厌氧水解-亚硝化厌氧氨氧化串联工艺处理高氨氮化肥废水的探索研究
化肥废水氨氮浓度高，若不加以有效地处理和控制，对水资源和资源环境会造成严重的污染和破坏。化肥废水C/N比小，可生化性差。传统的硝化反硝化脱氮技术需要投加额外的碳源，经济成本高。本研究以实际化肥废水作为试验用水，根据化肥废水的水质特点，采用厌氧水解-亚硝化厌氧氨氧化组合工艺对其进行处理，考察组合工艺的处理效果，并围绕厌氧氨氧化展开研究。 为了满足厌氧氨氧化对氨氮和亚硝酸盐的比例要求，首先进行亚硝化启动试验的研究，确定亚硝化实现的难度和可行性。在亚硝化启动实验中，控制温度、配水pH，使温度在25℃左右，pH为8左右，停留时间(HRT)1d、反应器的上升流速为1m/h，成功实现了亚硝酸盐的积累。进水氨氮最高100mg/L时，最终氨氮的去除率为60％。其中有55％的氨氮转化成亚硝酸盐，符合厌氧氨氧化反应对氨氮和亚硝酸盐比例的需求。 其次，考察了厌氧水解-亚硝化厌氧氨氧化串联工艺对化肥废水的处理效果。为了尽快实现厌氧氨氧化的运行，同时减少现场实验的困难，采用向厌氧氨氧化反应器内投加亚硝酸盐简化成为厌氧水解-厌氧氨氧化的核心串联工艺。串联工艺对COD、氨氮和总氮的去除率分别达到70％、60％和60％。COD的去除主要在一级厌氧水解反应器内完成，氨氮和总氮的去除主要在二级厌氧氨氧化反应器内通过厌氧氨氧化反应完成。试验中通过增加系统出水回流，开启厌氧水解的反硝化功能，增加了串联处理工艺的优势。串联工艺出水总氮浓度达到了50mg/L，氨氮浓度达到了25mg/L以下。试验结果表明，厌氧水解-亚硝化厌氧氨氧化串联工艺在耦合亚硝化反应后用于化肥废水的处理工艺是可行的。 最后，使用高通量测序技术对厌氧氨氧化活性污泥进行测序基因分析，结果表明，污泥样品中变形菌门所占比例最高。在种水平上，发现了Nitrosomonas europaea菌种，该菌种属于亚硝化单胞菌属、亚硝化单胞菌科、亚硝化单胞菌目、β-变形菌纲、变形菌门，能够以NO2--N作为电子受体，将NH4+-N氧化成N2，具备厌氧氨氧化的能力。在缺氧条件下，通过检测NH4+-N和NO2--N的消耗量求出厌氧氨氧化的反应速率。在无COD时，厌氧氨氧化的反应速率为4.14mgNH4+-N/(gVSS·h)和5.97mgNO2--N/(gVSS·h);在有COD时，厌氧氨氧化的平均反应速率为3.5mgNH4+-N/(gVSS·h)和6.5mgNO2--N/(gVSS·h)。COD的存在影响了厌氧氨氧化菌对基质的竞争，抑制了厌氧氨氧化反应的活性。厌氧水解作为亚硝化-厌氧氨氧化工艺的预处理段，大幅降低厌氧氨氧化反应器进水的COD浓度，为采用厌氧氨氧化工艺耦合亚硝化反应后对化肥废水高效低耗脱氮提供了有力的技术保障。
化肥工业;废水处理;水氨氮浓度;厌氧水解法;亚硝化厌氧氨氧化工艺
北京化工大学
硕士
化学工程
宋英豪;杨京生
2016
中文
X786;X703.1
97
2017-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）