废水硝化反硝化除氮试验.doc

制药废水硝化-反硝化除氮研究摘要含高浓度氮的制药废水经好氧生化处理后，虽然出水的COD、BOD5均可达到行业排放标准，但TN仍高达约170mg/L。本研究在曝池中设置填料，利用生物膜外层好氧、内层缺氧厌氧的条件，使硝化-反硝化脱氮在同一构筑物内进行，NH3-N和TN去除率分别可达约有90%和70%。在本试验条件范内，温度越高，负荷越低，硝化和反硝化作用越完全，HN3-N和TN去除率越高。关键词制药废水 硝化 反硝化 生物除氮上海第六制药厂，主要产品有抗生素甲砜霉素和抗消化系统溃疡药物雷尼替丁等，生产过程中排放的废水浓度高成分复杂，COD为10002000mg/L，BOD5约500mg/L，硝基氮约30mg/L，TN约300mg/L。目前，全厂混合废水经好氧生化处理后，COD和BOD5均可达到行业排放标准，但由于废水含氮量高，出水TN高达170mg/L左右，排入受纳水体后会导致水体富营养化等一系列环境问题。 本研究采用生物硝化-反硝化除氮新工艺，通过在曝气池中设置填料，造成生物膜外层好氧、内层缺氧的微环境，使废水中NH3-N在同一构筑物内被硝化反硝化，转化成分子N2逸出，从而达到脱氮目的。1试验装置和试验方法1.1 试验装置图1 试验装置和示意图1、高位槽 2、硝化-反硝化曝气池 3、沉淀池 4、风机生物硝化-反硝化曝气池用聚氯乙烯材料制成，池高、长和宽分别为26cm、50cm和30cm，有效容积为30L。曝气池被两块挡板等分地割成三段，每块挡板下部各有一孔，交叉摆放互相连通，曝气池内设置维纶软性填料和曝气装置，用气泵充气使曝气池水中DO保持在23mg/L。由于生物膜有一定厚度，膜内层环境处于缺养或厌氧状态。试验用废水置于高位槽中，水槽有效容积为200L。试验装置见图11.2 硝化菌的富集、培养和挂膜以本厂生化处理装置中的活性污泥作为菌种投放于本试验的曝气池中，以本厂生化处理的出水为基质（COD和TN分别为200mg/L和170mg/L左右），考虑到其中残存的有机物大多不可生物降解，且缺乏磷元素，故投加适量磷酸二氢钾及葡萄糖作为磷和碳源，按流量25ml/min连续进水，水力停留时间（HRT）为20h，水温为（271）。初期，出水pH和TN无明显降底，连续运行3个月后，出水PH明显下降，NH3-N去除率稳步上升至70%以上，可以认为硝化菌的培养和挂膜已完成，可供做进一部的试验。1.3 测定方法按不同试验要求，定期测定进出水的BOD5、COD、NH3-N、NO2 -N、NO3 -N、Ar-NO2（硝基苯类化合物）和TKN，按水和废水监测分析方法2进行（见表1）。表1 水质指标及其分析方法水质指标分析方法BOD5标准稀释法COD重铬酸钾法NO3 -N酚二磺酸光度法NO2 -NN（1-萘基）乙二胺光度法TKN纳氏试剂光度法Ar-NO2还原-偶氮光度法2 结果与讨论2.1温度对除氮效果的影响以追加适量碳和磷源的本厂生化处理出水为试验进水，流量为25ml/min，HRT为20h，通过改变进水水温且稳定运行数周后考察温度对除氮效果的影响，其结果见表2表2 温度对除氮效果的影响试验序号温度进水出水去除率%COD(mg/l)BOD5(mg/l)Ar-NO2(mg/l)COD(mg/l)BOD5(mg/l)Ar-NO2(mg/l)CODBOD5Ar-NO2127131315512.519116.11.9039.089.684.8227133116031.217115.53.0148.890.390.6327146519019.521519.32.5653.889.886.9420131814613.417011.71.9646.592.085.4520135815027.820312.22.5643.391.990.8620146620117.625321.22.0045.789.588.6715136815221.020516.22.3844.389.388.7815140721125.821122.52.1548.289.391.791514462168.7424823.61.2444.489.185.8试验序号进水出水去除率%NH3-N(mg/l)TN(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)NO3 -N(mg/l)NO2 -N(mg/l)NH3-NTN112118010.260.20.314.7991.666.6211015712.054.30.415.0889.165.4310116910.258.50.324.9889.965.4411916430.284.20.217.8874.648.7511617532.286.10.318.0472.250.8613220033.790.20.447.9874.554.9711817556.21070.3110.952.438.9812218659.01150.4511.551.638.2911518157.71180.5510.249.834.8本试验进水来自本厂好氧活性污泥法生化处理后的出水，废水中TN由硝态氮、氨氮和有机氮组成，TKN为氨氮和有机氮之合，由于本厂生化出水（本试验进水）中硝态氮（NO2 -N和NO3 -N）均为0，所以本试验进水的TKN等于TN；氨氮较高，均在100mg/l以上；有机氮主要由硝基苯类化合物组成。 从表2可以看出，温度对生物除氮效果的影响很大，当水温从27降至15时，NH3-N去除率从约90%降至约50%，TN去除率从65%降至36%左右，同时NO2 -N的累积有所增加；在温度变化时，COD的去除率均保持在40%50%，BOD5的去除率也均在90%左右。这表明在本试验范围内，温度的变化对有机物的去除率无明显影响。 试验中还发现，当水温降低除氮效果下降时，适当减小进水流量可提高除氮效果。表3为水温降至15和20、流量减至16ml/min时的试验结果.表3 水温15和20、流量16ml/min时的试验结果试验序号温度进水出水去除率%COD(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)COD(mg/l)NH3-N(mg/l)NO3 -N(mg/l)NO2 -N(mg/l)TN(mg/l)CODNH3-NTN1020146513219020219.70.553.1658.256.685.169.41120145714120219621.50.654.1160.457.184.870.11215143513120718730.20.498.8681.157.076.960.81315144512819319232.90.447.6680.556.974.358.3对比表2和表3中温度15时的数据可见，进水流量由25ml/min（即HRT由20h增至31h）时，NH3-N去除率由约50%提高至约75%，TN去除率由36%提高至约60%。2.2 COD负荷对除氮效果的影响通过改变进水COD来改变系统的容积负荷，考察COD负荷对除氮效果的影响。试验中进水流量为25ml/min,HRT为20h，温度为271其他条件不变，结果见表4。表4 COD负荷对除氮效果的影响试验序号COD容积负荷kg/m3d进水出水去除率%COD(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)NH3-N(mg/l)NO3 -N(mg/l)NO2 -N(mg/l)TN(mg/l)NH3-NTN141.2285012018033.60.468.1690.672.049.7150.9667011716825.70.564.1872.178.057.1160.6545011017015.20.333.1556.186.267.0170.4632011517612.20.343.0953.289.469.8从表4可见，随着COD负荷的降低，硝化及反硝化速率提高，NH3-N和TN浓度逐渐降低。2.3 pH对除氮效果的影响考察进水pH的变化对除氮效果的影响，结果见表5。试验中进水流量为25ml/min，HRT为20h，温度为252，其他条件不变。 硝化菌对pH很敏感，亚消化菌和消化菌均在pH7.58.0时活性最强，超出该pH范围其活性便会下降。表5表明，pH是影响硝化和反硝化速率的一个重要因素，当进水pH在8.0时硝化及反硝化除氮效果最佳。表5 pH对除氮效果的影响试验序号进水出水去除率%pHNH3-N(mg/l)TN(mg/l)NH3-N(mg/l)NO3 -N(mg/l)NO2 -N(mg/l)TN(mg/l)NH3-NTN186.012318876.30.2512.213138.030.3196.411817668.40.3314.012542.029.0207.011618045.40.453.9810160.944.9217.511319025.80.414.1570.577.262.9228.011718610.20.433.4658.491.368.6239.012419035.50.335.8196.271.449.42410.013320060.20.3114.212054.740.03 结论3.1采用内置填料的硝化-反硝化工艺处理含氮的制药废水，利用填料上生物膜内外层DO不同及硝化菌、反硝化菌生态位的不同，创造了局部好氧硝化、局部缺氧反硝化的生物脱氮的微环境。本试验证实了此类生物除氮新工艺在制药废水治理中的有效性，在适宜的条件下NH3-N和TN去除率分别可达90%至70%左右。3.