厌氧氨氧化工艺处理酒精废水厌氧消化液的可行性研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaohuihuang8801
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本论文的目的是在富集厌氧氨氧化细菌的基础上,优化厌氧氨氧化反应条件,探究厌氧氨氧化工艺处理酒精废水厌氧消化液的可行性,为相关企业环保设施的提标改造提供技术依据。首先采用ASBR反应器进行厌氧氨氧化细菌的富集培养,经过123 d的运行系统达到稳定运行状态,氨氮和亚硝氮去除率达99.12%和83.53%,亚硝氮、氨氮消耗比为1.26,接近于文献报道的理论比值,证明厌氧氨氧化细菌被成功富集。然而将污泥分装后,各反应器均出现由溶解氧抑制作用引起的厌氧氨氧化活性明显下降现象,经过近2个月的运行各反应器中厌氧氨氧化活性均可恢复至分装前水平,说明溶解氧引起的抑制作用是可逆的。从进水pH、运行温度和进水氨氮与亚硝氮浓度比等三个因素优化厌氧氨氧化反应的条件。结果显示,进水pH对厌氧氨氧化反应活性有明显影响。当进水pH控制在7.0~7.5时,氨氮、亚硝氮降解速率最高,分别达1.32~1.33 mg·L-1·h-1和1.45~1.52 mg·L-1·h-1,系统运行性能最佳,氨氮和亚硝氮去除率分别达97.19%~98.23%和76.8%~79.55%。当进水pH降为6.5或上升至7.5以上时,系统的厌氧氨氧化活性明显下降,并导致系统氮素降解速率和去除效率明显下降。因此,厌氧氨氧化反应的最适pH范围为7.0~7.5。运行温度对厌氧氨氧化反应活性也有显著影响。当反应器运行温度控制在30℃~35℃时,其氨氮、亚硝氮降解速率为 1.49~1.58 mg·L-1·h-1 和 1.68~1.77 mg·L-1·h-1,反应器运行最佳,其氨氮、亚硝氮去除率分别稳定在97.56%和85.24%。当运行温度升高至40℃或降低至25℃以下时,系统内厌氧氨氧化活性显著下降,导致系统氮素降解速率和去除效率明显下降。因此,厌氧氨氧化反应的最适温度为30℃~35℃。进水氨氮与亚硝氮浓度比对各反应器氮素去除率及出水水质有一定影响。当氨氮与亚硝氮浓度比控制在1:1时,反应器氨氮降解速率略低于其他反应器,出水氨氮浓度略高于其他反应器,而当氨氮与亚硝氮浓度比控制在1:1.3时,反应器亚硝氮降解速率和出水浓度略高于其他反应器,当进水氨氮与亚硝氮浓度比控制在1:1.1~1:1.2时,氨氮、亚硝氮去除效果分别为97.65%~98.06%和85.93%~85.97%,出水水质最佳。为了满足厌氧氨氧化细菌所需的亚硝氮,将本实验室早先运行的部分短程硝化反应器直接进水处理高氨氮的酒精废水厌氧消化液,经过16 d的运行配合换水周期的调整,在控制进水pH 8.0,通气量0.4 L/(L·min),投加0.5 g/L的NaHCO3作中和剂的条件下,成功地转变完全短程硝化反应器并实现稳定运行,稳定时氨氮转化率和亚硝氮积累率分别达98.54%和96.45%。为了考察厌氧氨氧化工艺处理酒精废水厌氧消化液的可行性,取两套厌氧氨氧化反应器,A1为对照处理人工模拟废水、A2直接处理酒精废水厌氧消化液与完全短程硝化工艺出水混合废水,两个反应器同步运行并逐步提高进水总氮负荷。结果显示,在实验设计的进水负荷范围内(0.031~0.105 g·L-1·d-1),反应器A1与A2均能稳定运行且其运行性能无明显差异,这说明由完全短程硝化工艺出水与酒精废水厌氧消化液按适当比例混合不仅能满足厌氧氨氧化工艺进水的水质要求,还可以有效避免部分短程硝化工艺出水对厌氧氨氧化细菌的抑制作用。厌氧氨氧化反应器处理酒精废水厌氧消化液的最佳进水氮负荷为0.08 g·L-1·d-1,在此负荷下两个反应器的氨氮和亚硝氮去除率分别达99%和82%。针对厌氧氨氧化工艺出水中硝氮较高的问题,我们采用传统反硝化脱氮工艺研究了碳源用量对脱氮效率的影响。结果显示总氮脱氮效率随乙酸添加量的增加而增加,当乙酸投加量达到500 mg/L以上时总氮去除率可达100%,折合碳源的消耗量为3.7 g/g-NO3--N。
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