白曉慧 殷峻 陳英旭
浙江大學環境工程系杭州 310029

1.課題背景

　　含有較高濃度氨氮的廢水進入環境水系后將會對魚類等水生動物構成毒害，并刺激藻類等水生植物過度生長，出現赤湖、赤潮等富營養化現象。因此在廢水治理過程中，氨氮的去除技術備受重視，成為廢水治理技術研究的熱點之一。目前氨氮廢水的處理方法主要有氨吹脫法、折點加氯法、離子交換法、化學沉淀法、生物脫氮技術等。
　　P.L.McCarty等人通過對鹽類毒性的研究發現，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甲烷菌。為了不影響產甲烷菌的正常生長與繁殖，硫酸鹽的濃度一般不應超過1500mg/l；對于產甲烷菌來說，該濃度可適當放寬。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物、氨氮和硫酸鹽的廢水，如何通過合理控制運行條件，避免游離氨和硫酸鹽還原產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物，對于那些需經預處理后排入市政排水管網的工業企業可明顯降低能耗和處理成本。

2.研究方法

　　2.1.廢水水質

　　試驗用水采用浙江省某食品加工企業廢水，廢水水質如下表。

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。據文獻報道，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，細菌的活性立即得以恢復。
　　本試驗中，進出水pH基本保持在7以下，如圖1。進水氨氮最高達1999mg/L，穩定運行時，出水氨氮一段平均達400mg/L以下，二段平均達350mg/L以下，總去除率可達80%以上，高濃度氨氮對生化并未產生明顯影響。

　　3.2.有機物去除
　　從測試的COD和BOD5濃度看，廢水屬高濃度有機廢水，可生化性較好。試驗過程中，進水COD濃度最高達7030mg/L，通過二段活性污泥法，出水COD一段平均達900mg/L，二段平均達700mg/L，總去除率大于90%。生物處理系統總停留時間50小時。系統對COD的去除效果如圖3。從圖中可看出，在穩定運行的前25天，去除效果都較穩定，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），當時水溫一段11.5℃，二段8.8℃，生化處理效果明顯下降。由于進水有機物濃度較高，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化為H2S。亞硫酸鹽是比H2S更具毒性的物質，但它也能被轉化為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。硫化物的毒性被認為由未離解狀態的H2S引起，pH值對H2S的毒性強弱影響很大。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化為硫酸鹽。
　　周曉檢等研究發酵處理味精廢水中氯離子的影響表明，氯離子對厭氧發酵的抑制濃度為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。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。中試實際運行也表明，氯離子和硫酸根沒有對生化造成影響。

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