厌氧氨氧化工艺处理高氨氮养殖废水研究

刘永林 | -> | 1629| 1| 0.276762MB |厌氧氨氧化,高浓度养殖废水,氨氮去除率,优化条件,动力学分析

摘要: 以典型高浓度养殖废水经UASB- 短程亚硝化工艺处理后的出水为对象, 采用厌氧氨氧化工艺进行脱氮处理研究. 以反硝化污泥启动厌氧氨氧化反应器, 在此基础上, 通过试验确定最佳进水氨氮负荷应处于012 kgP( m3#d) 左右, 系统的HRT 定为2d; 通过对系统运行条件研究发现, 最佳运行条件为: pH 为7150 左右, 温度为30e 且系统不需投加有机碳源. 在优化条件下, 系统最终氨氮去除率能达到85%以上, 亚硝态氮去除率达到95%以上, 系统运行效果良好, 且具有重现性. 最后通过动力学理论分析得出氨氮的降解速率为01012 6 d- 1, 亚硝态氮的降解速率为01 013 1 d- 1 . 通过研究以期为后续工艺、神经网络模拟及/ UASB- 短程亚硝化- 厌氧氨氧化- 土地系统0 组合新工艺的工程推广应用提供一定的理论依据.

随着规模化养殖业的迅速发展, 养殖废水污染越来越严重, 养殖废水具有典型的/ 三高0 特征, 即COD 3 000~ 12 000 mgPL, 氨氮800~ 2 200 mgPL, SS超标数十倍[ 1] . 限于养殖业是薄利行业, 现有处理工艺仅针对有机物去除, 而对氨氮去除尚存在很大的技术经济难度, 进而成为其达标排放的主要限制因素[ 2]. 为此, 笔者提出并开展了/ UASB-短程亚硝化-厌氧氨氧化-土地系统0 组合处理达标新工艺研究,通过大量试验、理论动力学分析及GA-BPNN 神经网络模拟, 验证了该组合工艺达标排放的可行性, 为后续进一步工程推广应用提供理论依据.
经过UASB 工艺处理后的养殖废水有机物大幅削减, 氨氮浓度高, CPN 低, 实践证明采用传统生物
脱氮工艺具有极大局限性, 建立在短程硝化-反硝化基础上的亚硝酸型硝化( SHARON) 和厌氧氨氧化
(ANAMMOX) 相对于传统工艺, 其不但节省了50%的曝气量, 还不需要外加有机碳源, 对高氨低碳废水
处理有着不可代替的优越性[ 3] .

SHARON 工艺属于亚硝化反应, 仅将氨氮氧化至亚硝态氮阶段, 其本身并不是单独的水处理工艺,它是厌氧氨氧化的前置工艺, 出水是以匹配厌氧氨氧化进水为目标的, 工艺的实现是有别于一般的短
程硝化[ 4~ 6] .ANAMMOX 工艺是主体脱氮工艺, 其在厌氧条件下, 以氨氮为电子供体, 以硝态氮为电子受体, 将氨氮和硝态氮转变成氮气排入大气中, 对处理高氨氮废水具有经济高效等优点, 但其微生物世代期较长, 启动周期较为缓慢困难, 如何成功启动已成为制约其进一步工程推广应用的瓶颈[ 7] .
目前, 国内外对厌氧氨氧化ANAMMOX 工艺的研究虽取得了一定成果, 但基本上均采用的是实验室配水, 真正应用于处理实际高浓度氨氮废水的研究还很不深入, 尤其针对厌氧氨氧化的启动及优化、最佳运行模式及参数尚不完善, 其动力学模型尚未建立[8, 9] . 本研究选用ANAMMOX 工艺为载体对SHARON 工艺处理后实际养殖废水进行处理, 通过模拟试验、动力学理论分析, 确定脱氮目标下的各最佳运行条件, 探讨优化条件下氮素的变化规律, 最后建立其动力学模型.

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