前置反硝化生物滤池处理化工企业生化尾水.docx

1、前置反硝化生物滤池处理化工企业生化尾水化工企业废水具备有机物污染浓度高、毒害性强、难以生物降解及色度高等特点，是一类难处理的废水。常规的处理方法是组合使用物化和生化技术，但生化处理后的尾水水质复杂、可生化性低，含有稳定的难降解的有毒污染物。因此采用有效的深度处理工艺尤为重要。某化工企业主要生产杀菌剂、除草剂、中间体等农化品，产生的废水氮含量较高，经厂区污水厂现有预处理生化工艺处理后，仍未达到当地GB315712015的直接排放标准要求，生化出水COD较低，但硝态氮浓度较高。污水脱氮方法主要有物理化学法与生物脱氮法。生物法能耗较低、化学试剂投入较少，在污水处理中尤其是大、中型污水处理厂广泛应用。

2、曝气生物滤池集生物氧化和截留悬浮固体于一体，同时填充载体材料对水流可起到强制紊流的作用，强化微生物和污染物的富集与传质，实现污水污染物的高效去除。前置反硝化生物滤池结合了A/O工艺和曝气生物滤池工艺的特点，具备良好的脱氮效果，被广泛用于尾水的深度处理中。该工艺不但出水稳定、投加碳源量少、节约药剂成本，同时流程相对简单，省去中间沉淀池，节约建筑成本。很多研究者对前置反硝化生物滤池脱氮效率的影响因素进行分析。研究表明硝化液回流比、碳氮比及水力负荷直接影响系统的脱氮效果。笔者针对某化工企业生化尾水硝态氮浓度高、COD低的特点，提出采用前置反硝化生物滤池工艺，两端滤池均用聚氨酯为填料，探讨停留时间、回

3、流比及碳氮比等参数对该生化出水脱氮效果的影响，并进行小试调试，为实际工程应用提供参考。1 实验部分1.1 实验装置实验装置由2个滤池串联而成，前端为缺氧生物滤池，后端为好氧生物滤池，水流方向均为升流。污水由缺氧生物滤池底部进入，从上端溢流堰自流至好氧生物滤池底部，随后从好氧生物滤池顶部溢流堰排出，出水部分回流至缺氧池。缺氧池和好氧池柱体高45 cm，直径10 cm，柱体采用有机玻璃制成，容积均为3.5 L，两滤池均填充聚氨酯轻质填料。缺氧池溶解氧控制在0.5 mg/L以下，好氧池隔板处设有1个曝气口，通过气体流量计控制池内溶解氧为24 mg/L。前置反硝化生物滤池实验装置如图1所示。1.2 实

4、验用水模拟配水：用自来水进行配水，氨氮由氯化铵配制，硝酸盐氮由硝酸钠配制，COD由甲醇配制，加入少量稀盐酸或碳酸钠溶液调节配水pH至78。实际废水：取自安徽某化工企业污水站生化出水，污水站生化段原有工艺为厌氧兼氧好氧，原有废水处理工艺启动后污水站出水水质为COD80 mg/L、TN110160 mg/L，其中硝酸盐氮占比在90%以上，pH为6.57.0。可以看出该污水TN超标较严重（排放标准15 mg/L）。由于前置反硝化脱氮过程当中碳源明显不足，因此实验过程投加少量甲醇作为外加碳源，并加入少量碳酸钠调节废水pH至78。1.3 实验方案实验分为3个阶段。第1阶段以模拟配水为实验用水，进行装置挂

5、膜启动。好氧生物滤池启动：首先向反应器内加入500 mL活性污泥，进水水质COD为80 mg/L，NH3-N为30 mg/L，控制DO为24 mg/L，HRT为12 h，出水COD去除率稳定在70%，氨氮去除率稳定在90%以上，说明好氧生物滤池挂膜成功。缺氧生物滤池启动：首先向反应器内加入500 mL活性污泥，进水COD为400 mg/L，NO3-N为100 mg/L，控制DO0.5 mg/L，pH在78，HRT为12 h，出水COD去除率稳定在90%以上，TN去除率稳定在80%以上，说明缺氧生物滤池挂膜成功。好氧生物滤池和缺氧生物滤池均挂膜成功后，组装前置反硝化生物滤池反应器（见图1），控制

6、硝化液回流比为1:1，HRT为12 h，定期监测进出水水质，水质稳定后则认为前置反硝化生物滤池启动成功。第2阶段以实际废水为实验用水，考察运转参数对前置反硝化生物滤池工艺处理性能的影响。分别进行不同水力停留时间、硝化液回流比、碳氮比实验。每次调节运转参数后运转35 d，稳定后开始采样测试，连续采样15 d，结束后进行下一参数实验。第3阶段，实际废水于前置反硝化生物滤池系统中，在最佳运转参数条件下小试运转。1.4 分析方法DO采用hqd-ldo型溶解氧测定仪（美国哈希公司）测定；pH采用pHS-3C pH计（雷磁公司）测定；COD采用HJ8282017水质化学需氧量的测定重铬酸盐法测定；NO3-

7、N采用HJ/T3462007水质硝酸盐氮的测定紫外分光光度法测定；NH4+-N采用HJ5352009水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法测定；TN采用HJ6362012水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测定。2 结果与探讨考察运转参数对前置反硝化生物滤池工艺处理性能的影响时，实验用水为某化工厂生化尾水，缺少足够的营养源，因此根据水样COD和TN，按一定比例投加甲醇补充碳源（1 g甲醇=1.5 g COD），并加入少量碳酸钠调节废水pH至78，配制好后进行实验。2.1 水力停留时间（HRT）水力停留时间是生物滤池的重要工艺参数，直接影响污水在滤池内与生物膜的反应接触时间，进而决定对污水的处

8、理效果。投加甲醇控制m（COD）:m（TN）=4，控制回流比为100%，调节HRT依次为8、6、5 h，每次调节参数后运转35 d，稳定后开始采样测试，连续采样15 d，考察HRT对前置反硝化生物滤池处理生化尾水脱氮效果的影响，结果见图2。由图2可见，随着HRT的减小，COD去除率总体呈下降趋势，但仍能保持在85%以上，TN去除率总体也呈下降趋势，HRT为8 h和6 h时去除率相差不大，均在90%左右，但HRT缩短至5 h时TN去除率下降明显，为78.9%。TN主要通过缺氧池的反硝化作用去除，水力停留时间缩短后，有机物尚未被完全降解便被水流带走，使得异养反硝化菌对碳源的利用率不足，TN去除效果

9、降低。综合考虑土建成本及处理效果，HRT设为6 h较佳。2.2 回流比投加甲醇控制m（COD）:m（TN）=4，控制HRT为6 h，调节回流比依次为50%、100%、200%，考察回流比对前置反硝化生物滤池脱氮效果的影响，结果见图3。由图3可以看出，随着回流比从1:2提高至2:1，系统对COD的去除率先增大后减小，其中回流比为100%时系统对COD的去除率可达到88.5%；系统对硝酸盐氮及TN的去除效果也表现为先增加后减小，其中回流比为100%时，TN去除率达到89.5%。上述结果表明，适当的硝化液回流比对COD及TN的去除有利，马秋莹等和李汝琪等的研究也得到相似结论。回流比从50%提高至10

10、0%，稀释了缺氧反硝化生物滤池的进水浓度，同时进入反硝化池的硝酸盐和亚硝酸盐增加，促使反硝化菌利用更多的有机物进行脱氮，COD和TN去除率均得以提高；但当回流比提高至200%时，一方面产生较大的水力负荷，缩短了污水在系统中的停留时间，加大滤层的过流速度和水力剪切，使生物膜容易脱落而被水流带出，另一方面导致回流液携带至缺氧反硝化生物滤池的DO增加，进而使反硝化反应受到抑制，因此COD和TN去除效果均下降。在前置反硝化生物滤池运转中，选择回流比为100%较佳。2.3 碳氮比控制HRT为6 h，回流比为100%，通过投加甲醇补充碳源，调节碳氮比分别为3、4、5，考察碳氮比对前置反硝化生物滤池脱氮效果

11、的影响，结果见图4。由图4可以看出，碳氮比由3提高至5，COD、NO3-N及TN的去除率总体呈上升趋势；碳氮比从3升至4，去除率提高比较明显，碳氮比从4提高至5时，去除率提高趋势趋于平缓。当进水有机物浓度较低时，对于反硝化生物滤池，碳源会成为限制因素，COD和TN去除效果较差。而逐步提高碳氮比会有效提升去除效果。但碳氮比过高时进水中的有机物浓度高，即使COD去除效果好，出水COD也会相应提高，且增加药剂成本。综合考虑污水处理效果及运转成本，选用碳氮比为4较佳。2.4 实际废水运转效果该化工厂生化尾水pH为6.57，COD约为50 mg/L，NO3-N约为100 mg/L，TN约为110 mg/

12、L。将前置反硝化生物滤池装置HRT设为6 h，回流比100%，同时根据废水COD及TN投加甲醇，控制碳氮比为4，补加少许碳酸钠控制pH为78，运转30 d，具体运转效果见图5。从运转效果来看，前置反硝化生物滤池的运转效果稳定，COD去除率在85%92%，TN去除率在87%93%，出水COD稳定在80 mg/L以下，TN可稳定在15 mg/L以下，达到当地排放标准要求。3 结论（1）研究了前置反硝化生物滤池的停留时间、回流比及碳氮比等参数对某化工企业生化尾水脱氮效果的影响。随着HRT从8 h缩短至5 h，COD及TN去除率总体呈下降趋势；适当增加硝化液回流比有利于提高系统脱氮效率，随着回流比由50%提高至200%，系统对COD及TN的去除率表现为先增大后减小；随着碳氮比由3提高至5，COD、NO3-N及TN去除率总体呈上升趋势。（2）综合考虑污水处理效果、投资及运转成本，设置HRT为6 h，回流比为100%，同时根据废水COD及TN情况投加甲醇，控制碳氮比为4，补加少许碳酸钠控制pH78，运转30 d。从运转效果来看，采用前置反硝化生物滤池处理某化工厂生化尾水，取得良好的脱氮效果，出水COD可稳定在80 mg/L以下，TN可稳定在15 mg/L以下，已达到当地排放标准要求。