【干货】怎样去除印染废水中的碳、氮、硫-第2页-北极星水处理网

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2、结果与讨论

2.1 数据分析

选取优化条件下的运行数据, 分析UASB反应器内C、N、S转化去除机理.印染废水中的氮多以偶氮染料和尿素助剂等有机氮(Org-N)和氨氮(NH4+-N)形式存在, 其中, Org-N占大部分.分析表 1进水数据得出, Org-N在TN中平均占60%以上, NH4+-N占到33%左右.出水数据显示, NH4+-N平均浓度从28.3 mg˙L-1升高到了34.9 mg˙L-1, 表观产率在23.3%左右. NH4+-N增加说明反应器内存在厌氧氨化反应, 使Org-N分解产生NH4+-N.凯氏氮(TKN)包括NH4+-N和Org-N, 结合TKN、NH4+-N进出水数据分析可知, 80%左右的Org-N得到了去除, 其中大部分是参与了氨化反应, 因为同化作用对Org-N的减少贡献较少.同时, 出水TKN相比于进水降低了44.1%, 说明部分NH4+-N参与了某种反应被消耗掉, 且氨化作用NH4+-N产生量大于其参与反应消耗量, 最终使出水NH4+-N表现出升高的现象.TN去除率为38.5%, 说明反应器内存在某种或某几种氮的形态转变且产生了N2气体逸出, 致使TN损失.出水NO3--N升高约1.3 mg˙L-1, 也检测到了NO2--N, 在0.6 mg˙L-1左右, 很明显, UASB反应器内发生了NO2--N、NO3--N形态转变.选取参数优化试验中HRT对UASB反应器运行影响相关数据, 进一步分析出水NO2--N、NO3--N增量(即Δ[NO2--N]、Δ[NO3--N])随HRT变化情况.结果发现(图 3), 随HRT不断增大, Δ[NO2--N]、Δ[NO3--N]先增加后下降, Δ[NO2--N]在HRT=5 h时达到最大, 为15.2 mg˙L-1, 而后下降至HRT=11 h时的0.8 mg˙L-1, 而Δ[NO3--N]比Δ[NO2--N]推迟2 h取得最大值, 为12.5 mg˙L-1, 而后下降至HRT=11 h时的2.1 mg˙L-1.Δ[NO2--N]、Δ[NO3--N]先增加后减少的变化情况说明UASB反应器内前期发生了硝化反应, 而后又可能发生反硝化作用, 造成NH4+-N部分消耗和TN损失, 但也不排除存在厌氧氨氧化的可能.厌氧条件下, 以NO2-为电子受体将NH4+氧化成N2的生物反应称为厌氧氨氧化, 反应伴随着NO2--N和NH4+-N的同步去除, 最终体现为TN的减少.因此, 从氮形态变化角度分析, UASB对氮去除表现为TN的损失, 损失原因可能是硝化反硝化和厌氧氨氧化的作用.

表 1 最佳工况下UASB反应器2015年5—7月运行数据

图 3 UASB反应器出水NO2--N、NO3--N增加随HRT变化情况

从硫元素数据变化看, 出水SO42-、S2-均出现下降, 去除率分别为77.5%、60.1%左右, 出水也检测到了少量的S0, 浓度在0.5~0.9 mg˙L-1.生物反应器中, SO42-下降说明可能存在硫酸盐还原菌的还原作用, 硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria, SRB)是一类化能异养型厌氧菌, 能够利用废水中有机物作为电子供体, 将硫酸盐(SO42-)还原成硫化物(S2-).根据化学反应元素守恒定律, SO42-被还原成S2-的同时会脱出氧(O), 而脱出的O应该是参与了硝化反应和有机物的氧化降解, 从而使反应器前期出现NO2--N、NO3--N增加的现象, 同时促进COD去除.但如果单单按照硫酸盐还原作用来解释, 出水S2-含量应该是增多, 这与实际出水S2-下降的现象相矛盾.进一步分析S2-随HRT变化情况发现(图 4), 出水S2-增量(即Δ[S2-])随HRT增大先是逐渐增加, HRT=5 h时增量最大, 为15.4 mg˙L-1, 而后增量开始减少, 约6.5 h时为0 mg˙L-1, 此时进出水S2-浓度相等, 当HRT=11 h时, Δ[S2-]为-18.6 mg˙L-1, 出水S2-下降到了进水值的40%左右.因此, 综合S2-、SO42-的变化情况, 猜想反应器内前期发生了硫酸盐还原反应, 导致SO42-减少、S2-增加, 而在后期又发生了同步脱硫反硝化, 可能存在无色硫细菌, 以S2-为电子供体, 将NO2--N、NO3--N还原成N2, 同时S2-被氧化成S0, 导致S2-减少, 这也与出水检测出S0及反应器中NO2--N、NO3--N的变化情况正好符合.出水检测出S0的量较少, 原因为:含硫化物废水生物处理出水中的单质硫是由微生物体内排出的微小颗粒, 部分被污泥截留, 而另一部分以悬浮状态存在于水中被测出;部分S2-与重金属离子结合行成硫化物沉淀去除, 使参与同步脱硫反硝化S2-的量少.

图 4 UASB反应器内S2-浓度随HRT变化情况

延伸阅读：

【干货】纺织印染废水四大处理方法详解

原标题：怎样去除印染废水中的碳、氮、硫

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