生物鐵法處理高濃度氨氮生活污水效果研究

　　來源：中國高新技術企業 2009年11期

　　摘要：文章以高濃度氨氮生活污水為處理對象，通過對生物鐵法與常規活性污泥法處理效果的比較，得出了生物鐵法對高濃度氨氮生活污水在低溫狀態下有更佳的處理效果的結論。關鍵詞：生物鐵法;常規活性污泥法;高濃度氨氮生活污水;污水處理

地埋式高濃度廢水處理設備

　　本實驗在青島團島污水處理廠進行，團島污水處理廠位于青島市市南區，設計處理能力10萬噸/天，團島污水處理廠所接納的污水80%以上為生活污水;20%左右的工業廢水主要為印染、食品加工廢水，現采用改良A2/O工藝及倒置A2/O工藝。常規工藝15℃以上氨氮處理效果較好，但當反應溫度降到13℃時，生物硝化效果開始明顯變差，系統容易出現污泥上浮現象，污泥沉降性能差，出水氮磷含量升高。冬季不得不采用增加水力停留時間和污泥齡等措施。效果并不顯著。

　　實驗期間水質如下所示：

　　水質指標　　　　　　范圍

　　CODcr(mg/L)　　　400～600

　　BOD5(mg/L)　　　 200～400

　　NH3-N(mg/L)　　　80～130

　　TP(mg/L)　　 　　6～25

　　PO43--P(mg/L)　　2.5～18

　　一、實驗原理

　　(一)倒置A2/O工藝

　　隨著我國對排入水體的氮、磷營養物質的量要求越來越嚴格，近三十年來，我國引進并開發出多種具有脫氮除磷功能的二級處理工藝，倒置A2/O工藝就是其中之一，已經過大量的試驗研究取得了成功的經驗，它是在常規A2/O工藝基礎上停止內回流，加大污泥回流比而發展起來的。與目前國際上最為先進的A2/O、UCT(帶雙循環回路的除氮磷工藝)、VIP等工藝相比，倒置A2/O工藝創造性地將傳統生物脫氮除磷理論與工藝流程中的厭氧、缺氧環境倒置，形成了缺氧/厭氧/好氧的流程形式。就其工藝過程而言具有如下特點：

　　1.缺氧區位于系統首端，反硝化菌優先獲得易降解有機物作為碳源，反硝化的碳源要求優先獲得滿足，反硝化容量充分，強化了系統的脫氮能力，反硝化速率提高，并避免回流污泥攜帶的溶解氧與硝酸鹽對厭氧有效釋磷的影響。

　　2.由于采用于一個回流系統，使所有參與回流的污泥全部經歷完整的厭氧釋磷和好氧吸磷過程，顯著提高了微生物的群體效應，參與釋磷和吸磷過程的回流污泥量增加，而且聚磷菌微生物經厭氧釋磷后直接進入生化效率較高的好氧環境，其在厭氧條件下形成的吸磷動力可以得到充分的利用，故提高了系統的除磷能力。

　　3.通過縮短初沉停留時間或超越初沉池，為脫氮除磷提供更多的碳源，緩解碳源矛盾的同時，提高了生物處理系統的活性污泥濃度，強化了好氧區同步反硝化作用，不僅提高了處理系統的脫氮功能，而且為生物除磷創造了良好的條件，促進處理系統的生物除磷能力的提高。

　　4.倒置A2/O工藝將傳統生物脫氮除磷工藝系統所必需的污泥回流外循環系統與混合液回流內循環系統(好氧混合液回流、缺氧混合液回流)合二為一構成了唯一的污泥回流系統，使工藝流程簡單化，系統運行變得更為穩定，不僅可以節省建設或改造投資，而且可以降低運行費用。

　　(二)生物鐵法

　　生物鐵法是向曝氣池內或進水中投加鐵鹽。以提高普通活性污泥法處理廢水的效能，強化和擴大活性污泥法凈化功能的方法。

　　生物鐵法技術原理基于：(1)利用鐵的物理、化學性質以及鐵與生物的共同效應，使微生物絮體和Fe(OH)3絮體協同凝聚，形成了絮體粗大、結構緊密的團狀活性污泥，具有良好吸附絮凝作用，可以進一步提高處理效率;(2)從生物角度來看，鐵是生物氧化酶系中細胞色素的重要組成部分，在生物氧化中通過Fe3+ 、Fe2+氧化還原反應進行電子傳遞作用對生物氧化和生物絮凝作用起了很大的促進作用;(3)鐵是活潑金屬，在酸性條件下，它的還原能力能使某些有機物被還原為還原態。另外鐵在酸性水溶液中生成的Fe 2+能使偶氮型染料的發色基還原降解。生物鐵法能獲得較好去除效果，原因可能是多種因素綜合作用的結果，生物鐵反應器由于鐵溶出及最終Fe(OH)3絮體和生物鐵活性污泥的形成，導致生物鐵反應器活性污泥懸浮固體量及密度增加，使得污泥在密度較大的高鹽分廢水中亦易于沉淀，出水懸浮物減少;同時鐵的還原脫氯作用，提高了廢水的可生化性;且鐵是生物氧化酶系中細胞色素的重要部分，通過Fe→Fe2+ →Fe3+ 氧化還原反應起著電子傳遞作用，有利于微生物的新陳代謝;另外，鐵離子對鈉離子具有拮抗作用，鐵離子的加入會減輕鈉離子對生物處理過程的抑制作用。

　　生物鐵污泥的制取：

　　2FeCl3+3Na2CO3+3H2O→2Fe(OH)3+6NaCl+6CO2

　　然后用清水反復沖洗幾次，排掉氯化鈉溶液，最后將氫氧化鐵絮狀物直接投加到曝氣池中。

　　在生物鐵法的運轉中，將活性污泥中鐵的含量控制為1%～10%，鐵鹽的初始投加量應能滿足活性污泥開始培養時，就應有一定的含鐵量，使微生物在富鐵環境下有一個較大的增長。鐵鹽的初始投加量，可按下式進行估算(以投加三氯化鐵計)：

　　G=VMC162/56

　　G——三氯化鐵初始投加量(kg);

　　V——池有效容積(m3);

　　M——曝氣池原有活性污泥濃度(g/L，kg/m3);

　　C——活性污泥中開始控制的含鐵量，不應小于1%;

　　162——三氯化鐵分子量;

　　56——鐵的原子量。

　　生物鐵的運行管理：為了補充處理過程中隨剩余污泥排放而流失的鐵，在正常運行時需要在進水中連續投加三氯化鐵。其投加鐵(Fe3+)量按進水量1～10mg/L計算。正常運行時，控制污泥含鐵量不低于3%，以保證生物鐵法穩定運行。