煤气化废水包埋菌膨胀床脱氮工艺.docx
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1、煤气化废水包埋菌膨胀床脱氮工艺环保标准中对废水总氮排放质量浓度的要求日趋严格,GB31571-2015石油 化学工业污染物排放标准中要求总氮排放限值小于40mgL,特别排放限值小于 30mgLo现阶段石化、炼油、煤化工行业废水生化处理脱氮仍主要采用A/0工艺 或者A20工艺。上述工艺存在脱氮菌容易流失、系统污泥浓度低、运行不稳定、 脱氮效率低等问题。包埋固定化通过包埋载体材料的聚合作用将游离细菌微生物包埋在聚合物 的网络空间中,包埋菌具有良好的生物活性,可重复使用,能有效防止菌体流失, 维持反应器内较高的生物量,运行处理效率高,稳定性好等优点。包埋菌技术去 除化工、燃料乙醇、市政废水氨氮、总氮
2、已有应用案例,但在煤化工废水反硝化 脱氮方面鲜见报道。笔者从增大反硝化系统生物量、强化反硝化工艺脱氮效率、稳定系统运行考 虑,探索性地将聚氨酯包埋菌技术与厌氧膨胀床反应器进行组合,用于碎煤加压 气化废水的脱氮处理。考察了该组合工艺对硝态氮的去除效果,优化了工艺条件 参数,为后续的技术研究与工程应用提供必要的基础性数据。1、实验部分1. 1实验水质原水取自国内某碎煤加压气化厂酚氨回收处理车间,经实验室厌氧膨胀床反 应器一内循环好氧生物膜反应器处理后作为实验用水,其主要水质指标如表1 所示。表1实验用水的主要水质指标COD/p总酚)/ p(氨氮)/ T硝氮)/ /X总氮)/(mgL)(mgL,)
3、(mgL-,)(吨小)(mgL ,)参数值156.719.30.6141.2147.9 7.2323.835.52 1159.7167.18.21. 2包埋菌颗粒选用具有良好的微生物亲合性、孔隙结构、亲水性以及抗生物降解性的水性 聚氨酯作为包埋固定化载体材料。包埋菌颗粒由水性聚氨酯高分子材料与反硝化 菌充分混合凝固,实现对反硝化菌的包埋,并切割成3mmX3mmX3mm的立方体颗 粒。包埋菌颗粒外观呈褐黑色,表面光滑,柔软有弹性,机械强度好,化学稳定 性好,无明显气味,密度略大于水,约为1.021.03gcm3,如图1所示。图1反硝化包埋菌颗粒1. 3实验装置和方法包埋菌颗粒反硝化实验装置如图2
4、所示。内循环好氧生物 膜反应器出水气室三相分离器/氮气出口 控制器、图2实验装置图由图2可以看出,包埋菌颗粒反硝化采用厌氧膨胀床反应器,材质为有机玻璃, 有效容积约4. 5L。内循环好氧生物膜反应器出水进入进水槽,与补充碳源甲醇 混合后从底部进入包埋菌颗粒膨胀床反应器,然后经包埋菌颗粒反硝化处理脱氮 后从上端的三相分离器流出。整个反应器分为进水区、反应区和气液固三相分离 区。进水区设有布水器,以均匀分配进水,最大程度地减少沟流等不利现象的发 生。顶部三相分离区可使气、液、固在该区得到有效分离。反应器在连续流状态 下运行,采取循环水保温措施将反应器的反硝化温度控制在25,进水甲醇投 加量为400
5、mg(甲醇)L(废水),水力停留时间为6h,溶解氧为00. 5mgL包 埋菌颗粒在厌氧膨胀床反应器中的体积填充率为30%o实验室包埋菌颗粒存放时 间较长,投入反应器前在P(NO-3T)=60mgL的营养液中先进行活化,培养时间 为1520d,活化完成时包埋菌颗粒对营养液硝态氮的去除率稳定在90%以上。1.4分析方法利用重倍酸钾法测定COD;利用淡化容量法测定P (总酚);利用水杨酸-次氯 酸盐分光光度法测定P (NH+4-N);利用糜香草酚分光光度法测定P (N0-3-N);利 用N-(l-蔡基)-乙二胺光度法测定P(NO-2-N);利用过硫酸钾氧化-紫外分光光 度法测定P (TN);利用JP
6、B-607型便携式溶解氧测定仪测定D0;利用PHB-4便携 式PH计测定PH和水温。2、结果与讨论2.1 水力停留时间的优化水力停留时间是反应器设计的重要参数,也是影响反硝化效果的重要因素。 在反应器包埋菌填充率为30羯HRT为8h,碳氮比(C/N)恒定,温度为25C条件 下,驯化包埋菌颗粒并检测出水TN,待出水TN质量浓度稳定后,逐步缩短反应 器HRT为7、6、5、4、3h,每种工况运行7d,观察不同HRT对反应器反硝化效 果的影响,如图3所示。运行时间/d1 一进水总2一出水总筑图3不同水力停留时间下出水TN质量浓度的变化情况从图3可以看出,改变HRT对反硝化脱氮效果影响较大,总体上,延长
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