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有机废水同步脱硫脱氮组合工艺运行特性及关键影响因素

刘春爽  
【摘要】: 针对高含硫含氮有机废水的水质特征和现有生物处理技术工艺系统复杂,运行操作成本高,氮硫去除能力低下等难点问题,利用生物高新技术,提出了一种革新性的碳氮硫同步脱除集成技术,其技术核心是硫酸盐还原-有机物厌氧氧化工艺(sulfate reduction and carbon removal, SR-CR)和自养-异养微生物联合反硝化脱硫工艺(denitrifying sulfide removal, DSR)的优化组合,实现了有机物、硫酸盐和氨氮的高效同步去除,并回收单质硫和沼气,消除了二次环境污染,是一种高效、低耗、低排、稳定、实用化一体化的集成技术。 本研究围绕着有机废水同步脱硫脱氮组合工艺运行特性及关键影响因素展开工作,深入探讨了硫酸盐还原-有机物厌氧氧化工艺单元同步硫酸盐还原、有机物去除特性,自养-异养微生物联合反硝化脱硫工艺单元运行特性和动力学模型,基于此考察了不同负荷条件下硫酸盐还原-有机物厌氧氧化与自养-异养微生物联合反硝化脱硫组合工艺硫氮同步脱除效果和关键影响因素,为含硫含氮有机废水的处理提供了的理论依据和技术支持。 针对硫酸盐还原有机物厌氧氧化单元工艺,采用EGSB反应器,发现产甲烷颗粒污泥接种、初始不加硫酸盐的方式能够实现高效同步硫酸盐还原和有机物去除。在有机物负荷(OLR)为5.0kgCOD/(m3·d)、碳硫比(COD/SO42-)为10:3条件下, COD、总有机物(TOC)、硫酸盐的去除率分别可达80%、91.6%、96%。 针对自养-异养微生物联合反硝化脱硫单元工艺,分别探讨了碳硫比、硫化物浓度和亚硝酸盐对脱硫脱氮效果的影响,发现亚硝酸盐浓度高达190mgN/L时,AH-DSR单元运行效果依然较好,污染物去除率均超过90%,单质硫产率高达100%,从而证明“短程反硝化脱硫”可行性,提出“短程反硝化脱硫”工艺,该工艺具有节省外加碳源、降低曝气能耗、缩短反应时间等优点。 以活性污泥模型(ASM1)为基础,结合自养-异养微生物联合反硝化脱硫单元的运行效果,引入竞争函数和抑制函数,采用Aquasim2.0建立了“反硝化脱硫”动力学模型,并以此为基础预测了高浓度硫化物和碳硫比对反硝化脱硫单元的影响,指导工艺的运行。结果表明,S2-低于1100 mgS/L,碳硫比介于0.5~3.0对于反硝化脱硫单元的运行是有利的。 将硫酸盐还原-有机物厌氧氧化单元与自养-异养微生物联合反硝化脱硫单元串联运行,考察有机废水同步脱硫脱氮组合工艺运行效能。发现有机物负荷(OLR)、硫酸盐负荷(SLR)、硝酸盐负荷(NLR)分别为5.0kgCOD/(m3·d)、0.33 kgS/(m3·d)、0.033 kgN/(m3·d)和5.0kgCOD/(m3·d)、0.5kgS/(m3·d)、0.14kgN/(m3·d)条件下, COD、硫酸盐、硝酸盐的去除率分别可达91%、98%、99%和93%、92%、99%,理论单质硫产量高达0.30 kgS/(m3·d)和0.39kgS/(m3·d)。


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