高硝氮廢水處理方法

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:隨著工業(yè)化程度的加快，地下水及地表水的污染逐步加劇.NO3-作為一種水體污染物，廣泛存在于地表水和地下水中.目前部分地區(qū)的地下水中NO3--N濃度已經(jīng)達(dá)到150mg˙L-1左右[1~3]，嚴(yán)重威脅到人類的健康.隨著對(duì)工業(yè)廢水總氮排放要求的提高，廢水中NO3--N的去除逐步受到研究者的關(guān)注.當(dāng)前NO3-的去除方法一般為生物反硝化法[4]、離子膜交換法[5]和反滲透法[6]等.

生物反硝化一直被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)有效的脫氮方式.但是反硝化過(guò)程中需要有機(jī)物作為反硝化碳源[7]，同時(shí)存在堿度產(chǎn)量和污泥產(chǎn)量高的缺陷[8][如計(jì)量式(1)].將其運(yùn)用于高濃度NO3--N廢水時(shí)，這些問(wèn)題尤為突出.針對(duì)異養(yǎng)反硝化過(guò)程中存在的問(wèn)題，很多研究者探索自養(yǎng)反硝化途徑，其中以單質(zhì)硫作為電子受體的硫自養(yǎng)反硝化[如計(jì)量式(2)]因操作簡(jiǎn)便受到研究者的青睞，并將其運(yùn)用于低NO3-濃度的地下水處理[9,10].與異養(yǎng)反硝化相比，處理成本與污泥產(chǎn)量大幅降低，還減少溫室氣體的排放.但是硫自養(yǎng)反硝化過(guò)程也存在需要大量堿維持反硝化系統(tǒng)的pH平衡以及產(chǎn)生NO3-污染物的缺陷.

為了解決異養(yǎng)反硝化和硫自養(yǎng)反硝化過(guò)程中存在的上述問(wèn)題，研究者將其放置在兩個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)異養(yǎng)反硝化與硫自養(yǎng)聯(lián)合反硝化的聯(lián)合(協(xié)同反硝化)[11~13].其優(yōu)勢(shì)在于：①異養(yǎng)反硝化產(chǎn)生的堿和硫自養(yǎng)反硝化產(chǎn)生的酸實(shí)現(xiàn)酸堿互補(bǔ);②可降低異養(yǎng)反硝化過(guò)程中污泥的產(chǎn)量;③可降低自養(yǎng)反硝化過(guò)程中SO42-的產(chǎn)量.目前一般將其運(yùn)用于低濃度NO3--N廢水的處理(NO3--N濃度小于75mg˙L-1).而對(duì)于高濃度NO3--N廢水，協(xié)同反硝化的特性如何，會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題，能否運(yùn)用于諸如養(yǎng)殖、化工等行業(yè)的高濃度NO3--N廢水處理的研究較少.

為此，本文利用已經(jīng)啟動(dòng)成功的異養(yǎng)反硝化反應(yīng)器添加單質(zhì)硫培養(yǎng)硫自養(yǎng)反硝化，實(shí)現(xiàn)協(xié)同反硝化處理高濃度NO3--N廢水的研究，探討協(xié)同處理過(guò)程中維持pH環(huán)境穩(wěn)定和污泥減量化的控制參數(shù)以及啟動(dòng)特性，以期為高濃度NO3--N地下水乃至地表水的處理提供理論參考.

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)裝置

反應(yīng)裝置為柱狀由有機(jī)玻璃制成，如圖1所示，有效體積2L.反應(yīng)器配有攪拌及三相分離裝置，攪拌速度50r˙min-1.進(jìn)水方式為連續(xù)流，進(jìn)水流量由蘭格蠕動(dòng)泵控制，水力停留時(shí)間控制在2.1h.溫度隨季節(jié)性變化(25-35℃).

圖1反硝化反應(yīng)器示意

1.2接種污泥

反應(yīng)器最初接種污泥取自UASB反應(yīng)器的厭氧顆粒污泥，粒徑1-2mm，污泥性狀較好，MLVSS/MLSS：0.78，接種量300g(濕重).在添加單質(zhì)硫前，反應(yīng)器異養(yǎng)反硝化的總氮去除率為98%，總氮去除速率為1.4kg˙(m3˙d)-1.

1.3廢水水質(zhì)特征

廢水主要組成(mg˙L-1)：?jiǎn)钨|(zhì)硫(粒徑2-3mm)，1300-1800KNO3，400-690CH3COONa，27KH2PO4，20MgCl2˙6H2O，以及微量元素1mL˙L-1，微量元素組成(mg˙L-1)：5000EDTA，5000MnCl2˙H2O，3000FeSO4˙7H2O，50CoCl2˙6H2O，40NiCl2˙6H2O，20H3BO3，20(NH4)2MoO4，10CuSO4，3ZnSO4.整個(gè)反應(yīng)過(guò)程沒(méi)有添加碳酸氫鹽作為pH的緩沖劑.

1.4分析項(xiàng)目與方法

指標(biāo)測(cè)定方法均按照文獻(xiàn)[14].NO3--N、NO2--N采用離子色譜法測(cè)定;TOC采用MultiN/C3100TOC儀測(cè)定;pH采用PHS-3TCpH計(jì)測(cè)定;懸浮質(zhì)SS、揮發(fā)性懸浮質(zhì)VSS采用重量法;污泥體積采用100mL量筒.

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