-N對硫氮同步去除的影響

閆來洪，李甲國，劉春爽，吳昊瀾

(1.中國石油大學(華東)化學工程學院，山東 青島 266580；2.勝利油田正大工程開發設計有限公司，山東 東營 257000；3.中國地質大學(北京)水資源與環境學院，北京 100083)

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閆來洪1，李甲國2，劉春爽1，吳昊瀾3

(1.中國石油大學(華東)化學工程學院，山東 青島 266580；2.勝利油田正大工程開發設計有限公司，山東 東營 257000；3.中國地質大學(北京)水資源與環境學院，北京 100083)

摘要：采用UASB反應器，研究不同-N對硫化物、氨氮和硝態氮同步去除的影響。結果表明，在1/1、9/8、5/4、3/2四個階段反應器穩定運行時，硫化物去除率為80%～100%，氨氮去除率為93%～99%，硝態氮去除率基本穩定在96%左右，脫氮除硫效果良好。在-N為9/8的最佳工藝條件下，硫化物去除率為100%，氨氮去除率達到99%，硝態氮去除率達到96%。同時探討了-N影響硫氮同步去除的機理。

關鍵詞：硫化物；氨氮；硝態氮；-N；硫氮同步去除

石油化工、制藥、造紙等行業的迅猛發展，產生了大量的含硫含氮無機廢水[1-2]。含硫化合物在厭氧條件下會轉化為具有毒性和腐蝕性的硫化物，在廢水生物處理過程中易引起污泥膨脹；含氮化合物過剩會引起水體富營養化[3-4]，破壞水生生態平衡[5-6]。

對于此類廢水，傳統的處理方法采用分別處理的策略：即首先將硫酸鹽還原為硫化物，再氧化為單質硫[7-8]；氨氮轉化為硝酸根并在反硝化菌的作用下轉化為氮氣[9-10]。該方法不僅工藝復雜，運行成本高，而且工藝調控困難，處理效率不高。新型的脫硫反硝化-厭氧氨氧化工藝[11]能夠在同一個反應器內實現硫化物、氨氮和硝態氮的同步去除，具有工藝簡單、運行成本低、污泥產率低且可以回收單質硫等優點，在含硫含氮無機廢水處理領域具有良好的應用前景。

1實驗

1.1UASB反應器的結構(圖1)

圖1　UASB反應器的結構

采用UASB反應器進行實驗，該反應器由有機玻璃制成，反應區內徑5 cm，高80 cm，有效容積1.57 L，總容積3 L。進水從反應器底部引入，經柱內污泥區生物處理后，產物經三相分離器，部分出水經蠕動泵回流，其余自三角堰排出，氣體自頂部排出。反應器外部用黑色遮光塑料袋整體纏繞，防止光線影響反應器內反應，同時反應器管柱分別在5個不同高度設有取樣口。

1.2方法

反應器采用人工配水，進水中包含：硫酸銨、亞硝酸鈉和硫化鈉(根據實驗所需濃度配制)，磷酸二氫根濃度為7.14 mg·L-1，鈣離子濃度為2.3 mg·L-1，鎂離子濃度為29.3 mg·L-1，碳酸氫根濃度為762.5 mg·L-1，進水中加入微量元素Ⅰ 1.5 mg·L-1、微量元素Ⅱ 1.5 mg·L-1。微量元素含有多種微生物所需要的營養元素，其組成見表1。反應器內脫硫反硝化菌和厭氧氨氧化菌的種泥分別來源于蘇州環保學院以及泥布灣污水處理廠。對兩種菌進行馴化后分別取200 mL和300 mL污泥投入反應器內。

表1微量元素的組成

Tab.1　Composition of trace elements

階段時間/dS2-/NO-3NNH+4N濃度mg·L-1NO-3N濃度mg·L-1S2-濃度mg·L-1Ⅰ1～121/1353580Ⅱ13～279/8353590Ⅲ28～415/43535100Ⅳ42～543/23535120

1.3檢測指標和分析方法

實驗過程中檢測的廢水、污泥指標及其分析方法如表3所示。

表3檢測指標和分析方法

Tab.3　The detection index and analysis methods

2結果與討論

圖2　不同-N條件下的硫化物去除率

圖3　不同-N比條件下的單質硫轉化率及濃度

圖4　不同-N條件下的氨氮去除率

圖5　不同-N條件下的硝態氮去除率

3結論

參考文獻：

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YAN Lai-hong1,LI Jia-guo2，LIU Chun-shuang1,WU Hao-lan3

(1.CollegeofChemicalEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China;2.ShengliOilfieldZhengdaEngineeringCo.,Ltd.,Dongying257000,China;3.SchoolofWaterResources&Environment,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

Abstract：The effects of different -N values on simultaneous removal of sulfide,ammonia nitrogen and nitrate nitrogen were investigated by an up-flow anaerobic sludge bed(UASB) reactor.Results showed that,under 4 stages of stable operation in the reactor with -N values of 1/1,9/8,5/4 and 3/2,the removal rate of sulfide was 80%～100%,the removal rate of ammonia nitrogen was 93%～99%,and the removal rate of nitrate nitrogen was generally remained at 96%.Under the optimal conditions with -N value of 9/8,the removal rate of sulfide was 100%,the removal rate of ammonia nitrogen was 99%,and the removal rate of nitrate nitrogen was 96%.Meanwhile,the mechanism of the simultaneous removal of sulfur and nitrogen affected by -N was discussed.

Keywords：sulfide;ammonia nitrogen;nitrate -N;simultaneous removal of sulfur and nitrogen

基金項目：國家自然科學基金資助項目(21307160)，山東省自然科學基金資助項目(ZR2013EEQ030)，中央高校基本科研業務費專項資金資助項目(24720142053A)

收稿日期：2016-01-09

作者簡介：閆來洪(1964-)，男，山東東營人，副教授，主要從事水污染治理及環境影響評價研究工作；通訊作者：李甲國，E-mail：lijiajia22581@163.com。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.05.009

中圖分類號：X 703.1

文獻標識碼：A

文章編號：1672-5425(2016)05-0037-04