1、精選優質文檔-傾情為你奉上一體化A/O生物膜反應器處理生活污水近年來厭氧處理技術因其耗能少、成本低的特點而逐漸應用于生活污水處理領域，但一般仍需后處理工藝(多采用傳統好氧工藝)。筆者將缺氧、好氧段組成一個整體，采用生物膜法使生活污水以升流方式流經兩個反應區，將缺氧區厭氧微生物對污水中有機物的降解控制在酸化階段，產生于缺氧段的發酵產物經好氧段微生物進一步分解、轉化以達到去除原水中污染物的目的。根據需要還可將沉淀池出水回流至反應器進水口而形成一體化A/O脫氮工藝。1 試驗條件1.1 試驗裝置和原水水質一體化A/O生物膜反應器試驗裝置見圖1。缺氧區采用70mm球形填料，其堆積體積約為20L；好氧區采

2、用半軟性填料(高度為0.70m)。曝氣頭安裝在好氧區底部。原水采用清華大學學生宿舍區生活污水，其COD為150600mg/L、SS為100400mg/L、堿度平均為350mg/L(以CaCO3計)，pH值為6.57.5，必要時添加工業用葡萄糖以提高原水COD值。缺氧段反應器接種污泥取自北京高碑店污水處理廠二沉池底泥，接種量為15g/L；好氧段污泥取自污水處理廠回流污泥，接種量為13g/L。1.2 試驗方法1.2.1 反應器的啟動啟動初期采用高容積負荷、低水力負荷的運行方式(進水COD約為800mg/L，流量為50L/d)，啟動3周后直接進生活污水，并將進水流量調至設計流量(100L/d)，此時

3、出水COD 值平均為47mg/L，標志著啟動工作完成。1.2.2 試驗內容 對有機物的去除a.保持基本運行工藝參數(見表1)不變且無回流，通過改變進水COD濃度來改變系統容積負荷，分別研究各種濃度下反應器對有機物的處理效果。b.保持HRT、pH值、DO等參數不變(見表1)，在0200%范圍內調節回流比，比較反應器對COD的去除情況。表1 基本運行參數項目HRT(h)回流比(%)pHDO(mg/L)缺氧段50200670.5好氧段30200782.0 對SS的去除保持HRT、pH值、DO等參數不變(見表1)，考察不同回流比、不同容積負荷條件下反應器對SS的去除效果。 對氮的去除a.保持HRT、p

4、H值、DO等參數不變(見表1)，比較不同回流比(0200%)下反應器對氨氮和總氮的去除情況。b.當回流比為200%，保持表1中其他工藝參數不變，調節缺氧段、好氧段堿度以考察pH值和堿度變化對反應器脫氮效果的影響。1.3 測定項目水樣為日平均樣，每天測定進、出水的COD、SCOD、SS、pH值、堿度，不定時測定進、出水的BOD5，均采用標準測定方法。2 結果與討論2.1 對有機物的去除2.1.1 對不同濃度污水的處理效果比較為考察不同進水COD濃度下的處理效果，試驗按低濃度(COD為190380mg/L、SCOD為98133mg/L)、中等濃度(COD為428525mg/L、SCOD為28844

5、0mg/L)、高濃度(COD為553659mg/L、SCOD為423518mg/L)3個階段進行，其中低濃度時直接采用生活污水，中、高濃度時則在原水中加入工業葡萄糖。試驗結果見表2和圖2。表2 反應器在不同進水有機物濃度時的去除效果項 目低濃度中等濃度高濃度進水(mg/L)COD281476606SCOD110365470出水(mg/L)COD285072SCOD264256去除率(%)COD90.089.588.1SCOD76.488.588.0從表2和圖2可以看出，進水有機物濃度的提高主要體現在溶解性有機物部分，隨著原水COD提高，出水的COD、SCOD濃度也相應上升，但即使進水COD在6

6、00mg/L左右，出水仍能保持在100mg/L以下。原水COD濃度與反應器出水COD濃度經過擬合得到一條曲線(表達式見式1)。通過這條曲線可以根據進水有機物濃度初步預測在試驗運行條件下反應器出水有機物的大致濃度。y=0.000 2x2-0.033 6x+21.347(1)R2=0.989 2式中 x進水有機物濃度，mg/Ly出水有機物濃度，mg/LR相關系數2.1.2 不同回流比對有機物處理效果的影響將沉淀池出水回流至反應器進水口，考察COD去除率隨回流比變化的情況(見表3)。表3 不同回流比時COD的去除情況回流比(%)進水COD(mg/L)缺氧段出水COD(mg/L)缺氧段 去除率*(%)

7、出水COD(mg/L)好氧段去除率(%)總去除率(%)50357.8257.031.749.154.185.8100313.4166.98.350.675.583.8150430.8193.818.846.370.589.3200371.8189.18.240.281.089.2注：*考慮了沉淀池污泥回流對原水的稀釋作用。由表3可以看出，提高回流比有利于反應器對有機物的去除，尤其對好氧段去除率的提高較為明顯，但對COD的總去除率影響甚微。原水BOD5值為100160mg/L，出水BOD5值為614mg/L(平均為8.3mg/L)，回流比的改變對出水BOD5值的影響也不顯著。2.2 對SS的去除

8、反應器好氧段采用生物膜法保證了出水SS值較低。進水SS為230495mg/L(平均410mg/L)時，在正常運行條件下出水外觀清澈良好，SS一般難以檢出(從未超過10mg/L)，絕大多數情況下對SS去除率能夠保證高于95%。2.3 對氮的去除 將沉淀池出水回流到進水口可形成“前置式反硝化生物脫氮系統”，污水中的含氮有機物在缺氧段被異養微生物氨化，在好氧段中由硝化菌將氨氮硝化，最后NO2-和NO3-隨沉淀池出水回流到缺氧段，再由反硝化菌將它們還原為N2以提高脫氮效果。2.3.1 回流比對氨氮去除效果的影響試驗過程中以生活污水為原水(COD平均為334mg/L，氨氮平均為32.3mg/L)， 而氨

9、氮的去除效果隨反應器設置的回流比不同而有所變化(見表4)。表4 不同回流比時對氨氮的去除效果回流比(%)進水氨氮(mg/L)出水氨氮(mg/L)去除率(%)034.410.968.210039.010.074.415029.28.4771.020032.08.2274.3由表4可以看出，將出水回流有利于氨氮的去除。回流比增加到100%，對氨氮的去除率比沒有回流時有明顯提高；繼續加大回流比對提高氨氮去除率沒有顯著效果。氨氮經硝化、亞硝化產生的NO3-、NO2-在好氧區也有明顯增高(見圖3，取樣口的編號0代表原水，1代表缺氧區出口，2代表好氧區20cm處，3代表好氧區60cm處，4代表沉淀池出水)

10、。2.3.2 回流比對總氮去除的影響有機氮在A/O反應器的缺氧區降解為氨氮，并與原水中的氨氮一起在好氧段進行硝化、亞硝化反應。當采用回流運行時有占氮總量R/(R+1)的NO3-、NO2-隨沉淀池出水回流進入缺氧區而被反硝化菌利用還原為N2。假設以上過程中各種形態氮的轉化率都能達到100%，在此理想狀態下A/O工藝對總氮的去除率為：=R/(R+1)×100%(2)式中 去除率R回流比根據式(2)可以計算出對應于不同的回流比反應器對總氮去除率的理論值，與試驗數據進行比較的結果見表5。從表5可以看出，隨回流比增大總氮實際去除率也隨之提高，這與理論值的變化趨勢相符。由于A/O工藝缺氧段的反硝

11、化主要以回流水中的NO-3、NO2-為原料，所以好氧段的硝化反應效率也會直接影響總氮去除效果。  表5 不同回流比時的總氮去除效果回流比(%)總氮理論去除率(%)=R/(R+1)×100%總氮實際平均去除率(%)進水總氮(mg/L)出水總氮(mg/L)1005040.440.825.420066.757.345.420.92.3.3 pH值和堿度對脫氮效果的影響按照生活污水中有40mg/L氨氮被氧化成NO3-(堿度/氨氮=8.85)來計算，好氧反應區內硝化反應正常進行需要堿度為354 mg/L(以CaCO3計)，而進入好氧段的污水中堿度平均為210mg/L，可見原水經過缺氧

12、段處理后堿度不能滿足硝化反應的需要，理論上生活污水中需要投加144mg/L的CaCO3(相當于153mg/L的Na2CO3)。當回流比為200%時投加Na2CO3以滿足堿度需求的前后對照試驗見圖4。由圖4可見，堿度是硝化過程中的一個重要影響因素，如果堿度控制不當會對氨氮去除產生不利影響。除了回流比、pH值和堿度等因素外，DO濃度對脫氮效果也有著較大影響。因缺氧段的反硝化菌是異養兼性厭氧菌，所以缺氧區內的DO濃度控制在0.5mg/L以下就不會影響 其內部微生物正常的繁殖代謝。對于好氧區，DO高有利于有機物降解和氨氮的硝化，因硝化菌是強好氧菌，應保證好氧區DO濃度控制在24mg/L。3 結論 升流

13、式一體化A/O反應器對城市生活污水的處理效果良好，在溫度為1030、停留時間為8h的情況下正常運轉的反應器對COD平均去除率為83%，BOD5平均去除率為91%，對SS平均去除率95%，對氨氮平均去除率為71%。在回流比為200%時對總氮平均去除率為57%，隨著回流比增大則反應器抗沖擊負荷能力增強，對有機物、氨氮、總氮的去除率有所增加。綜合考慮增大回流比帶來的能耗問題，最佳回流比為200%。 為保證好氧區硝化菌的活性，DO應保持在24mg/L，應通過投加碳酸鹽堿度控制pH值在7.58.5；缺氧區DO應保持在0.5 mg/L以下，pH值應控制在6以上。 該工藝結構緊湊、占地小、處理成本較低。 該

14、工藝耐有機物沖擊負荷，工作穩定簡單、運行管理容易，而且可根據不同需要調整運行方式，適應性強。 好氧區因采用生物膜法而無污泥上浮現象，污泥產量少，在污泥回流情況下沉淀池可數月不排泥。一體化氧化溝沉淀船運行方式 一體化氧化溝系指將船形二沉池設置在氧化溝內，用于進行泥水分離，出水由上部排出，污泥則由沉淀船底部的排泥管直接排入氧化溝內。由于二沉池直接建在氧化溝內，因此一體化氧化溝省去了污泥回流系統，且占地少，運行操作非常簡單。安陽市豆腐營工業區污水集中控制工程采用水解接觸氧化一體化氧化溝工藝處理工業廢水，設計規模22×104m3/d(一期為12×104m3/d)，并于1995年通過

15、國家環 保局組織的驗收。該一體化氧化溝沉淀船為多斗式結構，每斗有一根排泥管與氧化溝相通，船長24m，寬7m，有效水深12m，實際有效容積202m3，設計處理水量為250m3/h，靜態條件下水力停留時間48min。 1 實際運行狀況 實際運行中，先后采用了兩種運行方式： 1.1 反向進水運行方式如圖1所示。氧化溝內水流方向為AB，沉淀船內水由D點溢流進入船內，采用淹沒式整流墻整流，水流方向為DC，與氧化溝內水流方向相反。當連續運行時，沉淀船內幾乎沒有沉淀發生，出水中攜帶的污泥濃度與溝內濃度一樣，沉淀船內僅在進口不遠處有清水區，而在出水區則完全沒有了清水區，成為泥水混合液，起初以為是排泥管堵塞所致

16、，清理后情況仍未有改觀。 1.2 正向進水在反向進水無法運行時，有關專家建議采用正向進水方式，并最終形成了如圖2所示的運行方式。氧化溝內水流方向仍為AB，沉淀船內水流方向為CD，進沉淀船的水由船頭流入進水槽內，由槽底17個20cm×20cm的進水孔進入沉淀船，底部加了折流板，并在船進水區加設斜板，使進水區域內船與溝相分離。這種運行方式基本上能穩定運行且污泥也不會大量流失，但仍然存在一些問題，比如沉淀船上部存在10cm深的死水區，若長時間運行，其表面易滋生一層綠藻，有時會積聚一些腐泥。 2 討論 現就上述兩種運行方式用水力學原理作近似分析(見圖3)。對某一漏斗i而言，污泥能否排入到底孔

17、中去，關鍵取決于漏斗上下的測壓管水頭差。由于進水口的整流作用，船內i點的測壓管水頭基本等于水深；在11斷面，測壓管水頭則取 決于11斷面至i點之間的局部阻力和沿程阻力的大小，i點越靠近下游，局部和沿程的能 量損失越大，測壓管水頭損失也越大。用伯努利方程近似描述的話，本工程中Zi0，則有下式成立：Pi/=H-hw1-i+(v12-vi2)/2g(1)若Pi/<h，則水流從底孔向沉淀船內流動，造成污泥淤積；若Pi/>h，則水流從沉淀船流向底孔，排泥通暢。 對反向進水的運行方式(見圖4)而言，沉淀船出水區域為2-3之間，如想不使水流從底孔向沉淀船內流動，則須有下式成立：H-hw2-3+(

18、v12-v22)/2g<h (2) 實際運行中，v10.26m/s，H-h0.05m，由于1-2之間阻力很小，2-3之間的能量損失也可忽略不計，hw2-3只計局部損失，經計算近似有：v21m/s (3)由于氧化溝內流速較低(0.26m/s)，在沒有特殊裝置及外加動力的情況下，流速由0.26m/s 提高到1m/s幾乎不可能。因此，這種運行方式勢必造成氧化溝內水流在出水區內由底孔進入沉淀船，形成冒泡區域，造成污泥流失，沉淀船起不到泥水分離作用。 對正向進水的運行方式而言，出水區域位于沉淀船尾部，由于局部和沿程的能量損失已達到最大值，因此漏斗底部的測壓管水頭損失也達到了最大值，底部壓能變為最小，使