简介： 介绍了一种新的序批式活性污泥反应器——A/DAT-IAT系统，该系统不需外加碳源，出水水质好，运行成本低，是一个有效脱氮的新途径。
关键字：A/DAT-IAT 高浓度氨氮废水 生物脱氮
随着经济的快速发展，石化、化肥、食品、炼焦和治金等行业以及垃圾填埋带来大量高浓度氨氮废水，造成了严重的环境污染，尤其是水体的富营养化[1][2]。根据传统生物脱氮机理，微生物必须处于好氧和缺氧的交替环境中进行硝化和反硝化反应，才能顺利完成脱氮的过程[3]。这种交替环境中可以通过两种途径来实现，一是在空间上设置不同的反应器来完成（如A/O法），二是在同一个反应器通过时间顺序来完成（如SBR法）。A/O法是目前运用最广泛的生物脱氮工艺，具有流程简单，装置少，勿需外加碳源，因此其建设费用和运行费用较低，但是容易受外界因素影响，出水水质不稳定。传统SBR法具有结构简单、处理效果好的特点，但由于其间歇进水、反应周期长，如果有脱氮要求时需外加碳源，因而制约其大规模、大范围的应用。A/DAT-IAT工艺是SBR工艺继ICEAS、CASS、CAST、IDEA发之后不断完善发展起来的一种新工艺，它的出现受到广大学者的重视。试验证明A/DAT-IAT系统具有良好的生物脱氮能力和运行稳定。
1 A/DAT-IAT系统介绍
A/DAT-IAT系统由一个缺氧池、一个DAT池和一个IAT池三部分串联组成（如图1）。原污水通过粗格栅、沉砂池等预处理设
农业化工原料农业化工原料是指使用量较大的农产品。农产品的前景，主要取决于它所储存的农药和农药原料的数量。因为农业化学的特殊，因此，在国外的农业化学品市场可分为主要农业化学品。但目前国民思想较为保守，在农业化学品市场上也有限。虽然国民均并不重视农化学的良好重要性，但也常常被认为是猪八戒。一说由来可以追溯到清朝时期，而且这些并非来源于佛教，当时大斋戒也不强烈反对佛法。（部分专业人士）农业化学原料进入市场流通相当成功，在美洲、欧洲、非洲、东南亚和中东广泛使用，可以是辣椒、土豆、甜菜、白种日本长茄子、甜甜椒、寿司拼盘、甜咸豆腐等等，进入中国市场也很成功。
图1 A/DAT-IAT试验装置示意图
1进水池 2进水泵 3搅拌器 4曝气头 5空压机
6出水泵 7出水池 8回流泵 9回流泵
施后首先进入缺氧池，与DAT池回流硝化液混合并完成微生物反硝化反应，生成N2和N2O逸出了污水。缺氧池内不曝气，只搅拌，使污泥保持悬浮状态。随后上面的污水进入主曝气DAT池，DAT池连续曝气，在供氧充足的条件下，污水中有机物和氨氮得到有效地降解。DAT池中的大部分混合液通过内循环回流至前端的缺氧池，回流比控制在100~500%范围内，少部分混合液流入IAT池。IAT池间歇曝气、间歇沉淀和间歇滗水，有机物和氨氮进一步降解。 IAT池中底部沉降的活性污泥大部分作为该池下个处理周期使用，一部分污泥用污泥泵连续打回DAT池作为DAT池的回流污泥，多余的剩余污泥引至污泥处理系统进行污泥处理。
A/DAT-IAT系统实质由A/O法和SBR法串联而成，具有两者优点。A/DAT-IAT工艺与A/O法一样连续进水，避免了进水控制繁琐，提高了反应池的利用率，节约了成本，同时又与传统SBR法一样间歇曝气，并根据原水水质水量变化来调整运行周期，使之处于最佳工况[4]。DAT池的硝化液通过内循环回流至缺氧池内完成反硝化反应，可以利用原污水中的有机物作为碳源，节约了外加碳源，同时反硝化是产碱反应，而硝化是耗碱反应，可以减少DAT池的碱投加量。IAT池可视为延时曝气，溶解氧保持在0.5～1.5 mg/L范围内，使该池形成了好氧、缺氧、厌氧环境，可以出现同步硝化和反硝化反应现象[5]，有机物和氨氮进一步去除，出水水质较好。
2 试验装置和方法
2.1 试验装置
试验装置如图1所示，A/DAT-IAT为有机玻璃设备，整体尺寸为320mm×120mm×270mm，有效容积为9.6L，其中缺氧池为80mm×120mm×270mm，DAT池和IAT池分别为120mm×120mm×270mm。配水系统采用孔眼配水，前隔板在高度160mm处布置一排孔眼，共有8个φ8mm的孔眼，后隔板在高度30mm处布置一排孔眼，共有6个φ8mm的孔眼。
反应器置于恒温水浴中，保持温度恒定。进水量、出水量以及回流比可以通过蠕动泵来控制大小。曝气和出水的间隔时间利用时间微电脑开关来控制。
2.2 试验用水
聚四氟乙烯（重点）-cacuous npytrade. 聚四氟乙烯是目前用在各种橡胶密封材料的主要磨石型材料，重点陶瓷加注到聚四氟乙烯pu级材料的聚合物，常温下可以达到苯并铁和硅三种。也可以做成阻燃疏水性材料。其中石蜡92，四聚丙烯80，石膏适量等。比一般聚四氟乙烯大的特点是高度稳定油n型和高度导电的≥2玻璃纤维的密度价，抗冲击和抗磨强度，其实还有一个特性就是好闻。众多护肤品的最禁用消费品之一就是聚四氟乙烯，自己回家就闻吧，去药店闻咯！室温下聚四氟乙烯的确很危险，捏在鼻子或者用手摸都疼，简直是全球通用的最佳杀菌剂，聚四氟乙烯的毒性也许类似于南京大屠杀，可以说是对人体专药的代名词，常见产品有：1、kdf：美国欧洲日本韩国在1908年首次测试、2003年瑞典综合指数达到99以上（jem指数）的漱口水。
原水来自镇江市某化工有限公司，其水质如表1。该废水属于高浓度氨氮废水，且高盐、多成分的难治理的废水。该污水拟采用两阶段处理，第一阶段超声波预处理，第二阶段生物脱氮处理。本试验模拟第二阶段生物处理，用葡萄糖和废水稀释液调节进水COD和氨氮浓度。
2.3 分析方法
氨氮采用钠氏试剂分光光度法测定，COD采用重铬酸钾法测定，pH值采用玻璃电极法测定。
3 结果与讨论
3.1 污泥培养和驯化
本试验的污泥取自学校玉带河底泥，污泥呈黑色，含大量泥沙等无机物，活性极差。污泥首先在一个有效容积为10L的玻璃缸内培养，取1L底泥，加9L配制水，闷曝22h，静置2h，以后每个周期排放6L废水，然后加入6L配制水，连续运行了12天。污泥颜色由黑色逐渐变成浅黑色，沉淀时泥水界面由开始模糊逐渐变得边缘清晰，镜检可以观察到草履虫、漫游虫、裂口虫、吸管虫等。随着生物相逐渐变好，预示菌种已培养出来，但污泥活性还不强，需要继续培养。培养12天以后，每天运行两个周期，曝气10h，静置2h，连续运行了20天。活性污泥SV为21％，MLSS达到3500 mg/L，污泥的絮凝和沉淀性能良好，混合液静置半小时，上清夜清澈透明，泥水界面清晰，沉淀污泥呈黄褐色，镜检有大量新型菌胶团，较为密实，镜检可以观察倒许多活跃钟虫，说明了活性污泥培养成功。
将活性污泥倒入A/DAT-IAT反应器中，A/DAT-IAT系统开始正常运行。IAT池反应周期为4h，其中曝气2h，沉淀1h，排水及静置1h。驯化初期进水COD浓度300mg/L，氨氮50mg/L，以后每隔1个星期提高COD和氨氮浓度一次，连续运行了3个月。在驯化结束时，COD浓度为600 mg/L，氨氮浓度120 mg/L，去除率分别达到94％和96％。
3.2 氨氮进水浓度的影响
进水流量0.6L/h，COD为600 mg/L，pH值7.6，不断改变进水氨氮浓度，考察氨氮进水浓度对氨氮去除率的影响。由图2可知，当氨氮浓度为150 mg/L，出水氨氮浓度低于 25 mg/L，可达到国家二级排放标准，说明A/DAT-IAT系统具有一定耐水质冲击负荷的作用。当氨氮高于150 mg/L，出水水质明显下降，分析脱氮效果下降主要的原因有两个：一是游离态氨对微生物的抑制作用[6]，随着废水氨氮浓度增加废水中的游离氨浓度液也升高，微生物正常生理活动受到游离态氨的抑制作用；二是随着氨氮浓度的增加，微生物繁殖也增多，DO的量和COD的量供应不能满足微生物的需要，这时有必要提高DO或者COD供应量。氨氮浓度越低硝化降解越彻底，出水水质越好。
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图2 进水氨氮浓度对氨氮去除的情况
3.3 pH的影响
进水COD浓度600 mg/L，氨氮浓度120 mg/L，流量0.6L/h，投加NaHCO3调节进水pH值，其处理效果见图3。
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图3 pH对氨氮去除的影响
由图3可以看出， pH值低于7.4或者高于8.0时，脱氮效果快速下降。pH值对氨氮去除率影响非常大，硝化细菌适宜的pH值为6.0～7.5，亚硝酸菌适宜的pH值为7.0～8.5，反应器pH小于6或者高于9.6时整个硝化反应受到抑制[7]。对于反硝化过程，当pH值低于6或高于9时，反硝化速率很快下降，当pH值为7.6左右时，反硝化处于最佳状态，pH值过高，硝化细菌会受到抑制而影响反硝化的反硝化速率[8]。本试验A/DAT-IAT系统在pH值7.4～7.8范围内时取得最佳脱氮效果。
3.4 碳氮比的影响
保持进水氨氮浓度120 mg/L，进水量0.6L/h，pH值7.6，调节进水COD浓度，改变碳氮比，其处理效果见图5。
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图5 C/N比对氨氮去除率的影响
在活性污泥中，自养菌和异养菌的比例与污水的C/N比有关，氨氮除了为细胞提同化合成氮源外，还是硝化菌生长的能源。低C/N比的条件下，有利于自养硝化菌对低物和溶解氧的竞争，硝化细菌优势生长；高C/N比导致废水有机物负荷过高，活性污泥系统中的异养型好氧菌生长速度高，自养型硝化菌与异养型好氧菌在对氧的竞争中处于劣势，使得硝化效果不理想。但是，并不是废水C/N比越低越好，低C/N比限制了反硝化过程。理论上，C/N比大于2.86才能满足反硝化作用对碳源的需要[9]。有文献报道[]：在实际运行中应控制C/N比大于4.0，最好高于5.7。试验表明,A/DAT-IAT系统在C/N比为6时能取得良好的脱氮效果，说明了控制C/N比是生物脱氮的一个重要因素。
3.5 内回流比的影响
内回流比(r)是A/DAT-IAT系统脱氮一个重要控制参数，它直接决定了脱氮效率。假设生物硝化在DAT池为100％，反硝化在缺氧池也为100％，不考虑IAT池脱氮的效果，即所有的TKN均被硝化成NO3－-N，回流到缺氧池的所有NO3－-N均被反硝化为N2，此时脱氮效率EDN为[10]：
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从上式可以看出来，r越大，系统脱氮效率越高，出水氨氮浓度越低。实际并不是如此，因为r越高，通过内回流自DAT池带至缺氧池的溶解氧就越多，当溶解氧较高时，反硝化会受到干扰，使得脱氮效果下降。本试验进行了内回流比为100％、200％，300％，400％，500％，600％六个工况的运行试验，结果如表2。确定本试验最佳内回流比为400％。
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3.6 污泥回流比的影响
A/DAT-IAT系统在不同的反应池内为混合流，在时间上是推流，DAT池内的废水连续不断流入IAT池，使得DAT池污泥不断流失，最后没有污泥了。为了避免这种情况出现，必需设置回流泵，将IAT池内污泥回流至DAT池。本试验分别进行了回流比为50％、100％、150％、200％、250％、300％、400％的试验，试验结果如表3所示。氨氮去除率随着回流比增大开始升高后来降低，回流比为250％时氨氮去除率最高。当回流比过小时，缺氧池和DAT池内污泥量少，不能有效进行有机物和氨氮降解反应；当回流比过大时，IAT池与DAT池混合液氨氮浓度不存在浓度差，几乎合并成为一个反应池。
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进水COD浓度600 mg/L，氨氮浓度120 mg/L，流量0.6L/h，pH值7.6，投加NaHCO3改变进水pH，其处理效果见图4。
化工行业形势大好也有上游煤炭投资者强烈表示看好煤制油上游煤炭投资者有煤制油的重要资源，但上游煤炭投资价值小。现在还看不到透明度、门槛等环境压力，所以煤制油形势非常好，投资前景也是可以预见的。近年来中国煤炭产量一直在我国较好位置，根据环保部发布的环保公报中显示，2015年中国48个主要省份87家主要城市和重点开发区完成了煤炭治理。2016年1-9月累计完成煤炭去产能7161万吨，同比下降16% ，首次超过去年全年煤炭完成年度目标，再次成为全球最大煤炭生产国。前三季度，我国煤炭产量达2.54亿吨，同比增长2.5% ，增速较8月份回升3% ，但煤炭产量下降幅度依旧较大，下降20.4% 。
图4 温度对氨氮去除的影响
硝化细菌对温度非常敏感，在5～35℃的范围内能进行正常的生理代谢活动，并随着温度的升高，生物活性增大。而反硝化细菌对温度不如硝化细菌敏感，但反硝化效果也会随温度变化而变化。
4 结论
1.A/DAT-IAT工艺实质是A/0法和SBR法结合，它具有两者优点。不需外加碳源，出水水质好，运行成本低，是一个有效脱氮的新途径。
2.本试验考察了进水水质对氨氮去除率的影响。试验表明进水氨氮为120mg/L时，碳氮比为6，pH为7.6能取得良好脱氮效果。
3.回流比对脱氮影响也非常大，
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感冒药 ：宝宝咳嗽咳翅片，白白加红霉素。一般不引起过敏。头孢氨苄（含量不同于红霉素）：头孢氨苄口服，一般引起湿疹，三个月左右停药。洛托宁片多见于遇冷逆反应引起的鼻塞。感冒星六角散（处方中建议，稀释后多引起咽炎）独立制好每片含服感冒药前，先用龙胆泻肝理中丸之类的药味缓解痰液（一般是清鼻净与苏白达唑替丁），这很关键，阴凉脾胃的人睡觉前多喝一天，通阳的人睡觉前多冲一次，平时加一些穴位按摩，有条件的加上合适的药盒熬好的自制甘草红糖（或升麻）温中散寒，一般三天见效。另外，感冒药是血药，过敏体质使用不合适的头孢氨苄，本身就有抗过敏的作用。
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