Fenton試劑法解除電石渣清液對硝化菌的抑制

張世新，樓洪海，楊　青，張浩俊，黃聰聰（浙江海拓環(huán)境技術(shù)有限公司，浙江 杭州310052）

Fenton試劑法解除電石渣清液對硝化菌的抑制

張世新，樓洪海，楊青，張浩俊，黃聰聰
（浙江海拓環(huán)境技術(shù)有限公司，浙江 杭州310052）

針對某廢水處理項目，采用Fenton試劑法對其中一路水進(jìn)行了預(yù)處理，硝化菌恢復(fù)了活性，生物脫氮順利進(jìn)行。

電石渣清液；生物脫氮；Fenton試劑

某大型化工企業(yè)廢水經(jīng)生化處理后，COD等指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，但氨氮不能達(dá)標(biāo)，由于原水中含有機氮，出水氨氮比進(jìn)水高。為尋求氨氮達(dá)標(biāo)措施，在現(xiàn)場進(jìn)行了小試、中試。最初的中試模擬現(xiàn)場工藝流程，發(fā)現(xiàn)盡管各種參數(shù)合理，但原水進(jìn)水到一定比例后，硝化能力就下降直至完全停止，分析認(rèn)為水中含有硝化菌抑制物，于是進(jìn)行了后續(xù)試驗。

1　查找抑制性廢水的試驗

1.1試驗材料及運行方式

試驗裝置容積40 L，加入載有硝化菌生物膜的博適填料10 L，再加5 g/L含硝化菌的活性污泥。按SBR流程運行，即進(jìn)水-曝氣-沉淀-排上清液。

進(jìn)入小試裝置的原水預(yù)處理方法為調(diào)節(jié)pH值、適當(dāng)?shù)南♂?、加硫酸銨為氮源、加碳酸氫鈉提高堿度、加生活污水提供營養(yǎng)，運行水溫24～36℃。預(yù)處理后的原水加到小試裝置，考察曝氣前后氨氮、溶解氧及pH值的變化，據(jù)此評判硝化反應(yīng)是否發(fā)生。

1.2分析方法

試驗中COD、氨氮、硫化物、鈣離子各指標(biāo)分析方法都參照國家標(biāo)準(zhǔn)方法［1］。

1.3試驗結(jié)果

對各分廠廢水進(jìn)行試驗后，發(fā)現(xiàn)電石渣清液有明顯的硝化抑制性。但用自來水更換試驗裝置中的廢水后，硝化反應(yīng)又能恢復(fù)，說明這種抑制對硝化菌尚不是致命的，只是使其硝化功能暫時停止。結(jié)合污水處理廠運行，發(fā)現(xiàn)水力停留時間很長時，有機氮緩慢地轉(zhuǎn)化為無機氮，硝化抑制作用也能消除，暫且以電石渣清液貢獻(xiàn)的有機氮濃度水平來衡量抑制濃度。

2　電石渣清液水質(zhì)特性（見表1）

表1　電石渣清液水質(zhì)特性

3　消除抑制作用的預(yù)處理工藝試驗研究

3.1預(yù)處理試驗1：酸化吹脫硫化物法

向電石渣清液原水中加酸，使pH值＜4，曝氣吹脫14 h，吹脫前后水質(zhì)見表2。經(jīng)預(yù)處理，硫化物和乙炔被空氣帶走。

表2　電石渣清液加酸吹脫前后水質(zhì)

將3 L預(yù)處理后的水加入到容積40 L的生化小試裝置中，在不同時段測得的氨氮見圖1。

圖1　酸化吹脫硫化物法預(yù)處理后氨氮變化

從圖1可以看出，經(jīng)預(yù)處理后仍然有明顯的硝化抑制作用。

3.2預(yù)處理試驗2：加硫酸亞鐵脫硫及混凝沉淀試驗

向電石渣清液中投加4.5 g/L的硫酸亞鐵，使硫化物沉淀，并產(chǎn)生混凝作用，處理前后水質(zhì)變化見表3。將3 L預(yù)處理后的水加人到容積40 L的生化小試裝置中，在不同時段測得的氨氮濃度見圖2。

從圖2可以看出，經(jīng)預(yù)處理后仍然有明顯的硝化抑制作用。

3.3預(yù)處理試驗3：硫酸亞鐵及次氯酸鈉聯(lián)合預(yù)處理

向電石渣清液中投加5.5 g/L的硫酸亞鐵，使硫化物沉淀，取上清液再加入次氯酸鈉溶液（折合有效氯800 mg/L），欲使抑制性物質(zhì)被氧化，處理前后水質(zhì)變化見表4。總凱氏氮及氨氮均降低，并且部分有機氮被直接氧化。

表3　電石渣清液投加硫酸亞鐵處理前后水質(zhì)

圖2　硫酸亞鐵脫硫及混凝沉淀預(yù)處理后氨氮變化

表4　硫酸亞鐵及次氯酸鈉聯(lián)合預(yù)處理前后水質(zhì)

分3個批次向小試裝置中加入預(yù)處理后的電石渣清液（每批次加3L），小試裝置中氨氮變化見圖3。

從圖3可以看出，當(dāng)?shù)?次加入后，隨著時間延長，氨氮迅速下降，30 h降至8 mg/L；當(dāng)?shù)诙渭尤牒螅S著時間延長，氨氮也下降，但下降程度變緩，30 h僅降至13 mg/L；當(dāng)?shù)?次加入后，隨著時間延長，氨氮微上升?？梢?，隨著電石渣清液加入量的增大，系統(tǒng)硝化菌仍然會受到抑制。

3.4預(yù)處理試驗4：酸化吹脫加Fenton試劑法

在加酸吹脫的基礎(chǔ)上再加Fenton試劑氧化，以使抑制物因高級氧化而破壞。試驗步驟如下：（1）取10 L電石渣清液，加60 mL濃鹽酸，曝氣數(shù)小時，使硫化物逸出；（2）向上述水樣中加4 g硫酸亞鐵及12 mL 30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）雙氧水，水樣變?yōu)榧t色，不斷攪拌反應(yīng)器，使反應(yīng)完全，經(jīng)過約0.5 h，紅色褪去，水樣變?yōu)闊o色；（3）反應(yīng)2 h，加22 mL 500 g/L氫氧化鈉，調(diào)pH值約7.5，水樣又顯紅色；（4）取3.5 L上清液，加入到生化小試裝置中。

圖3　經(jīng)硫酸亞鐵及次氯酸鈉聯(lián)合預(yù)處理后的電石渣清液氨氮變化

預(yù)處理過程中水質(zhì)變化見表5。經(jīng)Fenton處理后，廢水中的有機氮仍以有機氮形式存在。

表5　酸化吹脫加Fenton試劑法處理前后水質(zhì)

分3次將酸化吹脫加Fenton試劑法預(yù)處理后的水樣加入到小試裝置中，每次仍然加3 L水樣，氨氮變化見圖4。

圖4　酸化吹脫加Fenton試劑法預(yù)處理后氨氮變化

從圖4可以看出，加入上述預(yù)處理的水樣后，氨氮均迅速下降，說明隨著處理量的增加，硝化反應(yīng)沒有受到抑制。以后在不同日期取該種水水樣，經(jīng)過多批次同樣流程的預(yù)處理，均顯示不會使硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制。

3.5其他試驗

其他試驗還包括：加酸吹脫、pH值回調(diào)、加500 mg/L聚鋁混凝沉淀處理；加酸吹脫、pH值回調(diào)、加2 000 mg/L六水合三氯化鐵混凝沉淀處理；加10 g/L活性炭粉吸附處理；加10 g/L膨潤土吸附處理；加15 g/L氯化鈣等，這些處理措施都不能使總凱氏氮下降，也不能使硝化抑制作用減輕。

4　電石渣清液中硝化菌抑制物成分分析

受試驗條件限制，對電石渣清液中硝化菌抑制物具體成分尚不明確，目前只能依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)做出推測。認(rèn)為石灰氮類物質(zhì)產(chǎn)生硝化菌抑制的可能性很大。

5　對電石渣清液中硫化物去除方法的討論

在對電石渣清液進(jìn)行預(yù)處理時，硫化物去除也會占較大的成本，將各種方法列表比較，結(jié)果見表6。

表6　廢水中硫化物去除工藝及特點

6　結(jié)論與展望

（1）采用SBR小試法查找硝化菌抑制性物質(zhì)，快速地找到了抑制性廢水的來源，經(jīng)試驗測算，這種廢水貢獻(xiàn)的有機氮達(dá)15 mg/L，即對硝化反應(yīng)產(chǎn)生嚴(yán)重的抑制作用。

（2）Fenton法預(yù)處理可消除硝化抑制作用。

（3）中國有大量的乙炔生產(chǎn)廠、乙炔法聚氯乙烯廠，該試驗成果可供這類企業(yè)的廢水處理借鑒。

［1］國家環(huán)境保護(hù)總局．水和廢水監(jiān)測分析方法．4版．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002．

［2］熊謨遠(yuǎn)．電石及其深加工產(chǎn)品．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1989．

［3］黃益宗，馮宗煒．硝化抑制劑在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的研究進(jìn)展．土壤通報，2002，33（4）：310－315．

［4］朱本岳．石灰氮對尿素的增效作用和在青菜生產(chǎn)中的應(yīng)用．浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1995，21（3）：275－278．

Inhibition of nitrification bacteria from dissolution of carbide slag supernatant by Fenton reagent method

ZHANG Shi-xin，LOU Hong-hai，YANG Qing，ZHANG Hao-jun，HUANG Cong-cong
（Zhejiang Haituo Environmental Technology Co.，Ltd.，Hangzhou 310052，China）

For a wastewater treatment project，pretreatment was carried out using Fenton reagent method，the nitrification bacteria recovered the activity，and the biological removal of ammonia was carried out smoothly.

carbide slag supernatant；biological nitrogen removal；fenton reagent

TQ085

B

1009-1785（2016）06-0042-03

2016-03-01