MBBRAMBBRMBBR组合工艺处理高氨氮化工废水李莉

化工环保EnvironmentalProtectionofChemicalIndustryISSN1006-1878,CN11-2215/X《化工环保》网络首发论文题目：MBBR—AMBBR—MBBR组合工艺处理高氨氮化工废水作者：李莉，胡玉，曹俊收稿日期：2018-07-16网络首发日期：2018-12-14引用格式：李莉，胡玉，曹俊．MBBR—AMBBR—MBBR组合工艺处理高氨氮化工废水[J/OL]．化工环保.网络首发：在编辑部工作流程中，稿件从录用到出版要经历录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿等阶段。录用定稿指内容已经确定，且通过同行评议、主编终审同意刊用的稿件。排版定稿指录用定稿按照期刊特定版式（包括网络呈现版式）排版后的稿件，可暂不确定出版年、卷、期和页码。整期汇编定稿指出版年、卷、期、页码均已确定的印刷或数字出版的整期汇编稿件。录用定稿网络首发稿件内容必须符合《出版管理条例》和《期刊出版管理规定》的有关规定；学术研究成果具有创新性、科学性和先进性，符合编辑部对刊文的录用要求，不存在学术不端行为及其他侵权行为；稿件内容应基本符合国家有关书刊编辑、出版的技术标准，正确使用和统一规范语言文字、符号、数字、外文字母、法定计量单位及地图标注等。为确保录用定稿网络首发的严肃性，录用定稿一经发布，不得修改论文题目、作者、机构名称和学术内容，只可基于编辑规范进行少量文字的修改。出版确认：纸质期刊编辑部通过与《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司签约，在《中国学术期刊（网络版）》出版传播平台上创办与纸质期刊内容一致的网络版，以单篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊发论文的录用定稿、排版定稿、整期汇编定稿。因为《中国学术期刊（网络版）》是国家新闻出版广电总局批准的网络连续型出版物（ISSN2096-4188，CN11-6037/Z），所以签约期刊的网络版上网络首发论文视为正式出版。1MBBR—AMBBR—MBBR组合工艺处理高氨氮化工废水李莉，胡玉，曹俊（汉江师范学院生物化学与环境工程系，湖北十堰442000）[摘要]采用移动床生物膜反应器（MBBR）—厌氧移动床生物膜反应器（AMBBR）—MBBR组合工艺处理高氨氮化工废水。反应器采用几何构型优化、比表面积大的新型YD-25生物载体和DNF-203硝化细菌，实现了同步硝化和反硝化，强化了脱氮能力。应用投加菌种和排泥的方式，经27d的驯化培养即完成了反应器的挂膜启动。试验结果表明：最佳操作条件为HRT8d、MBBR中DO3mg/L、进水pH8.0；在进水COD2840~7437mg/L、ρ(氨氮)92~179mg/L、TN148~258mg/L、pH6~8的条件下，出水指标均值为COD352mg/L、ρ(氨氮)21.2mg/L、TN36mg/L、pH7.4，满足排放要求。[关键词]移动床生物膜反应器（MBBR）；高氨氮化工废水；水质[中图分类号]X703[文献标志码]ATreatmentofchemicalwastewaterwithhighammonia-nitrogenbyMBBR-AMBBR-MBBRcombinedprocessLILi,HUYu,CAOJun(CollegeofBiology,ChemistryandEnvironmentalEngineering,HanjiangNormalUniversity,Shiyan442000,China)Abstract:Themovingbedbiofilmreactor(MBBR)-anaerobicmovingbedbiofilmreactor(AMBBR)-MBBRcombinedprocesswasusedtotreatchemicalwastewaterwithhighammonia-nitrogen.ThereactorsadoptedanewtypeofbiologicalcarrierYD-25withoptimizedgeometricconfigurationandlargersurfaceareaandnitrifyingbacteriaDNF-203,whichachievedsynchronousnitrificationanddenitrification,andenhanceddenitrificationability.Afterthedomesticationof27d,thebiofilmofthereactorwasactivatedbythemethodofaddingbacteriaanddredging.Thetestresultsshowedthat:TheoptimumoperationalconditionswereHRT8d,DOinMBBR3mg/LandinfluentpH8.0;UndertheconditionsofinfluentCOD2840-7437mg/L,ρ(NH3-N)92-179mg/L,TN148-258mg/LandpH6-8,theaveragevalueofwaterqualityindexesofeffluentwereCOD352mg/L,ρ(NH3-N)21.2mg/L,TN36mg/LandpH7.4,whichmettheemissionrequirements.Keywords:movingbedbiofilmreactor(MBBR);highammonia-nitrogenchemicalwastewater;waterquality随着国家对污水治理力度的不断加大，“水十条”等相关环保法规颁布，污水排放标准日趋严格，对现有的污水处理设施提出了更高要求。安徽某化工厂主要从事染料、农药中间体、医药中间体等精细化工产品的合成，其污水的主要来源为生产废水、车间冲洗水、生活污水等，总污水量为1000m³/d，主要特点为高COD、高氨氮，成分复杂，毒性较高。该厂现有污水处理工艺为Fenton试剂联合次氯酸钠化学氧化工艺，存在化学药剂投加量大，运行成本高，维护管理过程中投加强酸强碱危险性大，处理后出水不能稳定达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）三级排放标准[1]等问题。[收稿日期]2018-07-16；[修订日期]2018-12-11。[作者简介]李莉（1975—），女，四川省德阳市人，硕士，副教授，电话[phone]，电邮[e-mail]。[基金项目]湖北省教育厅科学研究计划指导性项目（B201733221）。2018-12-1409:01:37移动床生物膜反应器（MBBR）工艺是一种集传统流化床和接触氧化法于一体的新型水处理工艺。通过投加移动式填料，使微生物以生物膜的形式附着于填料上，反应器底部均匀曝气，填料处于流化状态充满整个反应器。该工艺具有填料易挂膜、剩余污泥少、不发生污泥膨胀、可同时发生硝化反硝化反应、抗冲击负荷能力强等特点。目前，国内外学者应用MBBR处理化工废水及一些其他类型的废水均取得了良好的效果[2-5]。根据该化工厂污水的水质特性，本工作采用MBBR—AMBBR（厌氧移动床生物膜反应器）—MBBR组合工艺对其进行了中试处理，考察了组合工艺对水中COD、氨氮和总氮的去除效果，以及HRT、DO和pH对反应器除污效果的影响，为该厂今后的污水处理改造提供了可靠数据。1试验部分1.1试验材料废水取自该化工厂污水综合调匀池，COD为2840~7437mg/L，ρ(氨氮)为92~179mg/L，TN为148~258mg/L，pH为6~8。活性污泥取自该化工厂所在园区污水处理厂的剩余污泥。填料采用YD-25型悬浮填料（河南洁康环保科技有限公司）。外观为空心圆柱形，四周均有褶皱，内部被多块翼板分割为多边形，具有比表面积大、几何构造先进、内表面粗糙度高等优点。材料为改性聚丙烯和树脂，增强了填料的亲水性，提高了挂膜效率，增加了挂膜量。填料的特性参数见表1。表1填料的特性参数堆积系数/(个·m-3)规格/mm密度/(g·cm-3)比表面积/(m2·m-3)孔隙率/%800025×100.9760090菌种为自行筛选的粉末状硝化细菌DNF-203，主要包含亚硝酸菌和硝酸菌，活菌含量(8~10)×109CFU/g，细度60~80目，含水率小于10%，适宜在弱碱性环境中繁殖，温度为25℃左右时繁殖最快。1.2试验装置及流程中试工艺流程见图1。试验装置由钢板焊接而成，水流方式均为重力自流，通过阀门控制流量，各反应器均为长方体。一级MBBR有效容积300L，AMBBR有效容积1200L，二级MBBR有效容积1500L；一级沉淀池有效容积200L，二级沉淀池有效容积500L。一级沉淀池污泥回流至AMBBR中以补充生物量，剩余污泥定期排放；二级MBBR出水进入二级沉淀池沉淀后，部分上清液回流至AMBBR，回流比为1︰1，对环状难分解有机物进行水解酸化处理，同时进行反硝化以充分处理水中总氮。图1中试工艺流程1.3反应器的启动和运行根据水质情况和工艺流程，确定填料填充率为45%，挂膜期每天向MBBR和AMBBR中投加20g菌种，采用排泥法[6]快速挂膜。启动前，先向MBBR和AMBBR内投加填料和活性污泥，然后泵入废水，使MBBR内MLSS为1000mg/L以下，AMBBR内为6000mg/L左右。开启曝气和搅拌器，进行闷曝。每运行8h，关闭曝气和搅拌器，沉淀30min，活性污泥沉于池底，排出反应器上层水，补入原水，再次开启曝气和搅拌器闷曝，以此为一周期，重复运行2d。改为连续进水：开始以小水量（308L/d）进水，运行5d后，发现一级MBBR中填料上附着有明显块状生物膜，二级MBBR中填料上出现黄色斑点，表明接种污泥已经适应了新的环境，上清液回流出水污泥回流二级MBBR二级沉淀池一级MBBRAMBBR一级沉淀池进水排泥排泥3挂膜开始；加大进水量（370L/d），HRT为10d，运行10d后，一级、二级MBBR中填料上已附着有薄层绒状生物膜，AMBBR中填料上也出现灰黑色块状生物膜；继续加大进水量（463L/d），HRT为8d，运行10d后，MBBR内填料已被致密的活性污泥覆盖，AMBBR由于是兼性厌氧状态而挂膜较慢，但填料表面也覆盖了薄层生物膜。检测此时出水COD去除率达80%左右，氨氮去除率达75%左右，表明挂膜基本完成，进入稳定运行期。稳定运行期间，设定HRT为8d，进水流量为463L/d，进水pH控制在6~8，水温25℃左右。每天上午9点和下午5点取2次水样，以其检测平均值作为水质指标。1.4分析方法参照文献[7]，分别采用重铬酸钾法、纳氏试剂光度法、过硫酸钾氧化紫外分光光度法和抽滤称重法测定水样的COD、ρ(氨氮)、TN和MLSS；采用上海仪电科学仪器公司雷磁PHS-3C型酸度计测定水样pH；采用上海仪电科学仪器公司雷磁JPB-607A型溶解氧仪测定水样DO。2结果与讨论2.1稳定运行期的处理效果2.1.1COD的去除效果稳定运行期间（进水pH为6~8，出水为7.4），组合工艺对废水COD的去除效果见图2。进水COD为2840~7437mg/L，这是由于该厂不同阶段生产产品不同，导致原水水质变化较大。一级MBBR通过异养微生物的生化反应去除污水中易于分解的小分子有机物，为后续处理单元降低负荷。AMBBR通过机械搅拌器使填料均匀流化，增加微生物与污染物的接触，主要作用为水解酸化作用，破坏难降解有机物的结构，提高BOD5/COD，为后续好氧处理提供保证，故AMBBR对COD的去除率不高，AMBBR出水COD走势与一级MBBR出水相近。但二级MBBR出水未受进水指标变化影响，COD始终保持在标准限值500mg/L以下，平均值为352mg/L，去除