遼寧玉米深加工污水處理設備優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)廠家

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肆意排放的高氨氮含量的集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水往往會加劇鄰近水域水體富營養(yǎng)化,，導致養(yǎng)殖水體及周圍水域生態(tài)嚴重失衡及環(huán)境急速惡化,。集約化養(yǎng)殖廢水中高氨氮污染源的來源主要為養(yǎng)殖對象的排泄物和殘余的食料等〔1〕。目前國內(nèi)針對處理集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中的高氨氮一般采用傳統(tǒng)的污水 處理方法,，這類處理工藝流程往往占地面積較大,，且能耗也較大。本課題組運用新型的處理方法——電極生物膜法〔2〕,，同時利用亞硝化細菌實行短程硝化反硝化脫氮的特點,，為高氨氮養(yǎng)殖廢水的處理提供參考。

　　電極生物膜法改變傳統(tǒng)的外部供氧供氫方式,，通過反應器內(nèi)部電解產(chǎn)生的氧氣和氫氣作為反應供體,，大大提高了轉(zhuǎn)化效率，而且可通過調(diào)節(jié)電流控制反應速率,。短程電極生物膜工藝流程簡單,、水力停留時間短、占地面積小,、運行穩(wěn)定,，非常有應用價值〔3〕。

　　1 實驗裝置

　　采用圖 1所示裝置進行實驗,。

　　反應器為自主設計的雙層玻璃器皿,，尺寸為D 140mm×1100mm，有效容積為12.3L,，中間設一隔板將其均分為硝化區(qū)和反硝化區(qū),，底部連通。硝化區(qū)上端敞口構成好氧區(qū)，陽極和陰極各為1根碳棒;反硝化區(qū)上端用20 mm泡沫封好密封構成缺氧區(qū),，陽1根碳棒,，陰極由4根碳棒并聯(lián)組成。碳棒的長度均為1 000 mm,，浸水長度810 mm,，碳棒的直徑11 mm，用0.5 cm厚的活性炭纖維(ACF)包裹,。硝化和反硝化過渡區(qū)采用石英砂為填料(厚約75 cm),，阻隔氧氣進入反硝化區(qū)，保證缺氧環(huán)境,。取水口1取樣檢測pH,、NO2--N、NO3--N,，取水口2取樣檢測pH,、NO2--N、NO3--N,、氨氮,。

圖 1 電極生物膜法反應器裝置 
1—超級恒溫槽；2—反應器,；3—燒瓶,；4—TH_CS2直流數(shù)顯恒流直流電源；5—陰極,；6—陽極,；7—活性炭顆粒；8—78-1型磁力攪拌器,。

　　2 培養(yǎng),、純化及馴化

　　培養(yǎng)：定期加入(NH4)2SO4，使氨氮質(zhì)量濃度為400mg/L,，以乙酸為碳源,，C/N維持為1，并添加適量微量元素,。經(jīng)過20d的培養(yǎng),，在硝化區(qū)陽極碳棒的活性炭纖維周圍均勻分布黃色絮體，反硝化區(qū)陰極碳棒的活性炭纖維周圍均勻分布淺黃色,、海綿狀絮體,，認定掛膜已成功〔4, 5〕。

　　純化：純化過程控制的溫度為(30±1)℃,，pH為7.5~8.5,，定期加入模擬水樣,，模擬水樣由自來水、(NH4)2SO4,、CH3COONa,、KH2PO4組成，其中氨氮質(zhì)量濃度400mg/L,，C/N為1,，經(jīng)過15 d培育后，得出硝化區(qū)的亞硝化率大于50%,，認為純化成功。

　　馴化：在純化的基礎上,，硝化區(qū)和反硝化區(qū)分別接通直流電進行馴化,，硝化區(qū)和反硝化區(qū)保持電流在40mA，并定期加入模擬水樣,。經(jīng)過連續(xù)15 d的培養(yǎng),，檢測到氨氮的去除率達到50%，認定馴化完成〔6〕,。

　　3 分析方法

　　DO：溶解氧儀法;pH：pH計測量法;氨氮：納氏試劑比色法;NO2--N：N-(1-萘基)-乙二胺光度法;NO3--N：酚二磺酸光度法;溫度：溫度計測量法,。

　　4 結果與分析

　　影響本實驗的因素有pH、DO,、C/N,、溫度、HRT,、電流和氨氮濃度等,。實驗中控制水樣流量為12L/d。由于反硝化階段環(huán)境密閉,，可近似認為反硝化階段DO小于0.5mg/L〔7〕,，同時反應過程中pH維持在6~9，這一區(qū)間正好適宜硝化菌和反硝化菌的生長〔8〕,。硝化區(qū)的電流保持在40 mA,。

　　4.1 pH對處理效果的影響

　　在正交實驗的基礎上，取氨氮初始質(zhì)量濃度為400mg/L,，溫度為35℃,，反硝化區(qū)的電流為100mA，C/N為1,，使用1mol/L的HCl或NaOH分別調(diào)節(jié)pH為4,、5、6,、7,、8、9、10,、11,、12，測定6h后的氨氮濃度,，結果表明,，亞硝化菌和反硝化菌對pH變化十分敏感，反硝化菌的適宜pH為7~9,，亞硝化菌的適宜pH為8~10,，當pH低于5和高于12時，去除率均低于30%,。pH=8時,，氨氮的去除率。

　　4.2 溫度對處理效果的影響

　　當反硝化區(qū)通以直流電流100mA,，固定氨氮質(zhì)量濃度為400mg/L,，C/N為1，HRT=6h,，考察溫度變化對處理效果的影響,。結果表明，亞硝化菌和反硝化菌對溫度的變化同樣十分敏感,，在本實驗中亞硝化菌是優(yōu)勢菌,，氨氮的去除率隨亞硝化菌處理能力的增加而增加，硝化反應的適宜溫度為30~40℃,，低于或高于該溫度段,，硝化效果均下降，在5℃時幾乎停止;反硝化反應的適宜溫度為25~35℃,。這主要是因為只有在適宜的溫度范圍內(nèi),，細菌體內(nèi)酶的活性才得以充分發(fā)揮，代謝加快,，轉(zhuǎn)化率增加,。

　　4.3 反硝化區(qū)電流對處理效果的影響

　　當控制溫度為35 ℃，氨氮質(zhì)量濃度為400 mg/L,，C/N為1,，改變反硝化區(qū)的電流分別為0、20,、40,、60、80,、100,、120 mA,，處理6 h后，考察電流對處理效果的影響,，結果見圖 2,。

圖 2 反硝化區(qū)電流變化對處理效果的影響

　　從圖 2可以看出，亞硝化菌和反硝化菌對電流變化有一定的感應,，在本實驗中電流100mA是一個界限,，在100mA以內(nèi)硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的去除率隨電流的增加而明顯提高;而超過100mA時，硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮的去除率均出現(xiàn)隨電流的增加而降低現(xiàn)象,，其中,，對硝酸鹽氮影響更明顯。產(chǎn)生界限的原因主要是反應器有個電流極限(電流極限與反應的容積有關),，電流極限以內(nèi)的低電流能促進反硝化反應,。造成超過極限電流時反硝化能力下降的原因有兩個方面：(1)電流越大，反硝化菌被電死的概率越大;(2)超過電流極限,，陰極產(chǎn)生的氫過多，在生物膜內(nèi)形成“氫抑制”現(xiàn)象〔4〕,，抑制反硝化進行,。

　　4.4 C/N對處理效果的影響

　　當控制溫度為35 ℃，氨氮質(zhì)量濃度為400 mg/L,，反硝化區(qū)的電流為100 mA時,，處理6 h，考察C/N對處理效果的影響,，結果見圖 3,。

圖 3 不同的C/N對處理效果的影響

　　從圖 3可以看出，C/N越大,，硝化和反硝化的效果越好,，當C/N超過1時，處理率均在90%以上,，而當C/N小于0.5時,，處理效果相對來說差很多。究其原因主要是：亞硝酸菌為自養(yǎng)型微生物,，增加碳源可促進亞硝化細菌的生長,，進而提高氨氮向亞硝酸鹽氮的轉(zhuǎn)化率，使反硝化段進水中的亞硝酸鹽氮濃度增加,，為反硝化過程提供了充足的底物;在反硝化區(qū)C/N增大,，則增大了電子供體，促進反硝化的順利進行,。結合處理效果和成本,，C/N值為1,。

　　4.5 HRT對處理效果的影響

　　當控制溫度為35 ℃，反硝化區(qū)的電流為100 mA,，氨氮質(zhì)量濃度為400 mg/L,，C/N為1時，考察HRT對處理效果的影響,，結果見圖 4,。

圖 4 水力停留時間對處理效果的影響

　　從圖 4可以看出，剛開始的幾個小時內(nèi)氨氮和硝酸鹽氮的去除速率增長很快,，而HRT=3 h時,，亞硝酸鹽氮出現(xiàn)了積累，當HRT=6 h時,，所有的測試項目的去除率均達到了90%以上,，并且呈現(xiàn)隨HRT的增加，去除率增大,。

　　4.6 氨氮負荷對脫氮效果的影響

　　當控制溫度為35 ℃,，反硝化區(qū)的電流為100 mA，C/N為1,，處理6 h后,，考察氨氮負荷對脫氮效果的影響，結果見圖 5,。

圖 5 氨氮負荷對處理效果的影響

　11　從圖 5可以看出,，在進水氨氮質(zhì)量濃度為500mg/L以下時，氨氮的去除率在90%以上,，超過500mg/L,，去除率低于90%，氨氮的去除率隨氨氮濃度的增加呈直線下降,。主要是電解電流有限,，隨著氨氮負荷的增加，硝酸鹽氮出現(xiàn)了大量的積累,，從而限制了脫氮能力,。

　　4.7 實際水樣的處理效果

　　利用本裝置，取衡陽市某甲魚養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖廢水進行處理,，測量該廢水中的氨氮為385.6mg/L,，控制溫度為35℃，反硝化區(qū)的電流為100mA,，進水的 C/N為1,。處理結果見圖 6。

圖 6 實際水樣的處理效果

　　從圖 6可以看出,，當處理時間超過6h后氨氮的去除率達到93.5%以上,，但相對于模擬水樣的98.5%有一定的差距,，影響的原因是實際水樣中的螺旋藻及其他藻類物質(zhì)對氨氮的去除有一定的影響。