屠宰废水用聚合硫酸铁的除磷工艺

屠宰废水用聚合硫酸铁除磷的工艺：污水的脱氮除磷成为水污染控制中广受关注的热点.越来越多的国家和地区建立了严格的污水氮磷排放标准.近年来, 水污染问题日趋严峻, 畜禽养殖废水是农村面源污染的一大来源, 大量排放的畜禽粪便污水日积月累, 在各大城市周边地带形成了庞大的污染源, 其中养猪废水是污染排放主体.针对猪场沼液富含氮、磷、有机物以及营养比例严重失调、碳氮比极低的水质特点,采用高效的生物反应器处理技术是实现原位污染控制的根本途径.间歇曝气序批式生物反应器(intermittently aerated sequencing batch reactor, IASBR)通过一个运行周期内缺氧环境和好氧环境的多次交替, 有效实现亚硝态氮的积累, 能实现稳定的短程硝化反硝化脱氮,从而在硝化阶段节省40%的氧气消耗, 在反硝化阶段节省25%的有机碳源消耗, 污泥产量大幅减少, 反硝化反应速率大幅提高, CO2排放量减少20%/同时, 间歇曝气的运行模式下, 缺氧反硝化过程中产生的碱度能及时补充好氧硝化过程中消耗的碱度,节省调碱药剂消耗.

Zhang等(2011) 的研究表明，间歇曝气序批式生物反应器(IASBR)在控温(26±1) ℃、运行碳氮比3.0条件下处理养猪沼液, 可以实现COD和TN的去除率分别为89.8%和76.5%.另外, Pan等(2014) 使用IASBR处理屠宰废水, 在11 ℃的低温下, 当进水COD/TN为10.5.曝气量为0.6 mg·L-1时, COD和TN的去除率可分别达到98.2%和97.7%.而稳定短程硝化反硝化的控制关键在于体系内维持合理的低溶解氧条件、污泥龄、温度及pH值, 从而使氨氧化菌成为优势菌, 同时, 控制合理的碳氮比来保证系统内菌群微环境生理功能的发挥.课题组前期研究(宋小燕等, 2016)表明, 采用分步进水IASBR处理养猪沼液, 控温30 ℃，运行碳氮比2.4左右条件下, 不需要精确控制溶解氧、pH条件, 即实现了稳定的短程硝化反硝化, 且脱氮效率大幅提高, COD和TN去除率分别达85%和90%左右.采用生物处理技术时, 温度是影响活性污泥中微生物活性的主要因素, 对受季节限制寒冷地区的污水或者受工艺限制的低温废水进行处理的结果表明, 随着温度的降低, 有机物去除率、硝化/反硝化作用受到较大的冲击, 直接影响出水水质.对于养猪沼液这类兼具复杂性和特殊性且处理成本要求苛刻的污染源, 随沼液排放标准的全面升级, 技术升级也面临着严峻挑战.
　在脱氮过程中, 硝化过程是控制脱氮效率的关键环节, 硝化细菌对环境条件的变化非常敏感.在实际的反应器运行中, 温度对硝化和反硝化速率的影响是因为低温使硝化菌的繁殖速率降低, 温度的降低也会使细菌的代谢速率降低影响其活性, 从而降低硝化和反硝化速率.生物硝化反应的适温度为20～30 ℃, 反硝化菌的适宜温度为20~35 ℃, 当温度低于5 ℃时, 硝化和反硝化作用停止(李军等, 2002), 运行温度在15 ℃时仍能维持良好的硝化效果而反硝化速率明显降低(Ronerta et al., 2006; 王荣昌等, 2013).随温度变化, 反硝化速率变化很大, 不同反应条件表现出不同的影响关系, 操家顺等(2013) 报道了温度对活性污泥反硝化速率的影响, 结果表明温度降低为15 ℃和10 ℃时, 碳源反硝化阶段反硝化速率较21 ℃分别降低了约29.2%、42.2%;而Welander和Mattiasson研究低温对悬浮载体生物膜反硝化工艺影响时, 发现温度对反硝化速率的影响并不大, 3 ℃的反硝化速率约为15 ℃反硝化速率的55%(Welander and Mattiasson, 2003).本研究在运行温度低于20 ℃即发生反硝化抑制现象, 亚硝态氮呈现积累趋势, 而在15 ℃保持了高效的硝化效果, 与文献报道基本一致.
结论(Conclutions)
1) 分步进水运行的IASBR反应器, 10 ℃是硝化性能临界温度, 10 ℃以上氨氮去除率保持在90%以上, 10 ℃以下去除率大幅降低;而20 ℃是反硝化性能临界温度, 20 ℃以上时TN去除率可保持在90%以上, 20 ℃以下时脱氮效率明显降低, 亚硝态氮呈积累趋势.因此, IASBR要实现稳定高效的去除TN, 仍需要冬季保温措施.
2) 系统低温运行过程中, 短程硝化过程未受到破坏, 亚硝态氮平均积累率高达80%以上, 高为91%.
3) 当进水碳氮比从3.1左右降低为1.7左右时, 硝化速率未有明显影响, 氨氮去除率保持在95%以上, 但反硝化过程受到抑制, TN平均去除率从90%以上降低至80%左右.
4) IASBR脱氮体系受氨氮负荷的制约作用大, 其次是运行温度, 在氨氮负荷不大于0.30 kg·m-3·d-1以及运行温度为15 ℃以上时, 出水氨氮浓度可达到《畜禽养殖业水污染物排放标准》(征求意见稿)的氨氮低排放标准(≤25 mg·L-1).