白曉慧 殷峻 陳英旭
浙江大學(xué)環(huán)境工程系杭州 310029

1.課題背景

　　含有較高濃度氨氮的廢水進(jìn)入環(huán)境水系后將會對魚類等水生動物構(gòu)成毒害，并刺激藻類等水生植物過度生長，出現(xiàn)赤湖、赤潮等富營養(yǎng)化現(xiàn)象。因此在廢水治理過程中，氨氮的去除技術(shù)備受重視，成為廢水治理技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。目前氨氮廢水的處理方法主要有氨吹脫法、折點(diǎn)加氯法、離子交換法、化學(xué)沉淀法、生物脫氮技術(shù)等。
　　P.L.McCarty等人通過對鹽類毒性的研究發(fā)現(xiàn)，高濃度鹽對微生物的毒性主要來自陽離子，而陰離子的影響較小。但高濃度的硫酸鹽的存在對微生物的生理活動影響較大，特別是對厭氧生物處理過程中的產(chǎn)甲烷菌。為了不影響產(chǎn)甲烷菌的正常生長與繁殖，硫酸鹽的濃度一般不應(yīng)超過1500mg/l；對于產(chǎn)甲烷菌來說，該濃度可適當(dāng)放寬。在好氧生物處理中，硫酸鹽的限制濃度可為5000mg/l。
　　對于同時含有高濃度有機(jī)物、氨氮和硫酸鹽的廢水，如何通過合理控制運(yùn)行條件，避免游離氨和硫酸鹽還原產(chǎn)生的硫化氫對微生物的毒害，使微生物能夠正常生長并有效去除有機(jī)物，對于那些需經(jīng)預(yù)處理后排入市政排水管網(wǎng)的工業(yè)企業(yè)可明顯降低能耗和處理成本。

2.研究方法

　　2.1.廢水水質(zhì)

　　試驗用水采用浙江省某食品加工企業(yè)廢水，廢水水質(zhì)如下表。

名稱 COD
(mg/L) BOD₅
(mg/L) SS
(mg/L) NH_3-N
(mg/L) SO₄^2-
(mg/L) Cl^-
(mg/L) pH 混合廢水
10200 4500 520 3300 4167 1334 4.5

　　2.2.試驗工藝

3.結(jié)果與討論

　　3.1.氨氮的去除
　　氨氮是以離子形式存在的銨NH+4和非離子形式存在的游離氨NH3的總和。氨氮過高會影響生化處理微生物的脫氫酶活性。據(jù)文獻(xiàn)報道，污水中氨氮濃度在50 mg/L左右，對生物活性就有影響，800mg/L左右微生物脫氫酶的活性下降50%左右，如表1示。

表1 氨氮濃度與微生物脫氫酶活性的關(guān)系 氨氮濃度/mgL-1
50 100 200 400 800 脫氫酶活性/μgTF/mgMLSS
9.29 8.80 8.71 7.12 4.93

　　氨氮的毒性由游離氨引起。氨氮在廢水中存在的方式對其毒性大小有很大影響。pH對氨氮中游離氨所占比例有很大影響，當(dāng)pH=7時，游離氨僅占總氨氮的1％，而pH上升到8時，游離氨的比例上升10倍。NH3的毒性是可逆的，高濃度的含氨氮廢水被稀釋后，細(xì)菌的活性立即得以恢復(fù)。
　　本試驗中，進(jìn)出水pH基本保持在7以下，如圖1。進(jìn)水氨氮最高達(dá)1999mg/L，穩(wěn)定運(yùn)行時，出水氨氮一段平均達(dá)400mg/L以下，二段平均達(dá)350mg/L以下，總?cè)コ士蛇_(dá)80%以上，高濃度氨氮對生化并未產(chǎn)生明顯影響。

　　3.2.有機(jī)物去除
　　從測試的COD和BOD5濃度看，廢水屬高濃度有機(jī)廢水，可生化性較好。試驗過程中，進(jìn)水COD濃度最高達(dá)7030mg/L，通過二段活性污泥法，出水COD一段平均達(dá)900mg/L，二段平均達(dá)700mg/L，總?cè)コ蚀笥?0%。生物處理系統(tǒng)總停留時間50小時。系統(tǒng)對COD的去除效果如圖3。從圖中可看出，在穩(wěn)定運(yùn)行的前25天，去除效果都較穩(wěn)定，一段出水平均COD低于700mg/L，二段出水平均COD小于600mg/L，后5天，由于杭州氣溫下降（已接近12月底），當(dāng)時水溫一段11.5℃，二段8.8℃，生化處理效果明顯下降。由于進(jìn)水有機(jī)物濃度較高，且采用好氧法，為保持較高的去除效率，試驗中一段好氧池污泥濃度保持在6000-8000mg/L之間，二段好氧池保持在4000-6000mg/L之間,如圖4。

4.廢水處理中硫化物的毒性

　　最常見的對細(xì)菌抑制的化合物是H2S。一些廢水中可能不含H2S，但其它硫化合物在厭氧條件下很快轉(zhuǎn)化為H2S。亞硫酸鹽是比H2S更具毒性的物質(zhì)，但它也能被轉(zhuǎn)化為H2S或硫化物。硫酸鹽雖最為常見，但SO42-本身是無毒的，它所引起的問題有兩方面，一是它轉(zhuǎn)化為有毒的硫化氫；二是它所帶有的高濃度陽離子可能有毒。硫化物的毒性被認(rèn)為由未離解狀態(tài)的H2S引起，pH值對H2S的毒性強(qiáng)弱影響很大。在pH7以下游離H2S濃度較大，在pH7-8范圍，隨pH升高，游離H2S迅速降低。一般講，如果硫酸鹽的去除不是很重要，好氧的后處理即可將硫化物轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。
　　周曉檢等研究發(fā)酵處理味精廢水中氯離子的影響表明，氯離子對厭氧發(fā)酵的抑制濃度為7 750 mg/L，楊健等研究廢水中高濃度鈉鹽對活性污泥系統(tǒng)的影響得出：廢水中氯離子濃度低于3～5×104 mg/L對生化影響不大。硫酸根離子對有機(jī)廢水生化影響的濃度為600 mg/L。本實驗中，混合后廢水氯離子濃度為1 647 mg/L左右，在生化耐受范圍之內(nèi)。硫酸根離子濃度有5 147 mg/L，通過石灰中和，可使硫酸根得到有效處理。中試實際運(yùn)行也表明，氯離子和硫酸根沒有對生化造成影響。

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