pH值和碱度对焦化废水中有机物的降解及氨氮去除效果的研究朱守东

全国中文核心期刊---L一煤矿环保矿业类核心期刊《C月一CO规范》执行优秀期刊-pH值和碱度对焦化废水中有机物的降解及氨氮去除效果的研究朱守东’,2,程建光3,陈平3(1.山东科技大学地质信息科学与工程学院,山东青岛26651仇2.神华宁夏煤业集团马家滩矿区建设指挥部,宁夏银川75000;03山东科技大学化学与环境工程学院环境系,山东青岛266510)摘要:以焦化厂经蒸氨除油预处理后的废水为研究对象,探讨用SBR法处理焦化废水的可行性及其运行特征在实验室内考察了PH值变化及碱度条件变化时焦化废水中有机物的降解及氨氮的去除效果。研究结果表明,pH值对脱氮有显著影响关键词:pH值;焦化废水;有机物降解;碱度中图分类号:X7文献标识码:A文章编号:1006石772(2009)06一089-04焦化废水是公认的难降解的废水,其组成成分复杂多变。废水中所含污染物可分为无机物和有机物两大类:无机物包括S,一、cN一、scN一、NH一N等。有机物除酚外,难降解的物质主要有蔡、咬琳、叫}噪、联苯、葱等稠环芳烃和杂环有机化合物。试验材料与方法,.1试验用水及污泥试验用水取自肥城焦化厂。曝气池进水指标:cOD小于1200m留L,挥发酚小于loom岁L,油小于20m岁L,CN一小于1Omg/L,NH3一N为200一25Om岁L,pH为8.1一9,O。试验取样为废水处理站人口的原水:,测定原水的浓度值(一次测定)见表1。1.2试验装置试验装置由2个SBR反应器、曝气系统、搅拌系统及恒温系统组成。sBR反应器小=25cm,’H=40om,有效容积IOL。曝气系统包括LP一40型空压机及烧结砂芯曝气头。搅拌器进行缺氧搅拌,虹吸管排除沉淀后的上清液(当温度低于20℃时,采用水浴方式控制水温大于25℃)1.3试验内容pH值和碱度对处理效果的影响1.4分析项目与方法C()DCr:重铬酸钾法川BoD,:BoD。测定仪pH:pHS一loA型数字酸度计NH3一N:蒸馏一纳氏试剂比色法川NO。一N:酚二磺酸比色法〔’{N02一N:N一(1一蔡基)一乙二胺光度法川挥发酚:预蒸馏一721分光光度法一’j55:重量法{’〕vss:重量法[’]Do:厂D一IA型溶氧测定仪微生物:显微镜观察Zp日值及碱度对处理效果的影响2.1pH值的影响机理生物脱氮需要在一定pH值条件下进行,pH值收稿日期:2009一09一11作者简介:朱守东(1962一),男,江苏沛县人,教授级高工,从事煤炭企业的管理与研究工作。pll值和碱度对焦化废水中有机物的降解及氨氮去除效果的研究DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.2009.06.027可改变环境中营养物质的可利用性及有害物质的毒性川。过高或过低会使硝化及反硝化速率大大降低。对硝化反应而言,pH一般为7一9)pH值在7.0以上时,FNA占M):一的比例极低,因而也就不存在FNA抑制问题)废水中氨氮浓度较高且PH值也高时,FA会产生一定的抑制作用。亚硝酸菌受FA的影响要小得多,NH4`转化成NO:一这一步骤受影响不大;亚硝酸菌对FA要敏感些,但经驯化后期适应性增强。如能控制好PH、碱度、溶解氧等条件,可将焦化、石化、化肥等高氮低碳废水的硝化反应控制在亚硝化反应阶段”一剑()2.2pH值与碱度关系硝化过程中产生酸,消耗水中的碱度,碱度不足硝化反应将不能进行下去,反硝化过程将产生一定碱度。根据理论计算,每硝化19氨氮约需碱度7.759(以NaZc03计),每反硝化19亚硝态氮或硝态氮可产生碱度3.789因此对于生物脱氮工艺,如果反硝化完全,则每去除19氨氮约需加碱3.799。根据碳酸平衡理论,碳酸在水中以3类不同的化合形态存在,即HZco。、HCO歹和CO32一。生物脱氮中所利用的碱度是HcO至形态的碱度。当pH=6.5一10时,水中碳酸主要以HCO歹形态存在,有利于硝化反应的进行〕图l是曝气池出水中剩余碱度与PH值的关系。由图可见,剩余碱度80mg/L时对应的pH值为6.5。因此,反应器内pH值要控制在6.5以上。2.3p日值变化对处理效果的影响在前期试验中进水pH值保持在8.5,反应过程中没有另加碱度,出水pH值降至7.0。整个反应周期中活性污泥经历了较大的pH值变化,而处理效果良好,说明污泥对pH值的适应范围较大。进一步考察进水pH值分别为7.0、7.8、8.5、9.2时的处理效果。将2个SBR反应器的污泥混合后,重新均匀分配,MLss约s000m酬L。试验中SBRI及sBR:反应器的进水pH值控制在7.0及8.5(试验中加人H。pO4及NaZCO3调节进水的pH值)运行一周后,连续3次测定有关参数;改变进水pH值分别为7.8及9.2,再运行3’],开始测定有关系数运行模式不变,仍是瞬时进水一缺氧搅拌h4一曝气16h一停曝搅拌2.h5一沉淀排泥。试验结果如表2及图2一图4所示。《洁净煤技术》2009年第巧卷第6期L煤矿环保全国中文核心期刊矿业类核心期刊《CAJ一CO规范撇行优秀期刊onén八UC凸曰目sn曰马9]11曰山日í刨督架露出水p日图1出水碱度与pH值的关系250二2`,`,7.88.59.2PH不同p日值有机物的去除.NH一N口NO一N圈NO一N2........图盯|叶|价|别叮|叶乌门5八曰5ǎùé助任à\恻长妥田7.88.59.2图3不同pH值各种氮的去除7.88.5n口八曰n曰O门ùné吓自曰气nU气ǎō翔山已)/恻长书韶图4不同pH值总氮的去除由于反应器采用微孔曝气,空气自水中逸出时因传质作用会带出水中部分挥发性物质。pH值升高时,平衡NH;十+OH一=NH:+HZO向右移动,曝气吹脱NH3就越容易。试验中测试了吹脱对NH3一N的去除效率,以说明曝气吹脱对总氮去除效果的影响。各取水样SL,加人4个桶内,调节pH值为7.0、7.8、8.凡9.2,NH3一N去除量的测定效果见表2。由表3数据看,(l)进水pH值在7.0一8.5时,对COD的去除没有多大影响,出水COD平均值为】75一182mg/I。但当进水pH值达到9.2时,出水COD明显上升,达到224m舒L,同时NO夕一N也达到了51.Zm盯L。从测定方法分析,增加的COD应该是由亚硝酸根氧化造成的。亚硝酸根与氧反应生成硝酸根,lm岁IJ亚硝酸根形态的氮相当于1.14m酬LCOD,亚硝酸根的存在使出水COD增加,其影响不容忽略,如扣除N02一N含量相当的COD值,则出水COD所受影响甚小(出水BOD、为8一21mg/IJ。可认为在该条件下,有机物的去除不受pH值的影响.(2)出水NH3一N浓度随着pH值的升高明显下降,NH,一N去除率明显上升。进水pH7.0、7.8时,NH。一N去除率仅为12%和35.5%,硝化反应不完全。而当进水pH值8.5、9.2时,出水NH:一N浓度为9.5、0.6mg/L,去除率已达到95.9%和99.7%。试验中用H3(P)、和NaZCO〕调整进水pH及碱度,整个反应周期没有再加碱调整pH值。因此,主要原因是进水pH值高,能给硝化反应的进行提供足够碱度。另外,较高的pH值加强了吹脱除氨的效果。这可由空白试验看出吹脱作用影响的大小。由表3可以看出,曝气吹脱对NH3一N去除效果的影响不容忽略:SBR反应器内混合液初始浓度100一巧onlg/L,pH8.5左右时,则由于曝气吹脱作用可去除NH,一N:Omg/L左右,去除率达15.2%。(3)随着pH值的升高,出水N()3一N、N()2一N的浓度及比例有明显变化。pH值由7.0升高到8.5时,随着硝化反应的完成程度,出水中2种形式的硝态氮均呈上升趋势,且以NO3一N为主要形式。pH值为8.5时,出水N03一N、N02一N分别为46.7、11·Zm岁L,pHg.2时,氮硝化反应仍可取得较好的效果,但出水中NOZ一N达到51.Zm岁IJ,而NO3一N为9.67m彭L,反应中出现N()2一N的积累.但反应过程不受影响。这说明在高PH条件下,NH、+氧化可能限制于生成M万的阶段,从而出现NO少的积累。pH值和碱度对焦化废水中有机物的降解及氨氮去除效果的研究(4)pH值在8.5及9.2,进水NH3一N234nlg/L时,出水总氮分别为67.4,n岁L、61.smg/L,去除率达到71.2%、73%,总氮去除非常有效。但反应前后氮的总量不平衡「3结论焦化废水中含有大量难降解物质,NH3一N含量高。采用SBR法缺氧一好氧一缺氧交替运行,可在同一反应内实现脱氮除碳。通过试验数据和理论分析,得出以下结论:(l)试验表明SBR法对焦化废水的处理是有效的。进水COD1000一12O0m郭L,NH3一N是200-250;119/L,运行周期24h,曝气16h,污泥浓度5000-7000m扩I时,出水COD150一Zoomg/L,NH3一N小于25m岁L,COD、NH。一N容积去除负荷分别为0.sokg/m,·d,0.12kg/rn,·d,出水可以达到国家污水排放二级标准。(2)工艺参数变化对处理效果的影响:较长时间的曝气可使有机物降解及硝化完全,曝气时间确定为16h;污泥浓度的变化对处理效果的影响不明显,MLss在4000一s000n,岁L范围内,处理效果稳定;pH值对脱氮有显著影响,进水pH值在8.5以_L,硝化反应完全,总氮去除率达70%。但pH9.2时,最终出水中NO夕含量高,COD由于NO于的影响而超过排放标准。参考文献:国家环保局编.水和废水监测分析方一法(第三版)tM」.北京:中国环境科学出版社,1989,90一462.胡家骏,周群英.环境工程微生物学「M〕.北京:高等教育出版社,1997,8一98·徐冬梅.亚硝酸型硝化试验研究「J〕.给水排水,1999,(7):41一45.袁林江.短程硝化一反硝化生物脱氮【J〕.中国给水排水,2000,(2):36一40.周少奇.低c()D/N一NH4废水反硝化生物处理策略〔J〕.环境污染与防治,2000,(l):51一54.刁月一一飞...一一J门esesJ洲esesesesl勺一门j4ù、res户esesesesesesres!StudyonPlantorgalllCsubstanceandsmmoniaremovlngfromcokewastewaterinfluencedbyPHvalueandalkalinityzHUShou一dong’·2,cHENGJian一guang3,CHENping31.Shadnognsoien￡诉`、and才eohni价alun八esriz少岁01。及犷i,如mra术10,:、eie,:ceadne;哪,irgncolleg己,Qi,lgdao266510,China:2.MaiJaT’1neo,钻trueti`,;;oCmam;王汉oPstShe,讲uaNi,嘴大iaoCall,讨。z砂〔子阴:耳,,iY,`ehuan750000,hCi,。:3.OCllegeofhCemieala,:dE;乙:ior;`,,,zE鳍ineeir咭,Shando嗒nUi:eoiz少可.cSienceandeTohnolog,,Qi,呀dao266510,hCi,,a)Abstraet:Diseussedthetreatmentofdistillationammoniawastewaterfor,neoke一plantbySBR(sequeneingbatehre-aetosr).Thefeasibilityandeosteffeetivenesswastested.PefornnaneeofSBRproeesstreatingor孕niesubstaneeandam甲oniawaspresentedfordiffeerntopeartingpatteirlandaerationtime.ResultsfromexpeirmentshowedthatthepHvalueinflueneednitrogenremovalgreatly.eKywords:pH;eoke一plantwastewater;organiedegr