高級(jí)氧化技術(shù)作為一種深度處理工藝，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，現(xiàn)已成為處理難降解有機(jī)物的研究熱點(diǎn)。高級(jí)氧化技術(shù)是利用芬頓試劑使Fe2+催化H2O2在水中生成OH自由基，從而獲得更強(qiáng)的氧化能力，降解污水中的污染物。生成的Fe3+同時(shí)具有混凝沉淀功能，可以去除有機(jī)物和磷酸鹽。在這個(gè)過(guò)程中，芬頓具有強(qiáng)氧化和混凝兩種作用，同時(shí)不會(huì)造成二次污染。

特定移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器(SMBBR)是在傳統(tǒng)MBBR的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的一種新工藝，兼有傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化的優(yōu)點(diǎn)。它依靠曝氣和水流使懸浮填料流化。生物膜充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)空間，填料與廢水接觸次數(shù)多且頻繁，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，能耗低。

安徽池州某化工廠要求進(jìn)一步提高出水標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)。本文對(duì)該公司污水站出水進(jìn)行了中試研究，采用Fenton +SMBBR+AMBBR+SMBBR工藝，探索該工藝的較佳處理參數(shù)，為該工藝的調(diào)試運(yùn)行提供技術(shù)支持。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料和儀器

SDC-03填料(六棱柱多孔結(jié)構(gòu)，H=10mm，比表面積約585m2/m3，ρ=0.97g/cm3，比容0.1cm3/g，可降解塑料生物膜載體)；進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1。

1.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程

中試裝置主要由芬頓反應(yīng)設(shè)備和生化反應(yīng)設(shè)備(即SMBBR)兩部分組成。設(shè)備由不銹鋼板制成，其中Fenton反應(yīng)池的有效容積為0.432m3，SMBBR1的有效容積為0.208m3，AMBBR的有效容積為0.396m3，SMBBR2的有效容積為0.448m3，原水通過(guò)提升泵從污水站調(diào)節(jié)池進(jìn)入Fenton反應(yīng)器，F(xiàn)enton反應(yīng)后的上清液通過(guò)小型潛水泵泵入SMBBR1，再?gòu)腟MBBR1流入AMBBR。從AMBBR上端流出，經(jīng)水解酸化后，從下端流入東砂沉淀池，再?gòu)纳隙送ㄟ^(guò)進(jìn)水三通流入SMBBR2底部，從SMBBR2上端流入出水二沉池。出水經(jīng)過(guò)二沉池后，出水的SS更低，出水水質(zhì)得到保證。

1.3分析方法

采用國(guó)標(biāo)法檢測(cè)Fenton和SMBBR反應(yīng)器進(jìn)出口的COD、NH3-N、TN等指標(biāo)。

2.結(jié)果和討論

2.1芬頓測(cè)驗(yàn)

中試中過(guò)氧化氫的投加量按進(jìn)水COD質(zhì)量濃度的1∶1計(jì)算，F(xiàn)e2+的投加量按H2O2摩爾濃度的1∶3計(jì)算。H2O2濃度為30%，F(xiàn)e2+試劑為FeSO4 7H2O。取5個(gè)500mL的原水樣品進(jìn)行梯度實(shí)驗(yàn)。調(diào)節(jié)原水pH至3.5 ~ 4，加入芬頓試劑(先加入FeSO4 7H2O，再加入H2O2)，攪拌約40min，調(diào)節(jié)pH至8 ~ 9，加入絮凝劑。結(jié)果如表2所示。

從表2可以看出，隨著雙氧水用量的增加，COD含量逐漸降低，氨氮含量逐漸升高，說(shuō)明進(jìn)水中含有一定的有機(jī)氮。當(dāng)過(guò)氧化氫的投加量大于400mg/L時(shí)，氨氮含量的增加趨勢(shì)不明顯，說(shuō)明此時(shí)廢水中大部分有機(jī)氮被氧化。因此，H2O2的用量為400毫克/升..

2.2掛膜階段

實(shí)驗(yàn)于2017年7月開(kāi)始。啟動(dòng)期(1 ~ 34d)，進(jìn)水流量為300mL/min，厭氧AMBBR停留時(shí)間為1d，好氧SMBBR1停留時(shí)間為0.5d，好氧SMBBR2停留時(shí)間為1.5d上清液的回流比為1∶1；AMBBR反應(yīng)器中污泥濃度保持在3000 ~ 4000mg/L；AMBBR反應(yīng)器中溶解氧為0.2 ~ 0.5 mg/L，SMBBR反應(yīng)器中溶解氧為3 ~ 5 mg/L。水溫25 ~ 28℃。在啟動(dòng)過(guò)程中，DNF409菌株以50g/d的劑量投加到AMBBR反應(yīng)器中

連續(xù)進(jìn)水9 ~ 11天后，觀察SMBBR反應(yīng)器中的填料，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)表面有淡褐色斑點(diǎn)。20天后，填料內(nèi)表面的生物膜厚度約為0.5 ~ 0.7毫米，30天后，填料內(nèi)的生物膜厚度約為1.5 ~ 2毫米，通過(guò)顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)表面附著有許多絲狀細(xì)菌，并觀察到大量的鐘蟲(chóng)和輪蟲(chóng)。AMBBR采用完全厭氧工藝掛膜。與好氧工藝相比，厭氧降解有機(jī)物過(guò)程中，微生物細(xì)胞活性不足，微生物生長(zhǎng)緩慢，難以附著在填料表面生長(zhǎng)，導(dǎo)致掛膜時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。此時(shí)觀察AMBBR反應(yīng)器中的填料，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)表面只有黃色斑點(diǎn)狀的細(xì)菌膠束，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)致密的生物膜。而AMBBR中MLSS較高，攪拌器和填料起到了均勻活化污泥的作用，使反應(yīng)器中的污泥極其活躍，具有顯著的去除污染物的能力。當(dāng)出水污染物去除率顯著提高，水質(zhì)趨于穩(wěn)定時(shí)，表明掛膜完成，此時(shí)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。

2.3穩(wěn)定運(yùn)行階段

2 . 3 . 1 Fenton+SMB BR組合工藝對(duì)COD的去除效果

Fenton+SMBBR對(duì)COD的去除效果見(jiàn)圖2。

從圖2可以看出，控制HRT=5d時(shí)，F(xiàn)enton+SMBBR工藝COD平均去除率為91.45%，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)出水COD濃度為22 ~ 120 mg/L。20天后出水穩(wěn)定，平均濃度為28.35 mg/L，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，COD的去除率逐漸增加，說(shuō)明在生化反應(yīng)器內(nèi)部污泥流失的過(guò)程中，系統(tǒng)中的微生物逐漸適應(yīng)了環(huán)境。隨著填料上生物膜厚度的增加，整個(gè)反應(yīng)器的生物量和生物相也隨之增加，出水COD逐漸降低，去除率達(dá)到峰值并趨于穩(wěn)定。

2 . 3 . 2 Fenton+SMB BR組合工藝對(duì)氨氮的去除效果

溫度控制在25 ~ 28℃，AMBBR中溶解氧為3 ~ 5 mg/L，SMBBR中溶解氧為0.2 ~ 0.5 mg/L，F(xiàn)enton+SMBBR去除NH3-N的效果如圖3所示。

從圖3可以看出，HRT=5d時(shí)，NH3-N平均去除率為93.33%，出水NH3-N濃度為0.68 ~ 5.45 mg/L，平均濃度為2.5 mg/L，微生物同化是反應(yīng)器中去除NH3-N的主要方法。組合工藝取得了良好的硝化效果，主要是由于廢水中的有機(jī)氮經(jīng)過(guò)Fenton催化氧化后轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)氮，廢水的可生化性大大提高。同時(shí)，高親水性填料的加入有利于增加反應(yīng)器中微生物的數(shù)量和富集反硝化細(xì)菌，其上成熟的生物膜富含大量硝化細(xì)菌，其生物量可高達(dá)活性污泥的5 ~ 20倍，從而保證了出水NH3-N濃度的穩(wěn)定。

2 . 3 . 3 Fenton+SMB BR組合工藝對(duì)總氮的去除效果

Fenton和SMBBR對(duì)TN的去除效果見(jiàn)圖4。

從圖4中可以看出，HRT=5d時(shí)，TN平均去除率為86.85%，出水TN濃度為5 ~ 11.5 mg/L，穩(wěn)定期內(nèi)平均濃度為7.74 mg/L，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，系統(tǒng)內(nèi)生物量和生物相開(kāi)始增加，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧含量相對(duì)降低，O2不易滲入生物膜，填料內(nèi)表面形成的兼氧環(huán)境適合反硝化菌生存。反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌在生物膜上的競(jìng)爭(zhēng)加強(qiáng)，不利于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，TN的去除率在穩(wěn)步上升。

3.結(jié)論

(1)組合工藝對(duì)該有機(jī)廢水有較好的處理效果，H2O2投加量為400 mg/L時(shí)預(yù)處理效果較好

(2)經(jīng)過(guò)20天的穩(wěn)定運(yùn)行，SMBBR工藝中的生物膜基本成熟。系統(tǒng)中微生物對(duì)廢水的適應(yīng)性增強(qiáng)，出水逐漸穩(wěn)定，各項(xiàng)污染指標(biāo)的去除率明顯提高。

(3)經(jīng)過(guò)Fenton反應(yīng)預(yù)處理后，廢水的可生化性得到改善。當(dāng)HRT=5d，溫度為25～28℃時(shí)，COD、NH3-N和TN的平均去除率分別為91.45%、93.33%和86.65%。兩者都優(yōu)于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

(4) Fenton +SMBBR組合工藝對(duì)有機(jī)廢水的處理效果和成本均優(yōu)于該廠現(xiàn)有工藝，可為今后的升級(jí)改造提供技術(shù)支持和指導(dǎo)。(來(lái)源:內(nèi)蒙古科技大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院、鐘丹康靈(京)生物科技有限公司)

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標(biāo)簽:  有機(jī)廢水處理Fenton+SMBBR組合工藝