氫自養(yǎng)反應(yīng)器去除飲用水中高濃度硝酸鹽的研究.pdf

1、針對(duì)我國(guó)飲用水受硝酸鹽污染嚴(yán)重、威脅人類健康的現(xiàn)狀,提出采用氫自養(yǎng)反硝化技術(shù)去除飲用水中高濃度硝酸鹽的解決方案。本文主要采用透氣膜為氫氣擴(kuò)散器,重點(diǎn)考察了三種氫自養(yǎng)生物膜反應(yīng)器——一體式透氣膜-生物膜反應(yīng)器(IGM-BR)、分體式透氣膜-生物膜反應(yīng)器(AGM-BR)和分體式生物膜反應(yīng)器(A-BR)對(duì)飲用水中高濃度硝酸鹽的去除效果,為氫自養(yǎng)反硝化技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。
　　 采用雙Mechaelis-Menten方

2、程來描述氫自養(yǎng)反硝化的動(dòng)力學(xué)過程,通過序批試驗(yàn)測(cè)定附著生長(zhǎng)型反硝化系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù),主要包括硝酸鹽的飽和常數(shù)KN1、亞硝酸鹽的飽和常數(shù)KN2以及氫氣的飽和常數(shù)KH1和KH2,測(cè)定結(jié)果分別為KN1=2.09 mg/L,KN2=1.55 mg/L,KH1=0.059 mg/L,KH2=0.006 mg/L。
　　 IGMBR反硝化效果不好,出水硝酸鹽和亞硝酸鹽濃度均較高,硝酸鹽和總氮的去除率分別低于60％和40％。硝酸鹽還原速率(N

3、RR)和總氮去除速率(TNRR)均較低,分別低于200 g/(m3·d)和150 g/(m3·d)。AGM-BR和A-BR的反硝化效果明顯好于IGM-BR,主要表現(xiàn)在硝酸鹽去除率高、出水濃度低,出水總氮基本上滿足小于10 mg/L的要求。連續(xù)試驗(yàn)中,AGM-BR和A-BR的NRR可達(dá)300g/(m3·d)以上,TNRR在250g/(m3·d)左右。AGM-BR的NRR和TNRR最高值出現(xiàn)在序批試驗(yàn)中,分別為471.36 g/(m3·d)

4、和443.52 g/(m3·d),表明反應(yīng)器的反硝化能力仍有改善余地。硝酸鹽負(fù)荷和溶解氫氣(DH)濃度是影響反硝化效果的主要因素。
　　 三種反應(yīng)器均存在反硝化不完全的問題,雖然出水總氮濃度能滿足低于10mg/L的要求,但是出水亞硝酸鹽濃度超出標(biāo)準(zhǔn)要求很多。次氯酸鈉可有效氧化亞硝酸鹽為硝酸鹽。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,亞硝酸鹽的氯氧化過程可用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程來描述,反應(yīng)速率受亞硝酸鹽濃度和pH值的影響較大,計(jì)量關(guān)系與水相中有機(jī)物存在與否關(guān)系不

5、大。
　　 經(jīng)氫自養(yǎng)反硝化后,出水有機(jī)物濃度比進(jìn)水有所增加,增加幅度受硝酸鹽負(fù)荷影響。在低硝酸鹽負(fù)荷下,反硝化菌缺少基質(zhì),發(fā)生自身水解,出水有機(jī)物濃度較高。在較高硝酸鹽負(fù)荷下,出水有機(jī)物濃度較低,試驗(yàn)測(cè)定出水總有機(jī)碳(TOC)比進(jìn)水通常高0.23-0.87 mg/L。鐵混凝對(duì)出水有機(jī)物沒有明顯去除效果。
　　 由于受氫氣壓力、硝酸鹽負(fù)荷、水溫等多種因素的影響,IGM-BR出水水質(zhì)波動(dòng)很大,運(yùn)行不穩(wěn)定;與其相比,AGM-B