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碳源对污水厂SAD工艺小试的影响-广东一体化污水处理
浏览: 发布日期:2018-01-23

  与传统脱氮工艺相比, 厌氧氨氧化工艺具有脱氮途径短、节省曝气量、无需外加碳源、污泥产量少等优点[1], 已成为目前最具前景的污水脱氮工艺[2].

  厌氧氨氧化以亚硝化工艺为基础.亚硝化工艺难以控制, 出水中含有较高浓度的硝氮[3, 4].同时, 厌氧氨氧化工艺将污水中的氨氮和亚硝氮转化为氮气和少量硝氮, 极限脱氮效率为89%[5], 且无法去除进水中固有的硝氮, 因此在实际应用中整体工艺的出水氮素浓度偏高[6].随着污水排放标准日益严格, 提高氮素去除率也迫在眉睫.有文献指出, 采用厌氧氨氧化耦合反硝化的方法可以有效地提高反应器的总氮去除率[7~9], 但国内外对SAD工艺的研究停留在配水上[10~12], 实际应用极少.

  亚硝化工艺出水中, 可降解有机物浓度较小, 后续的SAD工艺往往需要外加碳源.碳源对SAD工艺有重要的影响[13~15].污水处理厂通常投加的有机碳源为甲醇、丙酸钠和葡萄糖等[16].甲醇会对厌氧氨氧化菌产生不可逆的抑制作用, 不适合作为SAD工艺的有机碳源[17].丙酸钠和葡萄糖对厌氧氨氧化菌抑制作用较小[18], 理论上可以作为SAD工艺的碳源, 但在实际工程应用中尚未有人研究.

  本试验在污水处理厂进行, 利用A/O除磷和亚硝化工艺处理后的实际生活污水为基质, 分别投加葡萄糖和丙酸钠启动SAD工艺, 研究实际工程应用中有机碳源对SAD工艺的影响.

  1 材料方法

  1.1 试验装置

  试验采用2个完全相同的上向流生物滤柱(图 1), 编号为1号和2号.反应器由有机玻璃制成, 内径20 cm, 承托层高5 cm, 滤料高50 cm, 有效体积15 L.滤柱每隔10 cm设置取样口, 承托层采用粒径为4~8 mm的砾石, 内部装填直径5~10 mm的火山岩填料, 为了避免生物膜过量增殖导致滤柱堵塞的问题, 在底部设曝气装置以进行气水反冲洗.整个反应器外部用黑色保温棉缠绕以避光和保温. 

碳源对污水厂SAD工艺小试的影响-广东一体化污水处理

  1.2 接种污泥和试验水质

  反应器启动时接种5 L厌氧氨氧化絮状污泥, 污泥浓度为2 000 mg·L-1.厌氧氨氧化絮状污泥来自于稳定运行的厌氧氨氧化SBR反应器, SBR反应器总氮去除率稳定在85%左右, 总氮去除负荷为0.5 kg·(m3·d)-1.

  试验采用的基质为A/O除磷和亚硝化工艺处理后的实际生活污水, 具体水质如表 1所示.

碳源对污水厂SAD工艺小试的影响-广东一体化污水处理

  1.3 试验方法

  1号反应器进水中投加葡萄糖, 2号反应器进水中投加相同浓度的丙酸钠.根据基质中投加碳源浓度的不同, 反应器运行分为4个阶段, 各阶段运行参数如表 2所示.

碳源对污水厂SAD工艺小试的影响-广东一体化污水处理

  S1阶段为厌氧氨氧化工艺启动阶段, 基质为A/O除磷和亚硝化工艺处理后的生活污水. S2~S4阶段为SAD工艺运行阶段, S2、S3和S4阶段分别投加10、20、30 mg·L-1有机物.

  1.4 检测方法

  水样分析中NH4+-N测定采用纳氏试剂光度法, NO2--N采用N-(1-萘基)乙二胺光度法, NO3--N采用紫外分光光度法, COD采用国标法测定(对水样进行预处理排除亚硝酸盐的影响), DO、pH和水温通过WTW便携测定仪测定, 其余水质指标的分析方法均采用国标方法.滤料表面生物膜厚度通过电子显微镜来精确测量[19].

  反应速率的测定:从反应器取出滤料, 刮下生物膜解离并在烧杯中测定反应速率.烧杯设置机械搅拌, 测定厌氧氨氧化反应速率和反硝化反应速率.测定厌氧氨氧化反应速率时, 基质氨氮和亚硝氮浓度为50 mg·L-1, 调节碱度使碱度与氨氮之比为10, 温度控制在24~26℃, pH稳定在7.0~8.0, DO维持0.3 mg·L-1以下.测定反硝化反应速率时, 以150 mg·L-1甲醇作为碳源, 硝氮浓度为50 mg·L-1, 温度控制在24~26℃, pH稳定在7.0~7.8, DO维持0.3 mg·L-1以下.

  2 结果与讨论 2.1 反应器的启动

  污水处理厂厌氧氨氧化工艺在春季末期进行启动, 水温为15~19℃.启动时1号和2号反应器各接种5 L污泥浓度为2 000 mg·L-1的厌氧氨氧化絮状污泥.为了减少厌氧氨氧化污泥的流失, 启动初期对出水进行收集并循环进水.运行3 d后, 出水中SS浓度均小于20 mg·L-1, 絮状污泥已稳定截留在反应器中.此时将反应器改为连续流运行, 进入S1阶段.

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