隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大和人類活動(dòng)的加劇，生活污水和工業(yè)廢水的排放量迅速增加，導(dǎo)致水質(zhì)嚴(yán)重惡化。目前主要采用生化法、離子交換法、折點(diǎn)加氯法、氣提法和吹脫法等進(jìn)行廢水脫氮。高濃度脂肪胺廢水中含有氨氮及脂肪胺，對(duì)于該類廢水常采用吹脫耦合生化處理工藝，但是由于此類廢水中不僅含有無機(jī)氨氮還含有很多脂肪胺，吹脫對(duì)于脂肪胺去除效果很差。
針對(duì)此情況，本研究通過物化和生化相結(jié)合方法綜合治理該類廢水，物化處理工藝采用催化吹脫，該工藝在吹脫裝置中添加自制活性催化劑，該催化劑是將多種過渡金屬離子負(fù)載在顆粒活性炭上通過高溫煅燒而成，經(jīng)過吹脫處理后廢水氨氮濃度極大降低，吹脫出氨氮采用酸液吸收利用，催化吹脫后廢水投加脫氮微生物菌劑，采用兼氧- 好氧(A/O) 工藝降解廢水中未被吹脫的剩余氨氮及有機(jī)氮，出水各項(xiàng)指標(biāo)均低于國家污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
1 試驗(yàn)部分
1. 1 試驗(yàn)設(shè)備
吹脫設(shè)備為有機(jī)玻璃自制裝置，帶有微孔曝氣器和電磁式空氣泵。A/O 試驗(yàn)裝置由碳鋼制作，設(shè)計(jì)處理水量為20 L/h，系統(tǒng)由缺氧池、好氧池、沉淀池三部分組成，有效容積分別為192，600，160 L，混合液回流比為3，沉淀池污泥回流比為60%。
1. 2 廢水水質(zhì)
試驗(yàn)用脂肪胺廢水取自江蘇某生產(chǎn)脂肪胺產(chǎn)品企業(yè)，pH 值為9. 5，ρ(COD) 為2 000～3 000 mg/L，ρ(NH3-N) 為2 324 mg/L，ρ(TKN) 為3 860 mg/L。
1. 3 分析方法
試驗(yàn)需分析指標(biāo)有: COD、NH3-N、TKN、pH 值。分析方法均采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法。
1. 4 試驗(yàn)方法
1. 4. 1脂肪胺催化吹脫處理試驗(yàn)
首先調(diào)節(jié)廢水pH 值到合適范圍并投加少量的ClO2溶液，然后將催化劑按照一定的比例投加于吹脫裝置中，在一定溫度下用空氣壓縮機(jī)曝氣處理，出水進(jìn)行生化處理，吹脫出的氨氮采用無機(jī)酸液吸收。
1. 4. 2吹脫處理后廢水A/O 試驗(yàn)
以A/O 為工藝，采用脫氮微生物菌劑，對(duì)經(jīng)過催化吹脫處理高氨氮脂肪胺廢水進(jìn)行連續(xù)生化試驗(yàn)，通過稀釋方法，不斷加大氨氮濃度，增強(qiáng)菌株的適應(yīng)性，最后全部加入吹脫后脂肪胺廢水，使工藝全負(fù)荷運(yùn)行。
2 結(jié)果與討論
2. 1 體系pH 值對(duì)吹脫處理效果的影響
在吹脫溫度為50 ℃，吹脫時(shí)間為2 h，ClO2投加量為10 mg/L，氣水體積比為3 000∶1，催化劑投加量為5%，調(diào)節(jié)脂肪胺廢水pH 值，考察吹脫前后脂肪胺廢水TKN 去除率，試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。
由圖1 可知: 隨著廢水體系pH 值增大，吹脫前后TKN 去除率呈現(xiàn)不斷上升最后趨于穩(wěn)定的趨勢。由反應(yīng)式
可知，隨著溶液pH 值的增大，化學(xué)平衡不斷向右移動(dòng)，會(huì)有較多的游離氨生成，當(dāng)pH 值＞ 11 時(shí)，水中的氨氮幾乎全部以游離氨的形式存在。因此，繼續(xù)增大pH 值，游離氨的含量增加不明顯，TKN 去除率也隨之增加緩慢。當(dāng)pH 值為11 時(shí)，吹脫出水pH 值約為10，只需投加少量酸或者通過回流少量生化反應(yīng)池出水與之混合即可將吹脫出水pH 值調(diào)節(jié)到偏堿性。因此，考慮到運(yùn)行成本等因素，最佳pH 值確定為11。
2. 2 體系溫度對(duì)吹脫處理效果的影響
在吹脫pH 值為11，吹脫時(shí)間為2 h，ClO2投加量為10 mg/L，氣水體積比為3 000∶1，催化劑投加量為5%，調(diào)節(jié)脂肪胺廢水不同溫度，考察吹脫前后脂肪胺廢水TKN 去除率，試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。
由圖2 可知: 隨著廢水體系溫度增高，TKN 去除率不斷增大，50℃時(shí)已超過80%。這是因?yàn)�，反�?yīng)式
首先為吸熱反應(yīng)，增加溫度有利于平衡向右移動(dòng)產(chǎn)生更多的游離態(tài)氨; 其次，溫度的提高增大氨在水中的擴(kuò)散系數(shù)，增加傳質(zhì)系數(shù);另外，在一定的壓力下，溫度的提高使氨在水中的溶解度降低，增加了傳質(zhì)推動(dòng)力。同時(shí)從圖2 可以看出: 當(dāng)溫度＞50 ℃時(shí)，繼續(xù)升溫對(duì)TKN 去除率提高的作用明顯減小。這是因?yàn)樵谠摐囟认�，游離氨在氣液兩相中的擴(kuò)散達(dá)到平衡，繼續(xù)升高溫度，大量水分在較高溫度和曝氣作用下與游離氨同步蒸發(fā)，使TKN濃度幾乎不再減少。因此，最佳溫度確定為50 ℃。
2. 3 吹脫時(shí)間對(duì)處理效果的影響
在吹脫溫度為50 ℃，吹脫pH 值為11，ClO2投加量為10 mg/L，氣水體積比為3 000∶1，催化劑投加量為5%，調(diào)節(jié)吹脫時(shí)間，考察吹脫前后脂肪胺廢水TKN 去除率，試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。
由圖3 可知: 隨著廢水體系吹脫時(shí)間的延長，吹脫前后TKN 去除率呈現(xiàn)不斷上升最后趨于穩(wěn)定的趨勢，說明2 h 后氨氣在氣、液兩相達(dá)到平衡，考慮到工程運(yùn)行，吹脫最佳時(shí)間確定為2 h。
2. 4 催化劑投加量對(duì)處理效果的影響
在吹脫溫度為50 ℃，吹脫時(shí)間為2 h，吹脫pH值為11，ClO2投加量為10 mg/L，氣水體積比為3 000∶1，改變催化劑的投加量，考察吹脫前后脂肪胺廢水TKN 去除率，試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。
由圖4 可知: 隨著催化劑投加量的增大，對(duì)脂肪胺催化吹脫速率迅速增大，脂肪胺轉(zhuǎn)化為低分子氨速率也隨著增大，TKN 去除率迅速增大，當(dāng)催化劑投加量超過5%時(shí)去除效果趨于穩(wěn)定，因此催化劑的最佳投加量確定為5%。
2. 5 吹脫最佳工藝條件下平行試驗(yàn)情況
吹脫最佳工藝條件為: 溫度為50 ℃，時(shí)間為2 h、pH 值為11，ClO2為投加量為10 mg/L，氣水體積比為3 000∶1，催化劑投加量為5%，在該條件下對(duì)原水ρ(TKN) = 3 860 mg/L 脂肪胺廢水進(jìn)行平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。
表1 吹脫最佳工藝條件下平行試驗(yàn)情況
由表1 可知: 在最佳工藝參數(shù)下對(duì)脂肪胺廢水進(jìn)行6 次平行試驗(yàn)，吹脫對(duì)TKN 去除率均大于80%，TKN 平均去除率為83%，效果良好，說明所用的吹脫催化劑對(duì)該廢水的處理效果顯著。
2. 6 不同吹脫出水氨氮濃度對(duì)A/O 脫氮系統(tǒng)運(yùn)行效果影響
圖5 為系統(tǒng)進(jìn)行短程硝化反硝化穩(wěn)定運(yùn)行后，通過改變經(jīng)過吹脫后脂肪胺廢水氨氮濃度，研究不同氨氮濃度對(duì)短程生物脫氮系統(tǒng)運(yùn)行效果影響。
從圖5 可知: 隨著進(jìn)水氨氮濃度提高(從500～700 mg/L)，系統(tǒng)維持短程硝化反硝化生物脫氮，出水氨氮濃度一直穩(wěn)定在3 mg/L 以下，系統(tǒng)對(duì)高濃度氨氮廢水具有良好的處理效果。一般認(rèn)為，氨氮濃度和亞硝酸鹽濃度過高時(shí)會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生毒害和抑制作用，但是該生物脫氮系統(tǒng)可在氨氮濃度為700 mg/L的條件下穩(wěn)定運(yùn)行，在該條件下出水氨氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，缺氧池大量異養(yǎng)型微生物對(duì)毒性有機(jī)物的降解為后續(xù)短程硝化工藝順利實(shí)施提供了保證。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3 結(jié)論
1) 對(duì)脂肪胺廢水催化吹脫最佳工藝條件為: 當(dāng)溫度為50 ℃，時(shí)間為2 h，pH 值為11，ClO2投加量為10 mg/L，氣水體積比為3 000∶1，催化劑投加量為5%時(shí)，進(jìn)水ρ(TKN) ＞ 2 000 mg/L，脂肪胺廢水處理TKN 去除率達(dá)83%左右。
2) 采用A/O 主體工藝對(duì)經(jīng)過催化吹脫處理的脂肪胺廢水進(jìn)行短程硝化反硝化生化處理試驗(yàn)，出水ρ(NH3-N) ≤15 mg/L。處理效果顯著、穩(wěn)定，為工程應(yīng)用提供依據(jù)。
