pH对悬浮填料反应器脱氮效果的影响何亚婷

第47卷第7期辽宁化工Vol.47，No.72018年7月LiaoningChemicalIndustryJuly，2018收稿日期：2018-03-29作者简介：何亚婷（1986-），女，中级工程师，硕士学位，黑龙江省哈尔滨市人，2012年毕业于沈阳建筑大学市政工程专业，研究方向：污水处理与回用，从事污水处理厂设计工作。何亚婷1，王卓1，于鹏飞2（1.辽宁北方环境保护有限公司，辽宁沈阳110161；2.沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110108）：研究了pH及投加PAFC对MBBR反应器的影响。结果表明：pH对硝化、反硝化过程的影响均较大，pH=7.5时，PAFC-MBBR和普通MBBR的NH4+-N去除率分别达85.3%、75.2%，出水NH4+-N浓度基本在8mg/L以下，而在偏酸或偏碱环境下，NH4+-N的去除效果下降；pH为6~7.5时，TN去除效果较好，pH=6和pH=7.5时，普通MBBR的TN去除率达70%以上；投加适量的PAFC作为辅助药剂，可以得到更好的脱氮效果，pH=7.5时，PAFC-MBBR的NH4+-N和TN去除率分别达到85.96%和82.73%，较普通MBBR提高10%左右。：悬浮填料反应器；pH；脱氮：X703：A：1004-0935（2018）07-0628-03悬浮填料反应器（MBBR）[1]是介于活性污泥法与生物膜法之间的一种工艺类型，通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，充分发挥了活性污泥法与生物膜法的优点，提高反应器的处理效率。由于填料密度根据处理要求设置不同，通常与水密度相当，利用曝气扰动作用，将填料与水完全混合，流化态填料作为微生物生长的载体，形成气、液、固三相微环境。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。研究表明，MBBR反应器对COD、NH4+-N、悬浮物、细菌、病毒等的去除效果都比较好，尤其对总氮有较好的去除能力[2]；但是硝化菌与反硝化菌对pH的影响敏感，为了提高MBBR反应器去除效果，本研究采用投加混凝剂的方式，以增强活性污泥微生物活性、改善活性污泥的沉降性能，考察pH及投加PAFC对MBBR反应器处理效果的影响。1试验部分实验装置见图1。试验采用人工配制模拟废水，按照COD:N:P=100:5:1的比例配置，以工业葡萄糖为基质，分别以氯化铵和磷酸二氢钾作为氮源和磷源，并投加少量的硫酸亚铁、硫酸镁、氯化钠、氯化钙、氯化锌等微量元素。试验用水水质情况如表1所示。1—高位水箱2—恒位水箱3—MBBR反应器4—溶解氧探头5—液体流量计6—气体流量计7—曝气管水质指标范围水质指标范围CODcr/mg·L-180~220SS70~80BOD5/mg·L-130~90NH4+-N/mg·L-10.1~3T/℃40~60pH7.5左右本试验在温度为25±1℃、HRT约为10h、pH为7.5±0.2情况下，选择两组反应器，分别为常规MBBR反应器和添加聚合氯化铝铁（PAFC）的MBBR反应器进行对比研究，PAFC投加量为60mg/L。并分别考察DO=6±0.2、3.5±0.2、1±0.2mg/L时，两组反应器COD、NH4+-N的去除效果。试验中检测项目及检测方法依据国家环保总局颁布的水和废水监测分析方法进行，各项指标如表2所示。DOI:10.14029/j.cnki.issn1004-0935.2018.07.011第47卷第7期何亚婷，等：污水处理厂剩余污泥深度脱水技术的比较分析629水质指标分析方法仪器COD快速密闭消解法（光度法）V1S-723型分光光度计电热恒温鼓风干燥箱NH4+-N纳氏试剂光度法V1S-723型分光光度计DO便携式溶氧仪LODTM便携式溶解氧仪2结果与分析pH是污水生物处理中重要的影响因素之一，且参与硝化反应的硝化细菌对pH值变化反应十分敏感。本阶段试验在温度为25±1℃左右、HRT约为12h、DO为3.5±0.2mg/L情况下，研究了pH=5.8±0.2、7.5±0.2、9±0.2时PAFC-MBBR、普通MBBR的NH4+-N和TN的变化。不同pH下，PAFC-MBBR和普通MBBR的NH4+-N变化如图2所示。从图2可以看出，pH对NH4+-N去除的影响比较明显，pH为7.5时去除效果最好，并且PAFC-MBBR和普通MBBR反应器NH4+-N去除效果受pH的影响大致相似。pH=7.5时，PAFC-MBBR和普通MBBR的NH4+-N去除率分别达85.3%、75.2%，出水NH4+-N浓度基本在8mg/L以下，能够达到一级A标准，而在偏酸或偏碱环境下，NH4+-N的去除效果下降，当pH=6和pH=9时，NH4+-N去除率要低于70%，这主要是因为硝化过程最佳pH值介于7.5~8.6，且硝化细菌对pH值变化很敏感，过高或过低的pH值，都会影响硝化细菌的活性，进而降低硝化速率，抑制硝化反应，最终导致出水NH4+-N浓度较高。此外，通过投加PAFC，使系统NH4+-N的去除效果明显提高，pH=7.5时，PAFC-MBBR的出水NH4+-N平均浓度为4.15mg/L，同比普通MBBR的7.16mg/L小3mg/L以上，其去除率也明显高于普通MBBR。不同pH对TN去除影响比较如图3所示。MBBR工艺所采用的悬浮填料提供了微生物代谢活动的厌氧、缺氧及好氧共存的微环境，满足了脱氮过程的同步硝化、反硝化场所条件。从图3可以看出，pH对TN去除的影响也比较明显，主要受限制于反硝化脱氮的影响。pH为6~7.5时，TN去除效果较好，pH=6和pH=7.5时，普通MBBR的TN去除率达70%以上，出水TN浓度基本在15mg/L以下，能够达到一级A标准，而通过投加PAFC可以明显提高TN的去除效果，当pH=6和pH=7.5时，TN去除率为82.45%和82.73%，出水TN浓度基本在7mg/L以下。分析认为：反硝化为产生碱度过程，还原1mg硝态氮能产生3.75mg的碱度，因此在MBBR系统中，反硝化反应产生的碱度补偿硝化反应消耗的碱度，这也使得硝化菌能够适应更低的pH范围；同时，由于投加PAFC，提高了活性污泥的硝化细菌和反硝化细菌的活性，减小了pH对硝化反应的影响，进一步说明了投加PAFC可提高MBBR反应器耐pH负荷冲击的能力。因此，通过调节控制反应器运行pH，投加适量的PAFC作为辅助药剂，可以得到更好的脱氮效果。3结论pH对MBBR反应器的脱氮能力有明显影响，分别表现在硝化过程和反硝化过程两个方面：（下转第632页）632辽宁化工2018年7月(2):24-28.［6］WangLY,GuiWH,TeoKL,etal.Optimalcontrolproblemsarisinginthezincsulphateelectrolytepurificationprocess[J].JournalofGlobalOptimization,2012,54(2):307-323.［7］LiuDF,TaoJI,ChenL.TheNanofiltrationSeparationRuleStudyforIndustrialWasteLiquidTreatment[J].UrbanEnvironment&UrbanEcology,2002,15(5):37-39.［8］ChoiJH,FukushiK,YamamotoK.Asubmergednanofiltrationmembranebioreactorfordomesticwastewatertreatment:theperformanceofcelluloseacetatenanofiltrationmembranesforlong-termoperation[J].Separation&PurificationTechnology,2007,52(3):470-477.［9］方建慧,姜华,刘继全,等.纳滤膜在海水淡化中的应用研究[J].膜科学与技术,2006,26(1):50-54.ResearchonRecoveryofZincHydrometallurgicalWasteAcidbyNanofilterationQINWen-meng,LIXiu-min,CHENGHuan,CHENQing（CollegeofChemistry＆MaterialsEngineering,WenzhouUniversity,ZhejiangWenzhou325035,China）Abstract:Zincsulphate,zincchlorideandsodiumfluoridemixedsolutionassimulatedwetzincmetallurgicalindustrialwasteacidliquidafterzincoxideneutralizationwasseparatedbythenanofiltrationtechnologyunderacertaincondition,theinfluenceofpressureandflowrateonthefluxandtheretentionrateofthenanofiltrationmembraneduringthewasteacidseparationprocessaftertheneutralizationwasinvestigated.Theoptimalconditionsweredeterminedasfollows:thepressure32barandtheflowrate2L/min.Underaboveconditions,thefluxofthenanofiltrationdevicereached89.09L·h-1/m2,thedivalentioninterceptionratewasabout94%,therejectionratesofchlorideion,fluorideion,andsodiumionwere35.61%,48.10%,and24.31%,respectively.Mostofthechlorideionsandfluorideionswereseparatedtoobtainzincsulfatesolution.Thezincsulphatesolutioncanbefurtherelectrodepositedtoobtainmetalliczincafterthepurification.Keywords:wetzincmetallurgy;nanofiltration;wasteacid;zincsulfate（上接第629页）（1）pH对硝化、反硝化过程的影响均较大，pH=7.5时，PAFC‐MBBR和普通MBBR的NH4+‐N去除率分别达85.3%、75.2%，出水NH4+‐N浓度基本在8mg/L以下，能够达到一级A标准，而在偏酸或偏碱环境下，NH4+‐N的去除效果下降；pH为6~7.5时，TN去除效果较好，pH=6和pH=7.5时，普通MBBR的TN去除率达70%以上。（2）投加适量的PAFC作为辅助药剂，可以得到更好的脱氮效果，pH=7.5时，PAFC‐MBBR的NH4+‐N和TN去除率分别达到85.96%和82.73%，较普通MBBR提高10%左右。［1］张鹏，袁辉洲，柯水洲，等.MBBR法处理城市污水去除污染物的特性研究[J].水处理技术，2009，35(10):91‐96.［2］袁青松.MBBR工艺强化处理城镇污水的应用研究[D].杭州：浙江大学，2015.InfluenceofpHonDenitrificationEffectofMovingBedBiofilmReactorHEYa-ting1,WANGZhuo1,YUPeng-fei2（1.LiaoningNorthernEnvironmentalProtectionCo.,Ltd.,LiaoningShenyang113001,China；2.Shenyang