金濤 劉和林 俞華勇 劉波 吳凌濤

摘 要：采用硝化反硝化處理機(jī)制處理餐廚廢水，會(huì)存在碳源不足問題，且總氮去除率比較低。此次研究，比較不同碳源與處理效果的影響關(guān)系，深入分析餐廚廢水的脫氮方式。通過研究結(jié)果可知，不同碳源對(duì)系統(tǒng)各單元的運(yùn)行效果基本一致，廢水化學(xué)需氧量、總氮與氮?dú)湮镔|(zhì)的濃度下降。

關(guān)鍵詞：市政給排水;施工技術(shù);質(zhì)量控制

中圖分類號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

生物脫氮過程涉及到氨化、硝化、反硝化過程。由于污水排放標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)提升，對(duì)氮去除率的要求不斷嚴(yán)格，開始出現(xiàn)較多新型脫氮技術(shù)工藝，該類技術(shù)在占地面積、碳源和能源等方面具備顯著優(yōu)勢(shì)。短程硝化反硝化可以將硝化過程停留在亞硝化階段，避免氮?dú)潆x子氧化[1]。在缺氧環(huán)境中，氮?dú)潆x子屬于電子受體，被部分有機(jī)物質(zhì)利用后，會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，以此實(shí)現(xiàn)短程生物脫氨效果。該過程的電子供體一般源于廢水的可溶性物質(zhì)中[2]。在生物脫氮處理期間，可溶性物質(zhì)比較少，極易造成電子供體不足，影響反硝化過程。如果污水處理對(duì)反硝化速率的需求度高，則必須應(yīng)用碳源處理[3]。

1 試驗(yàn)操作步驟

1.1 餐廚廢水水質(zhì)

此次試驗(yàn)所應(yīng)用的水源，為湖州長興金耀資源再生利用有限公司經(jīng)過厭氧發(fā)酵的廢水。廢水的化學(xué)需氧量密度為738～1854，氮?dú)潆x子密度為644～1387mg/L，pH值為7.7～8.3，氨氮密度為12～82mg/L，二氧化氮密度小于5mg/L，總氮密度在655～1406mg/L。

1.2 試驗(yàn)裝置和工藝流程

該餐廚垃圾處理廠內(nèi)的試驗(yàn)裝置，工藝流程如圖1所示。試驗(yàn)裝置組成包括污泥沉淀池、試驗(yàn)反應(yīng)器。其中，試驗(yàn)反應(yīng)器材質(zhì)為不銹鋼，長、寬分別為100cm、40cm，水深度為50cm，裝置容積為200L，共劃分為好氧區(qū)、微氧區(qū)、缺氧區(qū)，污泥沉淀池材質(zhì)為不銹鋼板，內(nèi)容積為40L。缺氧區(qū)使用攪拌器攪拌處理，好氧區(qū)和微氧區(qū)應(yīng)用蠕動(dòng)泵控制，通過溫控裝置將反應(yīng)溫度控制在30℃。此次工藝應(yīng)用前置反硝化處理，廢水可以進(jìn)入到缺氧段，混合回流污泥、硝化液和亞硝化液，確保碳源的應(yīng)用效率，以此去除總氮。微氧區(qū)的低環(huán)境監(jiān)測氧參數(shù)環(huán)境，可以加強(qiáng)硝化菌活性，以確保亞硝化菌可以通過氨氮產(chǎn)生亞硝化反應(yīng)。

1.3 外加碳源

對(duì)不同碳源與硝化反硝化處理效果的影響關(guān)系進(jìn)行比較，采用生物柴油生產(chǎn)廢水、餐廚廢水原水、工業(yè)甲醇作為外加碳源。甲醇作為反應(yīng)催化劑，反應(yīng)完成后進(jìn)行脫甲醇、甘油分離與水洗處理，該處理過程會(huì)產(chǎn)生廢水，且廢水堿性比較高，化學(xué)需氧量高，降解難度小。

1.4 試驗(yàn)方法

待運(yùn)行穩(wěn)定后，系統(tǒng)二氧化氮累積率大于90%，將碳源（4000mg/L）投入到進(jìn)水中，可以獲得最佳脫氮效果[4]。所以，在投加原水量和生產(chǎn)廢水量時(shí)，應(yīng)當(dāng)將4000mg/L作為劑量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置不同運(yùn)行工況。

1.5 測定項(xiàng)目和方法

通過重鉻酸鉀法檢測化學(xué)需氧量，應(yīng)用納氏試劑光度法檢測氨氮離子，選擇紫外分光光度法測定硝態(tài)氮。使用N-乙二胺光度法檢測亞硝態(tài)氮，使用過硫酸鉀氧化光度法檢測總氮。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同碳源條件下的化學(xué)需氧量去除度

待系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定時(shí)，每相隔15d，改變外加碳源種類和添加量，系統(tǒng)化學(xué)需氧量去除效果如圖2所示。反應(yīng)器進(jìn)水的化學(xué)需氧量為4702mg/L～6085mg/L，平均值為5394mg/L;出水化學(xué)需氧量為312mg/L～865mg/L，平均值為589mg/L。整個(gè)試驗(yàn)過程的化學(xué)需氧量去除率為90.11%。通過分析工況1和工況2可知：外加碳源為生物柴油和甲醇時(shí)，系統(tǒng)出水的化學(xué)血樣量在350mg/L，去除率為92%。主要是由于生物柴油生產(chǎn)廢水的化學(xué)需氧量由甲醇提供，反硝化菌可以利用有機(jī)物。工況3將碳源5000mg/L投加到進(jìn)水中，然而出水化學(xué)需氧量濃度變化幅度比較小，多是由于反硝化菌和異養(yǎng)菌應(yīng)用化學(xué)需氧量。

在工況4、5、6階段，外加碳源為廢水原水，出水化學(xué)需氧量持續(xù)增加，高達(dá)865g/L，系統(tǒng)對(duì)化學(xué)需氧量的去除率也低于85%。主要是由于原水中，化學(xué)需氧量存在富里酸類、腐殖酸類物質(zhì)，無法被異養(yǎng)菌和反硝化菌所應(yīng)用。通過對(duì)以上三個(gè)階段比較可知，原水經(jīng)過水解酸化時(shí)間越長，越可以降解大分子有機(jī)物，因此被異養(yǎng)菌和反硝化菌的利用度比較高。水解酸化時(shí)間持續(xù)減少，出水化學(xué)需氧量越高，系統(tǒng)化學(xué)需氧量的去除率會(huì)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)。

2.2 不同碳源條件下的氨氮去除率

氨氮去除率示意圖如圖3所示，通過分析可知，進(jìn)水氨氮的密度為788～1213mg/L，平均值為1001mg/L。然而出水的氨氮密度為10mg/L，系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率超過96%。由于系統(tǒng)好氧單元可以徹底去除氨氮，因此在前三個(gè)處理環(huán)節(jié)中，進(jìn)水氨氮的密度在900mg/L，出水氨氮去除率超過98%。后三個(gè)處理環(huán)節(jié)的氨氮存在波動(dòng)，但是低于20mg/L，主要是廢水原水存在有機(jī)氮所致。廢水原水中的化學(xué)需氧量降解難度大，會(huì)使系統(tǒng)內(nèi)氨氧化菌無法及時(shí)氧化氨氮，從而導(dǎo)致氨氮濃度上升[5]。

2.3 不同碳源情況下的總氮去除效果

在不同運(yùn)行工況下，系統(tǒng)對(duì)總氮的去除效果如圖4所示。由圖4可知，進(jìn)水總氮密度為1028～1437mg/L，平均為1233mg/L。通過分析工況1和工況2可知，出水總氮無明顯變化，總氮平均去除率在92.14%。由于生產(chǎn)廢水、甲醇的化學(xué)需氧量容易被反硝化菌所應(yīng)用，因此具備良好的生物脫氮效果。比較分析工況2和工況3可知，在工況3條件下，出水總氮存在上升趨勢(shì)，但總氮去除率降低。說明，即使增加柴油生產(chǎn)廢水的添加量，也無法提升脫氮效果。柴油生產(chǎn)廢水中存在含氮化合物，當(dāng)添加量比較大時(shí)，將會(huì)加劇系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)[6]。當(dāng)水解酸化時(shí)間比較短時(shí)，則會(huì)增加出水總氮的濃度。廢水原水大分子物質(zhì)不能全部轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，系統(tǒng)中反硝化菌無可用有機(jī)物，因此會(huì)增加出水中的總氮濃度。

3 結(jié)語

將廢水原水、柴油生產(chǎn)廢水和甲醇作為外加碳源時(shí)，不會(huì)影響洗出水的化學(xué)需氧量。洗出水的化學(xué)需氧量密度在350ml/L左右，平均去除率為92.1%。減少原水水解酸化時(shí)間，出水化學(xué)需氧量持續(xù)增加，去除率顯著降低。不同外加碳源不會(huì)影響氨氮的去除效果，且出水氨氮濃度小于20mg/L，平均去除率在97.11%。將廢水原水和柴油生產(chǎn)廢水作為外加碳源時(shí)，會(huì)增加出水氨氮濃度，還會(huì)提升生產(chǎn)廢水的添加量，化學(xué)需氧量不存在顯著變化，然而出水總氮去除率下降、縮短水解酸化時(shí)間，也會(huì)導(dǎo)致出水總氮持續(xù)增加，去除率顯著降低。

參考文獻(xiàn)

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