SBR工艺处理高盐度生活污水试验.pdf

SBR 工艺处理高盐度生活污水试验 ＊ 张 勇 于德爽 青岛大学环境科学与工程系, 山东 青岛 266071 王洪娟 德州市环境保护科研所, 山东 德州 253034 摘要 针对海水冲厕产生的高含盐生活污水, 试验采用 SBR 工艺分别研究了不同海水盐度的污水中有机物的降解及 氨氮的去除情况。 结果表明, 在高盐度污水的生物处理系统中, 污泥的驯化是关键的一步。 有机物和氨氮的去除率总 体上随着盐度的增大而降低, 但在海水冲厕范围内 海水比例在 30内, 盐度为10 500 mg L, Cl -为5 700 mg L , 海水盐 度对有机物及氨氮的去除影响不大。 关键词 海水冲厕 海水盐度 有机物 氨氮 SBR 工艺 ＊国家自然科学基金 50678085 0 引言 近年来 ,为了缓解水资源日益紧缺的局面, 许多 沿海城市积极实行海水生活利用,如海水冲厕 [ 1] 。由 此产生的高含盐生活污水进入城市污水处理系统后 必然会对原来的生化处理系统带来影响 。目前,国内 外采用各种工艺 [ 2-9] 对高盐废水进行生物处理, 但得 出的结论不一。海水盐度特别是 Cl -的存在对微生 物的代谢有较强的抑制作用, 因而对 CODCr的降解和 氨氮的去除也有一定的影响 。间歇式活性污泥法 Sequencing Batch Reactor Process,SBR工艺 因具有处 理效率高 、 运行方式灵活 、 脱氮除磷效果好,不易发生 污泥膨胀等优点 [ 10] 而被广泛应用。因而用 SBR 工艺 处理高盐生活污水 ,具有重大的理论和实用价值, 可 为污水处理厂的运行操作提供重要的理论依据,也可 为海水冲厕的实施和推广提供一定的参考价值。 1 试验材料与方法 1. 1 水样及测试项目 试验所用生活污水取自青岛市麦岛污水处理厂, 其水 质为 CODCr150 ～ 200 mg L, 氨氮 浓度 30 ～ 85 mg L; 试验条件 温度 20～ 30℃, pH 6 ～ 9,DO 2 ～ 3 mg L 。 由于水中 CODCr较低, 在试验中 CODCr 250 ～ 300 mg L 低的废水加适量葡萄糖; 当废水中氨氮浓 度较低时加适量 NH4Cl 。试验中所用含盐废水按海 水在废水中所占比例分别为 10、 20、 30、50配 制。取海水盐度为 3. 5, 即海水的总含盐量为 35 000 mg L,Cl -含量为19 000 mg L 。 试验采用 2 个 SBR 仪器 ,有效容积为38 L左右。 测试项目 CODCr、 盐度、 NH 4- N。 1. 2 试验步骤 1. 2. 1 活性污泥的培养 试验所用污泥来自青岛市莱西污水处理厂二沉 池中的回流污泥 ,其中所含微生物种类丰富 ,易于培 养。进行活性污泥的间歇培养时, 每天换 1 次水, 并 进行曝气, 测定污泥浓度MLSS, 观察污泥增长情况、 有机物及氨氮的去除率。经大约 1个月的培养 ,污泥 由黑色变成灰褐色 ,沉降性能良好, 有机物及氨氮去 除率稳定, 污泥已恢复活性 ,开始加不同比例的海水 并进行污泥驯化 。 1. 2. 2 正式运行阶段 污泥驯化好后, 首先对不含海水的废水测试氨氮 及CODCr的降解,然后对含海水的废水进行测定。在 试验过程中 ,首先对不同盐度的污泥进行驯化, 在每 个盐度水平驯化结束稳定运行期间进行试验 ,研究不 同盐度驯化下有机物和氨氮去除率 。试验过程中污 泥浓度在3 000 mg L左右。 2 结果与讨论 2. 1 污泥驯化的重要性 在试验中发现 ,盐度骤然改变后 , 污泥必须经过 驯化, 有机物和氨氮去除率才能达到一定的水平, 以 含20海水, 低浓度 CODCr为120 mg L和氨氮平均浓 度为60 mg L的污水为例进行讨论 图 1 。 由图1 可见, 随着污泥驯化时间的延长, 微生物 处理有机物和氨氮的能力增强 。CODCr去除率由第 1 天的 32 增加到第 5天的 58 ,第 8 天的 61左右。 氨氮去除率由第 1 天的75增加到第 8天的90. 5, 说明有机物和氨氮去除率已基本趋于稳定,污泥驯化 结束。因此 ,处理高盐度污水时, 驯化活性污泥是系 27 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 统处理取得成功的一个必要因素, 且污水中盐度变化 越大 ,污泥驯化时间越长。在高盐驯化过程中 ,一方 面活性污泥微生物生态系统进行选择, 能够适应高盐 环境的微生物生存下来; 另一方面高盐驯化刺激了耐 盐菌的生长,且多数为异养型菌,随着盐度的升高 ,其 营养需求也增加 。但在高盐条件下 ,一方面一些不适 应高盐环境的菌种迅速死亡溶解, 使污水中的营养物 质充足 ; 另一方面生活污水本身具有十分丰富的营 养,所以能满足耐盐菌对营养的需求。在营养充足的 条件下 ,耐盐菌生长和繁殖很快, 成为高盐条件下的 优势菌种。驯化过程给耐盐菌充足的时间 , 由此可 见,活性污泥的驯化过程就是代谢方式逐步适应高盐 环境并使耐盐菌大量繁殖的过程 [ 11] 。因此把握盐浓 度的变化程度和驯化时间是十分重要的 。 图 1 含 20海水的污水中微生物驯化过程 中CODCr及氨氮去除率 2. 2 盐度对有机物降解的影响 由于生活污水中含有易被微生物降解和难于降 解的 2 类有机物, 所以在图 2 和图 3 中, CODCr变化曲 线上出现 2 个阶段 , 在反应初期有机物快速降解, 然 后其降解速率大大降低, 最后甚至停止 。且随着有机 物浓度的增大其去除率也增大。而无机盐的浓度主 要影响了有机物的降解速率和降解程度 。随着盐度 的增加 ,易降解有机物速率逐渐降低, 而且剩余难降 解有机物浓度逐渐增加。 由图 2 和图 3 还可以看出盐度对有机物去除率 和降解率的影响 ,总体上随着盐度的上升而降低。但 在海水比例为 30内即一般认为的海水冲厕范围 内,有机物去除率和降解率下降的不很明显。两种浓 度的出水 CODCr均在60 mg L以下,符合国家污水综合 排放一级标准 GB8978 -1996 。这主要是因为微生物 在盐度变化不大的情况下 ,通过自身的渗透压调节机 制来平衡细胞内的渗透压或保护细胞的原生质来适 应环境的改变。由此可见, 在海水冲厕范围内 ,盐度 对有机物的降解和去除影响不大。 当海水比例增加到 50 时, 有机物的去除率和 降解率下降明显 , 2 种浓度的出水 CODCr均高于 60 mg L,已不能满足国家污水综合排放一级标准 GB8978 -1996 。但中浓度 CODCr的去除率仍保持在 80 左右。造成含盐废水中有机物降解率和去除率 下降的原因可能有两种 一是盐度抑制了微生物的活 性,盐析作用下降,使生物本身活性受阻 ,新陈代谢作 用缓慢 ; 二是盐度使活性污泥的优势菌种改变, 使得 典型的生态关系如中立关系、共生关系、协作关系 、 竞 争关系 、 拮抗关系和寄生关系等作用降低 ,从而降低 了处理效果 [ 12] 。 由于盐度降低了有机物的降解速率 ,因此高盐条 件下有机物的去除率还和曝气时间有关 ,由图 2和图 3 可以看出 , 随着曝气时间的增加 , 有机物的去除率 在增加 ,但就这 2 个进水有机物浓度而言 , 超过5 h, 随着曝气时间的增加 ,有机物的去除率基本上已趋于 稳定 。因此就经济考虑, 通过延长曝气时间的方法来 增大高盐度有机物的去除率是不可取的 。 图 2 不同海水比例下低 CODCr浓度的降解速率及去除率曲线 图 3 不同海水比例下高 CODCr浓度的降解速率及去除率曲线 2. 3 盐度对氨氮去除的影响 向SBR 反应器中加入海水, 并逐步提高海水比 例。保持温度 25℃, 曝气时间7 h。 每天运行 1 个 周期 。 由图 4可知, 在 10 的海水中, 氨氮仍保持了较 高的去除率 。将海水比例增加至 20, 由图 5 可知, 氨氮的去除率受到了一定的影响, 在刚刚投加 20 海水的前2 d内, 去除率明显下降, 低于 85。从第 3 天起, 氨氮的去除率趋于稳定, 并且保持了较高的去 除率,平均达到 90。试验结果表明 , 在 20海水 28 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 图 4 10海水中NH 4-N 去除率 图 5 20海水中NH 4-N 去除率 图 6 30海水中NH 4- N 去除率曲线 图 7 50海水比例下NH 4-N 去除率曲线 中,微生物的活性受到了一定的抑制, 但是很快恢复 活性 ,仍能保持较高的氨氮去除率 。一般认为冲厕用 海水占城市生活用水总量的 30左右 。由图 6 可 知,前3 d内脱氮效果受到明显的影响 ,去除率一直低 于80, 但是第 4 天起 , 氨氮的去除率趋于稳定, 并 且保持了较高的去除率, 平均去除率约 88. 5。海 水比例升至50时, 由图 7 可知, 在试验的前5 d内, 脱氮效果受到了影响 , 氨氮去除率明显降低, 5 d 后, 微生物的脱氮效果趋于稳定, 保持了 82的氨氮去 除率 , 出水氨氮仍能够达到二类污染物一级排放 标准 。 由以上试验结果可知, 海水冲厕范围内 ,海水盐 度基本不会对脱氮效果产生影响。增大海水的比例 后,因为微生物受到海水盐度的影响而对脱氮效果产 生一定的波动, 但是经过较短时间的驯化后 ,活性污 泥能够适应含盐环境 ,保持较高脱氮效率 。 3 结论 在海水冲厕范围内 海水比例在 30内, 盐度 10 500 mg L,Cl - 5 700 mg L , 海水盐度对生活污水 中有机物和氨氮的去除基本无影响。采用 SBR工艺 处理此污水是可行的, 有机物和氨氮浓度能达标排 放。但活性污泥必须经充分驯化后才能适应高盐环 境,急剧变化盐浓度或驯化时间过短对微生物不利。 因此驯化活性污泥是处理系统取得成功的一个必要 手段 。 参考文献 [ 1] 文湘华. 含盐废水的生物处理研究进展. 环境科学, 1999,20 3 104 -106 [ 2] Hamoda M F, Atlar A L. 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Keywords ing toilet with seawater, seawater salinity , organics, ammonia and SBR process THE INDUSTRIAL APPLICATION OF SH -A PROCESS TREATING COKING SEWAGE Shan Mingjun Hu Xiaomin Wang Xu et al 30 Abstract The SH-A process is used for treating coking wastewater from a sewage treatment station of coking factory in Dandong, which can replace the er process for the treatment of wastewater. As compared with the flow chart, treating effect, energy loss and stable operation, it is showed that the new process with high nitrogen removal rate and low operation cost. The water quality of the final effluent meets the first grade of Intergrate Wastewater Discharge Standard GB8978 -1996 .The water can be reused to quench cokes in coking factories.This process is quite suitable for application to treat coking wastewater in coking industry. Keywords nitrosation, anaerobic ammonium oxidation, coking sewage and biological nitrogen removal SEASONAL REMOVAL EFFICIENCY STUDIES ON A SUBSURFACE FLOW CONSTRUCTED WETLAND FOR TREATING HEAVY OIL PRODUCED WATER Tong Kun Li Gang Ji Guodong 32 Abstract Seasonal operation perance in summer andwinterof a subsurface flow constructedwetland SFCWfor treating heavy oil producedwater was carried.The SFCW has two reedbeds No. 1 andNo. 2inthe series arrangement with the hydraulic loading rate of 0. 18and 0. 09 m3 m2dfor the reed bed No. 1 andNo. 2, respectively. Results obtained show that the SFCW has removal rates of oil, CODCr, BOD5, TN, and SS being 79. 22, 81. 20, 89. 67, 87. 61, and 89. 47 in summer, while those figures in winter are 77. 57, 78. 98, 79. 05, 71. 35, and 89. 88, respectively. Keywords heavy oil produced water, subsurface flow constructed wetland with two reed beds in the series arrangement and seasonal changes PERANCE COMPARISON BETWEEN PRESSURIZED AND NORMAL BIOLOGICAL CONTACT OXIDATION PROCESSESZhang Yong Zhang Linsheng Xia Mingfang et al 35 Abstract The running parameters and perance were compared between pressurized and normal biological contact oxidation process in this paper. The studies showed that the perance of pressurized biological contact oxidation process improved remarkably . When controlled the pressure as 0. 3MPa and the volume load under 15 kg CODCr m3d , the likely HRT was about 1. 0 h, the CODCrremoved rate could reach 80～ 95 percent, and the CODCrof effluentwas below 100mg L. In that condition, the dissolved oxygenwas about 4～ 5 mg L, and the air -water ratio was only 1～ 4 ∶ 1. In same condition the normal biological contact oxidation process air -water ratio was 10∶ 1, HRT was about 1. 5～ 2. 0 h, and the volume loadwhich could bear was only 5. 3 kg CODCr m3d. Keywords pressure, bio -contact oxidation process, air -water ratio, volume load and dissolved oxygen TRANSATION OF BAG -TYPE DEDUSTING SYSTEMS FOR THE DESULPHURIZATION STATIONS AND THE VANADIUM -EXTRACTING CONVERTERS IN PANZHIHUA IRON AND STEEL GROUPCOMPANYYao Xiaoyong 38 Abstract In view of the environmental pollution of the desulphurization stations and the extractive vanadium-extracting converters, Panzhihua Iron and Steel GroupCompany transs thoroughly the bag -type dedusting systems by applying the advanced dedusting technologies and the dedusting equipments. The continuous monitoring results show that the concentrations of the system pollutants have met the environmental protection requirements of the“Pollutant EmissionStandards for The Iron andSteel Industry” and the working site and productionenvironment have been improved markedly. At the same time Panzhihua Iron and Steel GroupCompany also achievesgreater economic and environmentalbenefits. Keywords desulphurization station, vanadium -extracting converter, bag -type dedusting system, transation and environment benefit STUDY ON ACCELERATION OF AQUEOUS CATALYTIC OXIDATION TO BIOLOGICAL TRICKLING FILTER PURIFYING SO2NOXIN FLUE GAS Wang Jie Sun Peishi Wang Hengying et al 41 Abstract The study adopted biological trickling filter to carry out the experiment of purifying SO2NOXin flue gas, in which circulated liquid with Fe2 , Mn2 , Zn2and Al3was used. The influence andthe varying rule of catalyzer on biological trickling filter purifying SO2NOX had been studied . when the gas flow was 0. 1 m3 h, the concentration of SO2NOXin influent gas was 1 000～ 5 000 mg m3and 300 ～ 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 1,Feb. , 2008