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    江蘇銘盛環境

    高氮工業廢水處理技術——EGSB工藝

    文章出處:未知發表時間:2021-12-21 09:11:57

     

     

    圖片5 

     

      含氮廢水的排放是造成水體富營養化、黑臭的主要緣由之一。太陽能電池行業多晶硅片消費過程中,多采用氫氟酸和硝酸混合液實行制絨、蝕刻,然后采用高純水實行原料清洗,這些過程將產生相當量的含氟高氮廢水。廢水中的F-通常采用鈣鹽沉淀法去除,其出水TN質量濃度仍為400~600mg/L,其中氨氮占比約為25%,其他為硝態氮,是一種典型的高氮廢水。

     

      為減少環境隱患,目前已有大量學者努力于高氮工業廢水處理技術研討。與物理化學法相比,生物反硝化脫氮本錢低廉,去除效率高,是高氮廢水的主流處置手腕。某化工廠廢水硝態氮質量濃度高達1350mg/L,楊婷等采用厭氧流化床生物技術實行脫氮處置,出水TN質量濃度低于100mg/L。廖潤華采用EGSB反響器處置高硝態氮廢水,完成了完整反硝化,并研討了鹽分、有毒物質脅迫下反響器微生物群落與功用的變化。厭氧反硝化技術可以將高硝態氮廢水處置至較低程度,而收縮顆粒污泥床反響器是最新一代厭氧反響器,其優點在于占空中積小、處置效果穩定、可以處置高濃度或有毒工業廢水,有望應用于太陽能電池消費行業高氮廢水的處置。

     

      但是反硝化作用的最終產物、反響速率及處置效率受多種環境要素的影響,目前已廣有研討。除溫度、pH值、碳源品種、水力條件等常規影響因子外,太陽能電池行業高氮廢水中不可防止的含有鈣鹽處置后剩余的F-(ρ=10mg/L)、Ca2+(ρ=200mg/L)以及消費中產生的氨氮(ρ=120mg/L),是影響生物脫氮過程的潛在干擾因子。李祥等的研討標明,F-對細菌具有毒害作用,反硝化污泥脫氮性能將受F-沖擊影想。Ca2+的存在將造成結垢、毀壞系統pH值均衡和影響微生物新陳代謝,進而影響生物反響器處置效率。高濃度氨氮具有生物毒性,且應用EGSB反響器實行反硝化脫氮需求提供碳源,碳源及硝態氮的存在都將抑止厭氧氨氧化作用,使氨氮處置受限,影響反響器TN處置效果。

     

      目前鮮有研討系統探求這些干擾因子對EGSB反響器脫氮過程的影響。因而,本文在EGSB反響器中研討不同濃度F-,Ca2+和氨氮對脫氮過程的影響,以期為太陽能電池行業高氮廢水的處置提供技術參考。

     

      1、資料與辦法

     

      1.1 廢水水質

     

      實驗用水是依據太陽能電池行業含氮廢水配制模仿廢水,進水TN由硝酸鈉配置,硝態氮質量濃度為600mg/L;乙酸鈉作為外加碳源,COD質量濃度2400mg/L;碳氮比為4。

     

      F-,Ca2+和氨氮對反響器處置效果影響經過配制含有干擾因子的模仿廢水完成。相應模仿廢水采用氟化鈉、氯化鈣和氯化銨配制,取F-質量濃度梯度為0,1020mg/L,Ca2+質量濃度梯度為500,10001500mg/L,氨氮質量濃度梯度為120600mg/L。

     

      1.2 測試辦法

     

      COD,TN,NO2-N分別采用重鉻酸鉀法、堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法測定。

     

      1.3 實驗安裝及辦法

     

      實驗在EGSB反響器中展開,反響器用有機玻璃制造,總容積3.0L,有效容積1.7L,本實驗接種的顆粒污泥來自某污水處置廠厭氧反響器顆粒污泥,顆粒污泥的量占反響器反響區的1/3,水力停留時間24h。

     

      2?結果和討論

     

      2.1 F的影響

     

      在反響器運轉工況下,F-質量濃度分別為0,1020mg/L的模仿廢水經過連續進水的方式進入反響器。監測實驗期間出水TN,CODNO2-N,結果見圖1。

     

    圖片6 

    圖片7 

    圖片8 

      由圖1(a)~(c)可知,參加F-初期,出水TN質量濃度分別由82mg/L上升至167216mg/L,8d后均恢復至100mg/L以下;出水COD質量濃度分別由292mg/L上升至400456mg/L,8d后恢復至312mg/L;參加F-NO2-N產生累積,同樣在8d后恢復至1mg/L以下。這是由于F-對細菌具有毒害作用[10],因而其參加對反響器形成沖擊,使反響效率降落;但由于實驗F質量濃度較低(最高20mg/L),在短暫影響后,反響器仍可恢復運轉。

     

      2.2 Ca2+的影響

     

      在反響器運轉工況下,模仿廢水以連續進水的方式進入反響器,并以500,10001500mg/L的質量濃度梯度逐步增加Ca2+含量。監測實驗期間出水TN,CODNO2-N,結果見圖2。由圖2(a)~(c)可知,Ca2+參加初期或濃度增加初期,反響器出水TN,NO2-NCOD均呈現明顯增加,8d后處置才能根本恢復,反響器穩定運轉。當參加質量濃度500mg/LCa2+時,反響器穩定后出水TN質量濃度為50mg/L,略低于不加Ca2+時的60mg/L;出水COD質量濃度為253mg/L,略低于不加Ca2+時的271mg/L。這標明少量Ca2+的存在關于微生物的生化過程具有促進作用。樊艷麗等的研討標明,當Ca2+質量濃度為480~1000mg/L時,污泥顆粒密實度較大,系統中硝化細菌和反硝化細菌維持較高數量級(104~105),促進了活性污泥系統的高效脫氮,該結論可與本文相印證。

     

    圖片9 

      隨著Ca2+濃度增加,反響器處置才能有所降落。當Ca2+質量濃度為10001500mg/L時,出水TN質量濃度上升至94109mg/L;出水COD質量上升至350385mg/L。這標明,當Ca2+過量時,將對生化過程產生抑止作用。這一方面是由于大量Ca2+存在時,將耗費生化過程中產生的CO2生成碳酸鹽,削弱了系統對pH值的緩沖作用,使得系統pH值降低,而反硝化菌對環境pH值條件極為敏感,從而抑止了生化作用。參加Ca2+前后顆粒污泥狀態見圖3。

     

    圖片10 

      從表觀上看,顆粒污泥從不加Ca2+時的黑色有光澤漸漸變為灰白色無光澤,這是由于參加Ca2+后反響器中有鈣鹽析出,污泥中無機物含量增加,活性成分減少,這也是造成反響器處置效果降落的緣由之一。通常經鈣鹽處置后太陽能電池消費廢水中剩余Ca2+質量濃度約為200mg/L,從本研討結果看,對反響器運轉具有一定促進作用,但由于鈣鹽的析出具有累積效應,本實驗周期較短,其長期影響仍需進一步考證。

     

      2.3 氨氮的影響

     

      在反響器運轉工況下,模仿廢水以連續進水的方式進入反響器,分別研討了120600mg/L2個質量濃度梯度下氨氮含量對處置效果的影響。實驗期間,出水TN,NO2-NCOD含量見圖4。當氨氮質量濃度為120mg/L時,1d后反響器出水TN質量濃度升高到307mg/L,經過4d馴化后出水的TN質量濃度恢復至120~133mg/L。當進水氨氮質量濃度增加為600mg/L時,反響器出水的TN質量濃度從104升高至454mg/L,且處置才能無法恢復。2種氨氮濃度條件下,反響器在穩定運轉之后均未呈現大量NO2-N的累積,質量濃度穩定在2~93~9mg/L;COD質量濃度雖有短暫動搖,仍可恢復至320375mg/L。申歡等的研討亦標明,當ρ(氨氮)<3600mg/L時,不會對COD的去除效果形成明顯的影響??梢姳緦嶒灄l件下,氨氮對異養反硝化過程并無明顯抑止作用,高氨氮條件下出水TN的增加是由于氨氮的降解途徑有限所致。

     

    圖片11 

      氨氮的生物降解途徑主要為硝化-反硝化脫氮、厭氧氨氧化過程及異化作用。由圖4(b)可知,與無干擾因子時相比(1(a))相比,當進水氨氮質量濃度為120mg/L時,出水TN質量濃度僅增加了約80mg/L,進水氨氮質量濃度為600mg/L時,出水TN質量濃度僅增加了400mg/L,這標明至少有33%的氨氮被降解轉換為氮氣去除。但是,在收縮顆粒污泥床反響器的厭氧環境中,無法將經過好氧菌應用氧氣氨氮氧化為硝態氮,進而反硝化去除,且EGSB反響器中厭氧污泥增殖速率慢,異化作用去除的氨氮非常有限,由此揣測在反響器中還存在厭氧氨氧化過程。固然厭氧氨氧化菌與反硝化菌的生存環境有異,2者共存的狀況亦有報道。TAL等在挪動床生物膜反響器中發現氨氧化菌(Nitrosomonas)、亞硝酸鹽氧化菌(Nitrospiramarina)、異養菌(Pseudomonassp.Sphingomonassp.)和厭氧氨氧化菌(Planctomycetessp.)能一同完成硝化、反硝化和厭氧氨氧化。SUMINO等在單個反響器中研討了同時應用硝酸鹽復原和厭氧氨氧化來脫氮,TN去除率到達80%94%。

     

      3、結論

     

      本文采用EGSB反響器研討了模仿太陽能電池行業高氮廢水處置過程中F-,Ca2+和氨氮對系統的影響。

     

      (1)反響器對低濃度F-有較好耐沖擊才能,出水水質經過6~8d的動搖后能恢復至正常程度。

     

      (2)Ca2+存在將形成感應器短期動搖,穩定后的影響與Ca2+濃度有關。Ca2+質量濃度小于500mg/L時,反響器的處置效果得到提升;Ca2+質量濃度大于1000mg/L時,顆粒污泥中無機鈣鹽顆粒增加,微生物活性遭到抑止,反響器處置才能降落。

     

      (3)氨氮對EGSB反響器中的反硝化過程僅有短暫影響,4~5d后即可恢復。在實驗條件下,EGSB反響器可以降低局部氨氮,揣測可能存在厭氧氨氧化作用,這方面由于實驗數據所限,有待進一步實驗考證。

     


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