单级自养脱氮膜生物反应器启动中的问题与分析.pdf

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1、第35卷第1期大连交通大学学报V01．35No．12014年2月JOURNAL0FDALIANJIA0T0NGUNIVERSITYFeb．2014文章编号：1673-9590(2014)01．0097—03单级自养脱氮膜生物反应器启动中的问题与分析张寿通，魏月鹏，王威威，徐晓晨，张捍民(1．大连交通大学环境与化学工程学院，辽宁大连116028；2．大连理X-大学工业生态与环境工程教育部重点实验室，辽宁大连116024)米摘要：采用有效容积为23L单级自养脱氮膜生物反应器处理人工模拟高氨氮生活废水．以硝化污泥为接种污泥，实验温度为30℃，水力停留时间(HRT)2

2、4h，pH值7—8、溶解氧<0．5mg／L条件下运行反应器，采用具有高效氧气传递效率特性的曝气膜管进行曝气和稳定性强的PVDF分离膜出水．进水氨氮容积负荷从0．012，0．029提升至0．058kg／(m·d)，氨氮去除率随着负荷增加呈现上升趋势，总氮去除率分别为20％、30％、50％，在一定程度上体现了单级自养脱氮膜生物反应器在处理高氨氮废水领域的优势与前景．另外，污泥浓度和溶解氧浓度控制是本实验两个需要解决的关键性问题．关键词：单级自养脱氮；膜生物反应器；污泥浓度；溶解氧文献标识码：A0引言1材料与方法高浓度氨氮废水的生化处理日益受到关注，1．1接种污泥与

3、模拟废水但仍然缺乏高效实用技术．传统生物脱氮工艺效本实验接种污泥取自大连某城市污水处理厂率低、流程长、占地面积大，难以实现达标排放．以硝化污泥，MLVSS／MLSS：0．72．进水为人工模拟厌氧氨氧化¨为基础的单级自养脱氮技术具有氨氮废水，废水成分如附表．占地少、耗能低、剩余污泥少等优势，成为新型可附表实验进水水质持续的生物脱氮技术．厌氧氨氧化是以氨为电子成分名称含量／(mg·L)成分名称含量／(mg·L)供体、以亚硝酸盐为电子受体的生物反应，反应产(NH4)2SO420～100KC1280物为氮气引．但其微生物增殖缓慢、启动周期长KHCO3200NaCl20

4、0和处理效率较低的问题亟待解决．本研究将膜KH2PO417．5FeSO46．25曝气技术和膜分离技术应用于单级自养脱氮，设CaC12·2H2O300EDTA6．25计了一种新型的单级自养脱氮膜生物反应器．膜MgSO4·7H2O200分离技术强化反应器生物截留能力，水力停留时间与污泥停留时间是完全分开的，保证了生长缓1．2实验装置及分析方法慢、世代时间较长的微生物可以在反应器中生存(1)实验装置下来，同时采用氧传质效率高膜管无泡曝气，希望本实验采用MBR反应器，装置如图1所示，实现自养脱氮工艺的快速启动和高效运行．本论利用PVDF中空纤维膜制成膜组件，微孔曝气膜

5、文主要对启动阶段的实验结果和出现的一些问题管曝气．整个单级自养脱氮系统主体由1个容积进行分析总结，为后续研究提供参考．为35L的长方形有机玻璃反应器组成，有效容积米收稿日期：2013-01—31基金项目：国家自然科学基金资助项目(21007006)；教育部重点实验室开放基金资助项目；辽宁省教育厅优秀人才资助项目(LJQ2011049)作者简介：张寿通(1976一)，男，副教授，博士，主要从事水污染控制工程的研究E-mail：wangjianchao8099@126．eom．98大连交通大学学报第35卷23L，反应器配备了搅拌系统(机械搅拌)、温度控在硝酸盐氮生

6、成量偏高．单级自养脱氮过程是由制系统(自动加热器和温度在线监测装置)、在线亚硝化反应和厌氧氨氧化反应共同完成，参与反监测系统(污泥浓度、溶解氧、温度、氧化还原电应的微生物主要有亚硝化菌、厌氧氨氧化菌及硝位实时监测)．化菌．为了营造低溶解氧环境，首先进水氮气曝气30rain，达到去除进水中本身含有的溶解氧，其次保持良好的反应器密封性，但是在本实验操作过程中，溶解氧未达到要求的浓度<0．5mg／L，一般维持在2．0mg／L左右．原因可能在于厌氧菌种消耗氧气速率低、且反应器中污泥浓度偏低；另外，由于在反应器中并不存在有机物，便很大程度降低了溶解氧的消耗能力；最后反应

7、器中存在的菌种图1反应器装置图亚硝化菌需氧量也偏低，所以溶解氧浓度未达到理想状态．使硝化反应占据了优势地位，进而导致总氮(2)分析方法去除率较低．采用钼锑抗分光光度法测定溶解性磷酸盐；采用重铬酸钾法测定水中COD；重量法测定一1．暑uI)／避审艺一1．眦)＼I．MLSS、MLVSS；采用纳氏试剂分光光度法测定水中氨氮；采用N一(1一萘基)一乙二胺分光光度法测定水中亚硝酸氮；采用酚二磺酸分光光度法测定水中硝酸氮；以上分析方法均依据《水和废水监测分析方法》J．使用MicroN／C2000型TOC分析仪(德国)时间／d测定水中总氮．采用精密pH试纸测定溶液pH．图2

8、氨氮浓度变化图2结果与讨论本实验以不同