顆粒污泥+好氧污泥處理焦化廢水中氨氮的研究

樊紅輝 任小朋

(四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

顆粒污泥+好氧污泥處理焦化廢水中氨氮的研究

樊紅輝 任小朋

(四川建筑職業技術學院，四川 德陽 618000)

采用好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術對焦化廢水中的氨氮進行處理，研究了其去除效果及影響因素，結果表明，微氧顆粒污泥+好氧污泥工藝對焦化廢水中的氨氮有很好的去除效果，去除率可達80%以上；好氧階段曝氣時間和pH值對氨氮去除效果的影響較大，而整個系統運行穩定后停止運行1個月，對氨氮的去除效果無明顯影響。

焦化廢水，氨氮，EGSB反應器，微氧顆粒污泥，好氧污泥

焦化廢水中氨氮污染物的含量較高，我國焦化產業每年排放的氨氮量達到數萬噸。眾所周知，氨氮是水體富營養化的主要因素；此外，廢水中氨氮具有不穩定性，在亞硝化菌的作用下會轉化成具有致畸、致癌作用的亞硝酸鹽[1-3]。因此，焦化廢水中氨氮的去除至關重要。然而，目前國內外常用的焦化廢水的處理方法仍采用普通生物處理，這些處理方法雖然能保證酚、氰等污染物處理效果基本達標，但對出水中化學需氧量(COD)和氨氮的排放，卻很難達到排放標準[4-6]。顆粒膨脹污泥床(EGSB反應器)設有的回流系統和高效的傳質效果，對焦化廢水中難降解污染物質的去除起到重要作用。同時，采用微氧技術向EGSB反應器中充入適量氧氣，使EGSB反應器內形成厭氧與好氧共存的微氧環境，這種微氧顆粒膨脹污泥床技術對焦化廢水中難降解污染物質以及氨氮的去除提供了可能[7，8]。本課題組前期采用兩級微氧EGSB反應器系統對焦化廢水進行處理，實驗結果表明：該工藝對COD的去除效果較高，但是對氨氮的去除效果不理想[7]。分析原因可能是微氧EGSB反應器中的微氧條件以及相對較高上升流速，不能保證反應器內足夠的硝化菌?？紤]到硅藻土對廢水中氮污染物有吸附作用，因此本實驗采用微氧顆粒污泥與硅藻土結合的技術，并由好氧活性污泥與其協同處理的技術研究對焦化廢水中的氨氮進行去除。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗裝置

本研究采用微氧顆粒污泥(加有硅藻土)+好氧活性污泥的技術，去除廢水中的氨氮。將適量硅藻土加至圖1的EGSB反應器(微氧)中，焦化廢水首先由該EGSB反應器處理后，取部分處理水注入圖2的量筒進行第二階段的好氧去除研究。實驗所用EGSB反應器高度為2.3 m，有效容積為18 L。其中，反應區高為1.7 m，內徑為100 mm，有效容積為12 L；沉淀區高為0.6 m，內徑為140 mm，有效容積為6 L。具體的工藝流程如圖1所示。該工藝的曝氣頭設在回流柱中，借助回流作用保證反應器內的微氧條件。實驗的好氧處理階段是在量筒小實驗中完成，如圖2所示。

1.2 實驗材料

1)微氧顆粒污泥。實驗所用微氧顆粒污泥包括兩種：一種是本課題組在前期微氧EGSB反應器處理焦化廢水研究中已經培養馴化成功的顆粒污泥；另一部分是后期培養的消化污泥。前期污泥由市政消化污泥經焦化廢水馴化所得；后期污泥由焦化廠泥餅及污水處理廠消化污泥共同培養所得。

2)焦化廢水。取自太原煤氣化集團第二焦化廠的調節池內焦化廢水，該水質基本參數為：COD濃度為1 100 mg/L～2 900 mg/L，氨氮濃度為50 mg/L～260 mg/L，pH值為8.3～9.2。

3)好氧活性污泥。實驗所用好氧活性污泥是在溫度選取35 ℃時，將焦化廠泥餅和市政消化污泥，以及生活污水接種所得的種泥，經過20 d培養出的消化污泥，該活性污泥呈棕褐色，并且呈絮狀體。

1.3 分析項目及方法

氨氮(NH3-N)：納式試劑光度法；溶解氧(DO)：碘量法。

2 實驗結果及討論

1)好氧污泥協同微氧顆粒污泥對焦化廢水中氨氮去除效果的研究。

顆粒污泥(微氧)處理階段，采用連續進水、連續出水的運行方式，pH控制在8.7～9.2，MLSS平均值取31.7 g/L，進水T取23 ℃～29 ℃，曝氣量取10 000 mL/min，反應器內水溫由水浴鍋控制在25 ℃左右。另外，第1天向反應器中投加硅藻土60 g，第2天開始每天投加6 g，當整個微氧、好氧系統將氨氮去除效果達標后，中止繼續加入硅藻土。在好氧活性污泥系統中，采用間歇進水、間歇出水的方式，MLSS平均值取21.65 g/L，實驗T取30 ℃，進水pH設定為8，曝氣量取2 000 mL/min，每天連續曝氣18 h以保證反應器中DO濃度大于2 mg/L。停止曝氣后靜沉30 min,取上清液分析。實驗結果見圖3，圖4。該實驗結果顯示，好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術對氨氮的總去除率達到87%～99%，出水中氨氮濃度降至0.2 mg/L～10 mg/L，滿足氨氮濃度低于15 mg/L該一級排放標準。因此，采用好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術處理焦化廢水，可使出水中氨氮濃度達標。

2)曝氣時間在好氧污泥處理階段對氨氮處理效果的影響。

取微氧EGSB反應器出水500 mL，將其pH值調至8.0，注入好氧量筒內進行好氧處理，反應溫度控制在30 ℃，曝氣量取2 000 mL/min，曝氣T依次取2 h，6 h，18 h及24 h。研究曝氣時間長短不同，好氧系統對氨氮去除效果的影響。同樣的方法取3次水樣做該實驗，實驗結果見圖5。

實驗結果顯示，曝氣時間為2 h，6 h，18 h，24 h，氨氮去除率分別為15%～22%，24%～47%，88%～97%，96%～99%。在好氧系統中，氨氮的去除率跟曝氣時間有關，并隨曝氣時間的增加而提高，當曝氣時間為18 h～24 h時，氨氮的去除效率高，去除效果好。分析該原因為：反應過程中曝氣時間的適度增加，可以提高好氧系統中DO的含量，當該含量達到適宜的范圍，將利于好氧階段硝化細菌的硝化作用，最終達到氨氮得以高效去除的效果。

3)pH值在好氧活性污泥系統中對氨氮去除效果的影響。

從微氧EGSB反應器中取出水水樣1 500 mL，將該水樣平均分為3份，3份水樣的pH值分別調為5.8，8.0，9.5之后，注入3個相同的好氧系統中。反應T均取30 ℃，曝氣量取2 000 mL/min，曝氣T取18 h。觀察研究好氧處理系統中，不同pH值對氨氮去除效果有無影響。同樣的方法取3次水樣做該實驗，實驗結果見圖6。

實驗結果顯示pH值取5.8，8.0，9.5時，氨氮去除率分別為52%～59%，86%～93%，53%～62%。當pH值取8.0時，系統對氨氮的去除率明顯超出pH值取5.8或9.5。分析該原因為：在好氧反應過程中，硝化菌發揮作用的最佳pH范圍為8.0～8.4。若pH值低于或者高于這個范圍，硝化菌的活性都會大幅度降低，從而降低好氧階段對氨氮的去除率。

4)短期的系統停止運行，對好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術去除氨氮效果的影響。

當好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術去除氨氮的效果達到高效、穩定運行后，繼續運行1周，之后將整個系統停止運行1個月。再次重新啟動該系統，觀察系統停止運行對氨氮去除效果的影響。實驗結果見圖7，該數據是系統重啟3 d后開始取水樣測得。

實驗結果顯示，微氧顆粒污泥階段氨氮的去除率為8%～36%，好氧污泥階段氨氮的去除率為76%～99%，好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術對氨氮的總去除率為87%～99%。測定數據開始的前3天，好氧階段對氨氮的去除率低于80%，而從第4天起，氨氮去除率提高至80%以上，去除率也保持穩定。分析該原因為：1個月對整個系統的停止運行，對微氧顆粒污泥處理效果沒有明顯影響，但會影響到好氧污泥的活性，該好氧污泥會在短時間內恢復其活性。總的來說，好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術在短期內停止運行，對整個系統去除氨氮效果沒有明顯影響。

3 結語

1)好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術處理焦化廢水時，對廢水中氨氮的去除效果較好，并能保證出水氨氮濃度滿足GB 8978-1996污水綜合排放標準一級排放標準。2)在好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術處理焦化廢水時，好氧系統曝氣時間對氨氮去除效果的影響較大，當曝氣時間為18 h～24 h時，氨氮去除效果最佳。3)在好氧污泥協同微氧顆粒污泥技術處理焦化廢水時，好氧系統pH值對氨氮去除效果的影響較明顯，好氧系統最適宜的pH值應控制在8.0～8.4。4)當整個系統運行穩定后停止運行1個月，對整個工藝的再次啟用及處理效果不會產生明顯影響，并且好氧污泥活性的恢復比較快。

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Study on ammonia nitrogen treatment in coking wastewater with granular sludge+ aerobic sludge

FAN Hong-hui REN Xiao-peng

(Sichuan Vocational College of Building, Deyang 618000, China)

The paper processes the ammonia nitrogen in coking wastewater with granular sludge+ aerobic sludge, and studies its demolishing effect and influencing factors. Results show that: granular sludge+ aerobic sludge technology has good effect for demolishing ammonia nitrogen in coking wastewater, and its demolishing effect reaches 80%; aeration time and pH value has great impact upon ammonia nitrogen demolishment at aerobic phase, and will have no impact upon ammonia nitrogen after one-month stable system operation.

coking wastewater, ammonia nitrogen, EGSB reactor, microaerobic granular sludge, aerobic sludge

1009-6825(2014)31-0135-03

2014-08-23

樊紅輝(1985- )，女，碩士，助教

X703

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