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        江苏铭盛环境

        高氮工业废水处理技术——EGSB工艺

        文章出处:未知发表时间:2021-12-21 09:11:57

         

         

        图片5 

         

          含氮废水的排放是造成水体富营养化、黑臭的主要缘由之一。太阳能电池行业多晶硅片消费过程中,多采用氢氟酸和硝酸混合液实行制绒、蚀刻,然后采用高纯水实行原料清洗,这些过程将产生相当量的含氟高氮废水。废水中的F-通常采用钙盐沉淀法去除,其出水TN质量浓度仍为400~600mg/L,其中氨氮占比约为25%,其他为硝态氮,是一种典型的高氮废水。

         

          为减少环境隐患,目前已有大量学者努力于高氮工业废水处理技术研讨。与物理化学法相比,生物反硝化脱氮本钱低廉,去除效率高,是高氮废水的主流处置手腕。某化工厂废水硝态氮质量浓度高达1350mg/L,杨婷等采用厌氧流化床生物技术实行脱氮处置,出水TN质量浓度低于100mg/L。廖润华采用EGSB反响器处置高硝态氮废水,完成了完整反硝化,并研讨了盐分、有毒物质胁迫下反响器微生物群落与功用的变化。厌氧反硝化技术可以将高硝态氮废水处置至较低程度,而收缩颗粒污泥床反响器是最新一代厌氧反响器,其优点在于占空中积小、处置效果稳定、可以处置高浓度或有毒工业废水,有望应用于太阳能电池消费行业高氮废水的处置。

         

          但是反硝化作用的最终产物、反响速率及处置效率受多种环境要素的影响,目前已广有研讨。除温度、pH值、碳源品种、水力条件等常规影响因子外,太阳能电池行业高氮废水中不可防止的含有钙盐处置后剩余的F-(ρ=10mg/L)Ca2+(ρ=200mg/L)以及消费中产生的氨氮(ρ=120mg/L),是影响生物脱氮过程的潜在干扰因子。李祥等的研讨标明,F-对细菌具有毒害作用,反硝化污泥脱氮性能将受F-冲击影想。Ca2+的存在将造成结垢、毁坏系统pH值均衡和影响微生物新陈代谢,进而影响生物反响器处置效率。高浓度氨氮具有生物毒性,且应用EGSB反响器实行反硝化脱氮需求提供碳源,碳源及硝态氮的存在都将抑止厌氧氨氧化作用,使氨氮处置受限,影响反响器TN处置效果。

         

          目前鲜有研讨系统探求这些干扰因子对EGSB反响器脱氮过程的影响。因而,本文在EGSB反响器中研讨不同浓度F-Ca2+和氨氮对脱氮过程的影响,以期为太阳能电池行业高氮废水的处置提供技术参考。

         

          1、资料与办法

         

          1.1 废水水质

         

          实验用水是依据太阳能电池行业含氮废水配制模仿废水,进水TN由硝酸钠配置,硝态氮质量浓度为600mg/L;乙酸钠作为外加碳源,COD质量浓度2400mg/L;碳氮比为4

         

          F-Ca2+和氨氮对反响器处置效果影响经过配制含有干扰因子的模仿废水完成。相应模仿废水采用氟化钠、氯化钙和氯化铵配制,取F-质量浓度梯度为01020mg/LCa2+质量浓度梯度为50010001500mg/L,氨氮质量浓度梯度为120600mg/L

         

          1.2 测试办法

         

          CODTNNO2-N分别采用重铬酸钾法、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和N-(1-萘基)-乙二胺光度法测定。

         

          1.3 实验安装及办法

         

          实验在EGSB反响器中展开,反响器用有机玻璃制造,总容积3.0L,有效容积1.7L,本实验接种的颗粒污泥来自某污水处置厂厌氧反响器颗粒污泥,颗粒污泥的量占反响器反响区的1/3,水力停留时间24h

         

          2?结果和讨论

         

          2.1 F的影响

         

          在反响器运转工况下,F-质量浓度分别为01020mg/L的模仿废水经过连续进水的方式进入反响器。监测实验期间出水TNCODNO2-N,结果见图1

         

        图片6 

        图片7 

        图片8 

          由图1(a)~(c)可知,参加F-初期,出水TN质量浓度分别由82mg/L上升至167216mg/L8d后均恢复至100mg/L以下;出水COD质量浓度分别由292mg/L上升至400456mg/L8d后恢复至312mg/L;参加F-NO2-N产生累积,同样在8d后恢复至1mg/L以下。这是由于F-对细菌具有毒害作用[10],因而其参加对反响器形成冲击,使反响效率降落;但由于实验F质量浓度较低(最高20mg/L),在短暂影响后,反响器仍可恢复运转。

         

          2.2 Ca2+的影响

         

          在反响器运转工况下,模仿废水以连续进水的方式进入反响器,并以50010001500mg/L的质量浓度梯度逐步增加Ca2+含量。监测实验期间出水TNCODNO2-N,结果见图2。由图2(a)~(c)可知,Ca2+参加初期或浓度增加初期,反响器出水TNNO2-NCOD均呈现明显增加,8d后处置才能根本恢复,反响器稳定运转。当参加质量浓度500mg/LCa2+时,反响器稳定后出水TN质量浓度为50mg/L,略低于不加Ca2+时的60mg/L;出水COD质量浓度为253mg/L,略低于不加Ca2+时的271mg/L。这标明少量Ca2+的存在关于微生物的生化过程具有促进作用。樊艳丽等的研讨标明,当Ca2+质量浓度为480~1000mg/L时,污泥颗粒密实度较大,系统中硝化细菌和反硝化细菌维持较高数量级(104~105),促进了活性污泥系统的高效脱氮,该结论可与本文相印证。

         

        图片9 

          随着Ca2+浓度增加,反响器处置才能有所降落。当Ca2+质量浓度为10001500mg/L时,出水TN质量浓度上升至94109mg/L;出水COD质量上升至350385mg/L。这标明,当Ca2+过量时,将对生化过程产生抑止作用。这一方面是由于大量Ca2+存在时,将耗费生化过程中产生的CO2生成碳酸盐,削弱了系统对pH值的缓冲作用,使得系统pH值降低,而反硝化菌对环境pH值条件极为敏感,从而抑止了生化作用。参加Ca2+前后颗粒污泥状态见图3

         

        图片10 

          从表观上看,颗粒污泥从不加Ca2+时的黑色有光泽渐渐变为灰白色无光泽,这是由于参加Ca2+后反响器中有钙盐析出,污泥中无机物含量增加,活性成分减少,这也是造成反响器处置效果降落的缘由之一。通常经钙盐处置后太阳能电池消费废水中剩余Ca2+质量浓度约为200mg/L,从本研讨结果看,对反响器运转具有一定促进作用,但由于钙盐的析出具有累积效应,本实验周期较短,其长期影响仍需进一步考证。

         

          2.3 氨氮的影响

         

          在反响器运转工况下,模仿废水以连续进水的方式进入反响器,分别研讨了120600mg/L2个质量浓度梯度下氨氮含量对处置效果的影响。实验期间,出水TNNO2-NCOD含量见图4。当氨氮质量浓度为120mg/L时,1d后反响器出水TN质量浓度升高到307mg/L,经过4d驯化后出水的TN质量浓度恢复至120~133mg/L。当进水氨氮质量浓度增加为600mg/L时,反响器出水的TN质量浓度从104升高至454mg/L,且处置才能无法恢复。2种氨氮浓度条件下,反响器在稳定运转之后均未呈现大量NO2-N的累积,质量浓度稳定在2~93~9mg/L;COD质量浓度虽有短暂动摇,仍可恢复至320375mg/L。申欢等的研讨亦标明,当ρ(氨氮)<3600mg/L时,不会对COD的去除效果形成明显的影响。可见本实验条件下,氨氮对异养反硝化过程并无明显抑止作用,高氨氮条件下出水TN的增加是由于氨氮的降解途径有限所致。

         

        图片11 

          氨氮的生物降解途径主要为硝化-反硝化脱氮、厌氧氨氧化过程及异化作用。由图4(b)可知,与无干扰因子时相比(1(a))相比,当进水氨氮质量浓度为120mg/L时,出水TN质量浓度仅增加了约80mg/L,进水氨氮质量浓度为600mg/L时,出水TN质量浓度仅增加了400mg/L,这标明至少有33%的氨氮被降解转换为氮气去除。但是,在收缩颗粒污泥床反响器的厌氧环境中,无法将经过好氧菌应用氧气氨氮氧化为硝态氮,进而反硝化去除,且EGSB反响器中厌氧污泥增殖速率慢,异化作用去除的氨氮非常有限,由此揣测在反响器中还存在厌氧氨氧化过程。固然厌氧氨氧化菌与反硝化菌的生存环境有异,2者共存的状况亦有报道。TAL等在挪动床生物膜反响器中发现氨氧化菌(Nitrosomonas)、亚硝酸盐氧化菌(Nitrospiramarina)、异养菌(Pseudomonassp.Sphingomonassp.)和厌氧氨氧化菌(Planctomycetessp.)能一同完成硝化、反硝化和厌氧氨氧化。SUMINO等在单个反响器中研讨了同时应用硝酸盐复原和厌氧氨氧化来脱氮,TN去除率到达80%94%

         

          3、结论

         

          本文采用EGSB反响器研讨了模仿太阳能电池行业高氮废水处置过程中F-Ca2+和氨氮对系统的影响。

         

          (1)反响器对低浓度F-有较好耐冲击才能,出水水质经过6~8d的动摇后能恢复至正常程度。

         

          (2)Ca2+存在将形成感应器短期动摇,稳定后的影响与Ca2+浓度有关。Ca2+质量浓度小于500mg/L时,反响器的处置效果得到提升;Ca2+质量浓度大于1000mg/L时,颗粒污泥中无机钙盐颗粒增加,微生物活性遭到抑止,反响器处置才能降落。

         

          (3)氨氮对EGSB反响器中的反硝化过程仅有短暂影响,4~5d后即可恢复。在实验条件下,EGSB反响器可以降低局部氨氮,揣测可能存在厌氧氨氧化作用,这方面由于实验数据所限,有待进一步实验考证。

         


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