短程硝化反硝化脱氮技术处理低氨氮废水的研究与应用

短程硝化反硝化脱氮技术处理低氨氮废水的研究与应用

【摘要】：本论文针对催化剂生产过程中产生的低氨氮废水采用短程硝化反硝化技术进行处理，以炼油碱渣废水作为废水反硝化处理的有机碳源，同时研究其机理过程，为工业应用提供依据。本项目采用A/O反应器和SBR反应器，研究硝化过程中氨氮废水和废碱液的降解过程。在SBR反应器中，采用模拟废水进行短程硝化-反硝化生物脱氮工艺。 在控制反应温度为25±1℃、pH值在7.5～8.5之间、DO浓度小于0.5mg/L的条件下，初始氨氮浓度为/L，其亚硝酸盐化率始终保持在98%以上，硝化出水中NO3--N浓度小于5.0mg/L，出水氨氮浓度低于检测限，实现了短程硝化反硝化过程。采用GC-MS测定废碱液中有机组分，其主要成分为芳香族化合物，其中酚类占84.11%，苯胺类占7.79%，硫化物占1.31%。废碱液碱度大于/L，B/C为0.29，可生化性较差。在SBR反应器中，废碱液作为反硝化的碳源分批加入。 当进水COD浓度为/L，反应器内氨氮浓度为300mg/L时，采用曝气4h、缺氧2h的运行条件，最终出水氨氮浓度低于检测限，总氮出水浓度为1.69mg/L。短程硝化反硝化运行过程中有机硫和挥发酚的去除效果也很好，在SBR间歇反应器中有机硫和挥发酚的去除率分别达到92.0%和93.9%；在A/O连续反应器中有机硫和挥发酚的去除率分别为93.9%和99.6%。

说明废碱液中的挥发酚、有机硫等污染物可以作为氨氮反硝化所需的有机碳源去除。在同一曝气单元中，当曝气阶段pH下降0.07时，缺氧阶段pH上升0.05。从曝气阶段和缺氧阶段pH的变化可以看出，反硝化过程产生的碱度不足以弥补硝化阶段的碱度消耗，约为硝化阶段消耗碱度的一半。利用废碱液的碱度作为硝化反硝化的碱度，可以弥补短时间硝化反硝化过程碱度的不足，实现废碱液与高氨氮废水的协同处理。A/O系统包括硝化反应和反硝化反应两个反应器。 在硝化反应池中利用废碱液的碱度，在24小时内完全去除进水中300mg/L的氨氮，亚硝酸盐率可达90%以上。在反硝化反应池中，8小时内可将NOx-N完全降解至检测限以下，实现连续流短期硝化反硝化过程。究竟控制短期硝化还是全程硝化，影响的重要因素是如何控制溶解氧浓度。实验证实，在短期硝化阶段，必须控制溶解氧浓度在0.5mg/L以下才能维持较高的亚硝酸盐率。而传统曝气池中若控制溶解氧浓度在2.0mg/L以上，就会导致全程硝化。 16S rRNA基因克隆文库法鉴定出短程硝化反硝化活性污泥中的优势菌种为该群菌，约占整个文库的50%，尤其是相似度达99%的菌株FXHWN-14和菌株FXHWN-29。两株菌株均属于氨氧化菌（AOB），能将氨氧化为亚硝酸盐，具有较强的短期硝化能力。本次基础研究和中试表明，短程硝化反硝化工艺处理氨氮效率高，操作简便，运行成本低，满足了目前我国对催化剂产生低浓度氨氮废水及炼油废水一体化处理的需求。