在; Sabumon等[10]证实了有机碳存在的环境下,厌氧氨氧化反应能够进行,且在ORP为(-248±25)mV时一部分NH4+会被氧化为NO3-通过反硝化作用被去除. 本研究以NH4+-N、 NO3--N为基质成功启动了ANAMMOX反应器,并逐步向反应器内添加有机物,分析不同C/N比对厌氧氨氧化反应的影响,以期为厌氧氨氧化工艺处理城市生活污水的实际应用提供.

厌氧氨氧化协同反硝化处理生活污水

  目前,厌氧氨氧化工艺已被用于处理实际高氨氮废水,例如垃圾渗滤液[28]、 污泥消化液[29]、 畜禽粪便废水[30]等,采用此工艺处理低氨氮浓度的实际生活污水的研究较为少见. 本实验中,采用厌氧氨氧化协同反硝化工艺处理低负荷含氮废水,在NH4+浓度为50 mg ·L-1,C/N比为1时,可得到良好的处理效果,TN去除率可稳定在90%以上,并具有一定的抗有机负荷冲击能力. 为考察厌氧氨氧化协同反硝化反应器处理城市生活污水的性能,采用实验室稳定运行的ABR出水,另外再投加NaNO2提供NO2--N,作为本阶段厌氧氨氧化反应器用水.

  在第Ⅲ阶段(133~153 d),厌氧氨氧化反应器进水C/N比在1.1左右,经过20 d的运行,反应器出水水质稳定,出水NO2--N和NO3--N均低于1 mg ·L-1以下,出水NH4+-N平均浓度为6.5 mg ·L-1,TN平均浓度为7.5 mg ·L-1,TN平均去除率达到86%. 经分析此阶段经厌氧氨氧化反应去除的氮占去除TN的 71%,经异养反硝化反应去除的氮占26%,其他途径占3%,厌氧氨氧化菌与反硝化菌在此条件下能实现协同脱氮.

  卢健聪等[31]采用“甲烷化+半亚硝化+厌氧氨氧化脱氮”联合工艺处理模拟城市污水,出水TN<4 mg ·L-1,溶解性COD<10 mg ·L-1,达到了良好的处理效果. 这种3段式处理工艺,可以充分利用各个反应器的特点,联合起来达到产甲烷除COD和厌氧氨氧化脱氮的目的. 除三相式反应器之外,有研究者利用单相反应器实现厌氧氨氧化脱氮. Lotti等[32]利用SBAR反应器实现了短程硝化-厌氧氨氧化脱氮,该反应器在10℃、 进水NH4+-N浓度为60 mg ·L-1时,仍能运行良好. 本实验采用ABR反应器,在不同格室内培养优势微生物,实现一体化除碳脱氮,有利于厌氧氨氧化工艺的实际应用.

  3 结论

  (1)利用ABR反应器1 ∶1混合接种厌氧氨氧化颗粒污泥和厌氧颗粒污泥,可在45 d内快速启动厌氧氨氧化反应,并实现稳定运行. 反应器出水NO2--N、 NH4+-N和NO3--N浓度平均值分别为1.1、 4.1和13 mg ·L-1,总氮平均去除率为83%,该阶段三氮比为1 ∶1.31 ∶0.27.

  (2)向反应器内加入少量的有机物(COD<100 mg ·L-1),可以通过厌氧氨氧化菌和反硝化菌的协同作用提高TN去除率. C/N比为1时,反应器可达到处理效果,对TN去除率维持在90%以上; C/N升高到2时,在高COD的影响下,厌氧氨氧化反应受到抑制,TN去除率下降; 通过降低进水COD浓度可以使受有机碳抑制的反应器快速恢复,说明协同脱氮反应器可以抵抗一定的有机负荷冲击.

  (3)采用厌氧氨氧化协同反硝化反应器处理城市污水,出水NO2--N和NO3--N均低于1 mg ·L-1以下,NH4+-N和TN平均浓度分别为6.5 mg ·L-1和7.5 mg ·L-1,TN平均去除率达到86%以上,说明协同脱氮反应器可以稳定地处理城市生活污水.

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