低碳城市污水反硝化除磷试验(1).pdf
分段进水多级 A O 生物脱氮工艺设计研究 高俊发 王 骊 关 江 李 建 长安大学环境科学与工程学院, 陕西 西安 710054 摘要 介绍分段进水多级A O 生物脱氮工艺的基本原理及工艺特性, 并结合国外研究现状和工程应用实例, 对该工 艺运行操作和设计的几个重要影响因素进行了探讨。 分段进水多级 A O 生物脱氮工艺取消了混合液内回流, 反应器 段数越多, 脱氮效率越高, 但是工艺设计与运行也会随之变复杂, 工程实际应用中多采用 2~ 4段。 各级缺氧段与好氧 段的比值可采用 1∶ 1. 5。 污泥回流比为 50的分段进水多级 A O 三段工艺的脱氮率为 78。 关键词 分段进水 多级 A O 工艺 生物脱氮 0 引言 近年来国外加速开发分段进水生物脱氮工艺 ,并 在试验研究基础上开始将此项技术应用于生产实践。 国外的工艺试验研究和工程应用结果表明,分段进水 生物脱氮工艺具有处理效率高 、 基建投资和运行费用 省、 运行管理方便, 适用于各种规模污水处理厂的改 造和新厂建设。目前我国对该项技术的研究尚处于 初步阶段, 因此开发分段进水多级 A O 脱氮工艺对 提高生物脱氮的处理效率具有重要的理论意义和应 用价值。 1 基本原理 由于进水沿池分段投配至各级缺氧区,部分进水 与回流污泥在第 1 段的首端进入 , 系统的污泥龄 SRT 比相同池容的推流系统长。可见分段进水系 统在不增加反应池出流 MLSS 浓度的情况下使污泥 龄得以增加,而终沉池的水力负荷与固体负荷均没有 变化。可以认为 分段进水多级 A O 工艺对各类污 染物的去除都是有效的, 从统计学角度来看 ,如果每 个A O 周期的污染物去除效率为 E , 那么 n 个周期 后总的污染物去除效率为 [ 1] En100- 100-E n 式中 En 污染物总处理效率 ; E 每个 A O 周期污染物处理效率; n 段数 。 分段进水生物脱氮工艺流程, 见图 1。 2 工艺特点 2. 1 为生物脱氮过程提供足够的碳源 该工艺采用分段进水至各级缺氧区 ,可以充分利 用原水中的易生物降解 CODCr, 为反硝化提供碳源。 图 1 典型分段进水生物脱氮工艺流程 此外 ,缺氧区进水,反硝化消耗大量的可利用碳源 ,进 入好氧区的可利用碳源较少 , 异养菌的生长受到限 制,利于自养硝化菌的生长。 2. 2 脱氮效率高 分段进水多级 A O 工艺强化了反硝化 , 能获得 较高的脱氮效率 。其对氮的总去除率 η N包括两部 分 一是剩余污泥排放去除的氮量 η EX; 二是硝化、反 硝化去除的氮量 ηDN [ 2] 。即 η NηEXηDN 1 ηEX α XEQE CT -NinQ 2 η DN 1 -ηEX ∑ n- 1 i 1 Qi Q r 1 r 3 式中 CT -Nin 进水总氮的质量浓度,g m 3 ; a 剩余污泥中的氮含量,g g ; XE 剩余污泥的质量浓度,g m 3 ; QE 剩余污泥的排放量 ,m 3 d ; Q 流入反应器的水量 ,m 3 d ; r 污泥回流比, 。 对于等比例进水 ,当各池的反应过程达到完全硝 化和完全反硝化时 即 ηEX0 ,式 1 式 3 η NηDN 1 - 1 n 1 r 11 环 境 工 程 2007年 12 月第 25卷第 6 期 即最高理论脱氮率为 η 1 - 1 n 1 1 r 100 4 式中 η 最高理论脱氮率, ; n 反应器段数。 进水等比例分配时最高理论脱氮率与污泥回流 比 无内回流 之间的关系见图 2。 图 2 等比例进水时最高理论脱氮率和污泥回流比之间的关系 从图 2 可以看出 , 反应器段数越多, 脱氮效率越 高。回流比在 0~ 50之间时 ,总氮去除率比较明 显; 回流比在50~ 150 之间时 ,总氮去除率比较缓 慢; 回流比 150 时 ,总氮去除率趋于平缓。污泥回 流比为 50 无内回流 的分段进水多级 A O 3 段工 艺的脱氮率为 78 , 而采用常规前置反硝化工艺时, 除50回流污泥外尚需 300 的内回流 。因此 ,分段 进水多级A O 生物脱氮工艺可以在常规活性污泥回 流比下获得较高的脱氮效率。 2. 3 池容小,基建投资省 为便于与传统的前置反硝化工艺进行比较,设进 水等比例分配, 污泥回流比为 50, 则根据系统的 SS 物料平衡关系, 可求得各段的 MLSS 浓度。反应器的 前两段的MLSS 浓度较高 ,MLSS 平均浓度增加 ,但出 流MLSS 进入二沉池时的浓度与前置反硝化工艺相 同。在保持两者泥龄 包括好氧泥龄 相同的情况下, 其所需池容比较如表 1 所示 [ 3] 。 表 1 前置反硝化工艺与分段进水多级 A O 生物脱氮工艺所需池容的比较 工艺前置反硝化工艺分段进水多级A O生物脱氮工艺 合计 MLSS mgL- 1 容积比 3 000100 100 段 MLSS mgL- 1 容积比 备注 15 40018 . 5生物量保持与第三段相同 23 85725 . 9生物量保持与第三段相同 33 00033 . 4 77 . 8回流污泥比 50 由表 1 可以得出 ,在最后一段反应器MLSS 不变 的情况下, 分段进水多级 A O 生物脱氮工艺比一般 前置反硝化工艺的污泥平均浓度要高 30左右, 在 其它条件不变时 ,其所需池容积为前置反硝化工艺的 77. 8, 因而节省基建投资 。 2. 4 节省能耗, 减少运行费用 分段进水多级A O 生物脱氮工艺好氧区混合液 直接进入下一段缺氧区进行反硝化 ,不需设置混合液 内回流设施 ,因此回流系统能耗降低 70左右 。 2. 5 承受冲击负荷能力强 由于污水分段进入反应池 ,当暴雨产生洪峰流量 时,不易引起污泥的冲刷流失 。反应器在运行方式上 为“整体推流,局部混合” [ 4] 。因此可承受水质变化和 避免冲击负荷的影响 。 2. 6 运行方式灵活 分段进水多级A O 生物脱氮工艺提高了系统的 可控性 ,可根据进水水质和环境条件的变化 ,灵活调 整运行方式。当水温低于10 ℃时 , 可选择 AOOO 工 艺; 15~ 30 ℃ 时 ,可选择AOAO 工艺; 30 ℃以上时 ,可 选择AAOO 工艺, 进行有效的季节性工艺调整, 得到 稳定的出水效果 。 3 工艺设计中几个重要参数的确定 3. 1 反应器段数 反应器段数对系统运行的稳定性、 脱氮效率有着 非常重要的作用 ,反应器段数越多, 脱氮效率越高 ,系 统越稳定, 但是工艺设计与运行也会随之变复杂。根 据进水水质和出水要求, 运用式 4 可估测分段进水 生物脱氮工艺的最大理论脱氮率以及能否达到预期 的脱氮目标 。工程实际应用中多采用 2~ 4 段 [ 5] 。 3. 2 进水流量分配 进水流量分配可采用等比例进水方式,主要受进 水水质和温度的影响 。由于各地区城市污水的性质 及温度存在较大的差异, 流量分配的控制还取决于系 统运行的限制因素。如冬季硝化受限制时,可以调整 流量分配比 ,减小最后 1 段或 2 段的进水量 ,延长硝 化时间,从而达到较好的硝化效果 [ 6] 。 3. 3 反应器各段容积比 对于新建污水厂 ,可根据水力停留时间来确定反 应器各段的容积。 n 级反应器串联所需总的水力停 留时间为 [ 7] T n K C0 Cn 1 n -1 5 12 环 境 工 程 2007年 12 月第 25卷第 6 期 式中 T 总水力停留时间 ,h; K 反应速率常数 与水温、 水的 pH 值及细菌 种类等有关,通过试验确定,mg g h ; C0 进水有机物浓度 ,mg L ; Cn 出水有机物浓度 ,mg L 。 随着反应器段数的增加, 单个反应器内的流态接 近完全混合式, 整个反应器系统的流态接近推流式。 第1 级反应器在高浓度下进行反应, 反应推动力较 大,反应速度最快,而后浓度逐渐降低, 反应推动力减 小,反应速度也逐渐降低 。因此水力停留时间沿反应 器逐级增加 。对于城市生活污水 ,反硝化 KDN速率一 般为 0. 27 mg gh左 右 , 硝 化 速 率 KN一 般 为 0. 4 mg g h 左右, 所以各级缺氧段与好氧段的比值 可采用1∶ 1. 5, 后 1 级缺氧段与前 1 级好氧段可采用 相同的水力停留时间 。 3. 4 污泥回流比 分段进水多级 A O 生物脱氮工艺中 , 回流污泥 通常回流到系统首端。污泥回流比的大小对 TN 去 除率及系统平均 MLSS 具有一定的影响。由于污泥 回流比对脱氮效率的影响比对传统的前置反硝化系 统要小 ,且回流比增大会使反应器中沿程的MLSS 的 质量浓度梯度降低, 所以工艺中不宜采用过大的污泥 回流比,一般取 50左右。 4 计算实例 某污水处理厂设计水量为 3 10 4m3 d, 设计进、 出水水质见表 2,污泥回流比为 50,温度20 ℃。 表 2 设计进、出水水质mg L 项目BOD5CODCrSSTNTP 进水水质200350200354 出水水质≤ 20≤60≤20≤10≤1 根据表 2, 要求脱氮率达到35- 10 35 71. 4 ,由式 4 估测其段数为 3。 采用 3 段进水多级 A O 生物脱氮工艺, 2 组。 6 槽总水力停留时间为10 h, 等比例进水。各槽水力 停留时间之比为 T A1 ∶ T O1 ∶ T A2 ∶ T O2 ∶ T A3 ∶ T O3 1∶ 1. 5∶ 1. 5∶ 2. 3∶ 2. 3∶ 3. 4, 每组反应池 总容积为 V 15 00010 24 6 250 m 3 。 各槽的尺寸见表 3。 检测结果表明, 运用 3段进水多级A O 生物脱氮 工艺脱氮率可达 78以上, BOD5去除 90以上。 表 3 各槽尺寸 项目 15 000 m3 d 一组 有效长 m有效宽 m有效深 m 容积 m3 A15. 8156522 O18. 7156783 A2 8. 7156783 O2 13. 31561 197 A3 13. 31561 197 O3201561 800 合计6 282 实际运行结果表明, 分段进水多级 A O 生物脱氮工 艺具有脱氮率高 、 处理过程稳定等特点。 5 结论 1 分段进水多级A O 生物脱氮工艺是国外近年 来开发的新技术 ,具有脱氮效率高、基建投资和运行 费用省 、 运行方式灵活 , 适用于各种规模污水厂的改 造和新厂建设。 2 反应器段数越多,脱氮效率越高, 但是工艺设 计与运行也会随之变复杂。工程实际应用中多采用 2~ 4段 ,污泥回流比一般取 50左右 。 3 分段进水多级A O 工艺反应器中的平均混合 液浓度要比前置反硝化工艺高 30左右 , 因此在同 样的污泥负荷下 ,反应器容积可减小 ,节省基建投资。 4 对于新建污水厂 ,可根据水力停留时间来确 定各段容积 , 各级缺氧段与好氧段的比值可采用 1∶ 1. 5,后 1 级缺氧段与前 1 级好氧段可采用相同的水 力停留时间 。 5 根据进水水质和环境条件的变化 ,可灵活调 整运行方式。当水温低于10 ℃时 , 可选择 AOOO 工 艺; 15~ 30 ℃ 时 ,可选择AOAO 工艺; 30 ℃以上时 ,可 选择AAOO 工艺, 进行有效的季节性工艺调整, 得到 稳定的出水效果 。 参考文献 [ 1] 王涛. 多级A O 废水处理工艺的理论研究. 环境科学与技术, 2003,26 4 8 -9. [ 2] 王社平, 于莉芳, 等. A O 工艺分段进水生物脱氮技术分析. 工 业用水与废水, 2006, 37 1 7 -9. [ 3] ステップ. 流入式多段硝化脱窒法设计资料. JS 技术开发部, 平 成 9 年12 月17 日. [ 4] 王涛, 楼上游. 多级A O 工艺理论的探讨 A O 工艺、非稳态 理论与多级A O 理论之间的关系. 中国机械工程, 2001, 12 3 341 -342. [ 5] 邱慎初, 丁堂堂. 分段进水的生物除磷脱氮工艺. 中国给水排 水, 2003,19 4 32 -36. 13 环 境 工 程 2007年 12 月第 25卷第 6 期 [ 6] 王伟, 王淑莹, 等. 连续流分段进水生物脱氮工艺控制要点及优 化. 环境污染治理技术与设备, 2006, 7 10 83 -86. [ 7] 拉里. D. 贝尼菲尔德, 克里福德. W. 兰德尔. 废水生物处理过程 设计. 邢建, 段宁, 译. 北京 中国建筑工业出版社, 1984 17 -20. 作者通讯处 王骊 710054 西安市长安大学雁塔校区 416信箱 E -mail wangli19821106163. com 2007- 05-22 收稿 物化法处理氟苯生产废水技术 * 李国平 邱 阳 夏明芳 张利民 王志良 江苏省环境科学研究院江苏省环境工程重点实验室, 南京 210036 摘要 研究酸化萃取无机除氟粒子群电催化氧化等物化技术处理氟苯生产废水的工艺条件。在适宜的工艺条 件下 , 废水中 CODCr、苯酚、F、石油类去除率可分别达到 99. 2、99. 99、99. 9、99. 5以上, 出水 CODCr、苯酚、F-、石 油类、TOC均低于污水综合排放标准 GB8978 -1996 中一级排放标准限值; 同时可回收废水中苯酚, 实现废水资源化。 关键词 氟苯 萃取 粒子群电催化 废水 资源化 *江苏省环保厅科技项目 2005033 0 引言 氟苯主要应用于含氟医药中间体 、 含氟农药、含 氟表面活性剂、含氟染料及中间体和其它含氟芳香族 化合物的生产 [ 1] 。工业上生产氟苯的主要方法 [ 2] 为 无水 HF AHF 法, 生产过程中产生的废水中不仅含 有苯酚 、 CODCr、石油类 ,并且还含有大量的氟化钠等 无机盐,一般生化方法难以处理。 本研究通过萃取 、 无机除氟和高级氧化技术粒子 群电催化氧化 [ 3-4] 专利技术 等技术组合, 实现废水 资源化和达标处理。 1 试验部分 1. 1 废水水质及工艺流程 废水取自某化工厂氟苯生产废水 ,CODCr、苯酚、 氟化钠 以氟计 、石油类 、 pH 以 NaOH 的质量浓度 分别为9 000 ~ 10 000、2 500 ~ 3 000、1 800 ~ 2 000、 420~ 490、 3 400~ 7 600 mg L 。 试验流程见图 1。 图 1 试验流程示意图 1. 1. 1 酸化 在废水 中 加 入 35盐酸 , 调 节 废 水 pH 为 0. 5~ 5,过滤 , 测定滤液 CODCr, 考察不同 pH 对废水 CODCr去除率影响。 1. 1. 2 萃取条件确定 在酸化过滤后的废水中加入萃取剂 萃取剂和稀 释剂体积比为 1∶ 1 ,油水比 萃取剂与处理水量的体 积比 从 1∶ 0. 5~ 1∶ 6变化条件下进行萃取试验 ,研究 油水比与萃余项 水相 苯酚和 CODCr去除率关系。 酸化后废水在油水为 1∶ 4,萃取温度从10~ 55 ℃ 变化条件下进行萃取 ,考察温度与萃余项 水相 苯酚 去除率关系 。 酸化后废水在油水为 1∶ 4, 萃取温度保持 10 ~ 20 ℃,接触时间 搅拌时间 在 1 ~ 10 min变化条件下 进行萃取, 考察接触时间对萃取效率 苯酚去除率 的 影响 。 1. 1. 3 除氟试验 在萃取后的酸性水相中加入除氟剂 CaCO3,采用 变频器控制反应搅拌速率 300~ 900 r min, 反应时间 为30 min,反应至 pH 5~ 6,然后加入 CaO,控制反应搅 拌速 率 300 r min, 反 应 时 间 5 ~ 6 min, 反 应 至 pH 7~ 8,自然沉降, 上清液进入电催化氧化。分析上 清液氟质量浓度 ,采用量筒测定固液分离速率, 考察 搅拌速率对上清液氟质量浓度和固液分离速率的 影响 。 1. 1. 4 电催化氧化降解试验 除氟后的废水连续进入电催化反应器,在槽直流 电压 2. 5~ 3. 0 V条件下, 控制停留时间 20 ~ 120 min 14 环 境 工 程 2007年 12 月第 25卷第 6 期 NOVEL CIRCULATING FLUIDIZED BED BIOREACTOR FOR NITROGEN REMOVAL UNDER DIFFERENT NITRIFIED LIQUID RECIRCULATION RATES Cui Yubo Liu Hongbo Bai Chunxue7 Abstract A new biological nitrogen removal process The circulating fluidized bed bioreactor CFBBR is developed for simultaneous removal of nitrogen and organic matter. This system is composed of anaerobic bed, aerobic bed and connecting device. Influent and nitrifiedliquid from aerobic bed enter anaerobic bed from the bottom of the anaerobic bed, completing the removal of nitrogen and organic matter.The system perance under the conditions of different inflow loadings and nitrified liquid recirculation rates ranging from 200 to 600 was examined. From technical andeconomic point of view, the optimum nitrifiedliquid recycle rate is 400. With a shortest total retention time of 2. 5 h 0. 8 h in the anaerobic bed and 1. 7 h in the aerobic bedand a nitrified liquid recirculation rate of 400based on the influent flow rate, the average removal efficiencies and effluent concentrations of total nitrogen and soluble CODCrare found to be 88, 95 and 3. 5 mg L, 16 mg L, respectively. The VSS concentration, nitrification rate and denitrification rate in the system are less than 1 g L, 0. 026 -0. 1 g gdand 0. 016~ 0. 074 g gdrespectively . Keywords circulating fluidized bed bioreactor, nitrification, denitrification and recirculation rate RESEARCH ON DESIGN OF MULTISTAGE A O STEP FEED BIOLOGICAL NITROGEN REMOVAL PROCESSGao Junfa Wang Li Guan Jiang et al 11 Abstract This paper reviews the principle and characteristics of step-feed multistage A O biological nitrogen removal process, meanwhile, consulted with the current status of research in abroad and the project application examples, some important factors regarding the operation and design of the process are discussed. The step -feed multistage A O biological nitrogen removal process does not apply internal mixed liquid return, the more reactors, the higher nitrogen removal rate, but the design and operation of the processwill be complex aswell. The quantities of reactor in project application are usually 2~ 4. The volume ratio of the anoxic section to the oxic section is 1∶ 1. 5. As for three -step-feed multistage A O biological nitrogen removal process, when the nitrogen removal at the rate of 78, sludge return only at the rate of 50. Keywords step-feed, multistage A O process and biological nitrogen removal TREATMENT OF FLUOBENZENE WASTEWATER BY PHYSICOCHEMICAL S Li Guoping Qiu Yang Xia Mingfang et al 14 Abstract It was studied that the process conditions of treating fluobenzene wastewater with acidification, extraction, inorganic fluoride removal and electrocatalysis. At the suitable conditions, the removal rates of CODCr, phenol, F - and petroleum are over 99. 2, 99. 99, 99. 9, 99. 5, the effluent inds such as CODCr, phenol, F -, petroleum and TOCwere lower than the limiting value of primary standard of the “Integrated Wastewater Discharge Standard” GB8978 -1996. At the same time, phenol in the wastewater can be recovered and reused. Keywords fluobenzene, extraction, activated carbon particle swarm, electrocatalysis, wastewater and resource disposal STUDY ON HYDRAULIC FLOW PATTERN OF EGSBGuo Suhong Ni Wen Xing Yi et al 17 Abstract High concentrated organic wastewater istreated by EGSB, the volumetric loading rate OLR of reactor is up to 46 kg m3d; the CODCrremoval rate of the reactor is over 90. Meanwhile, LiCl is used as tracer to examined expandability and hydraulic flow pattern of reactor by pulse -type tracing . Research indicates that the hydraulic loading is the primary parameter affecting the expandability of EGSB, and suitable expansion rate of EGSB is 15~ 19. Keywords EGSB, expandability and hydraulic flow pattern ANAEROBICACIDIFICATION -AEROBICANDDOUBLEPHOTOSYNTHETICBACTERIA FLUIDIZED BEDS TO TREAT HIGH CONCENTRATION ORGANIC WASTEWATER Kong Xiuqin Liang Ruizhen 20 Abstract The anaerobic acidification -aerobic photosynthetic bacteria fluidized beds are adopted to treat the ferment wastewater of plants pressing in lab scale. The first photosynthetic bacteria fluidized bed is backfilledwith light carbon residue with porous, the second one is backfilled with activated carbon, mechanical agitation and mechanical agitation-air agitation are used, stable operation for 40 d. The result shows that the CODCrwill be decreased from 80 000~ 120 000 mg L to 63 000~ 95 000 mg L during acidifying the wastewater for 12 h, after diluted to 8 000 ~ 12 000 mg L by domestic sewage entering into fluidized bed reactors and then staying for 48 h under anaerobic in the daytime and microaerobic at night, the CODCrdecreased to 295 . 8~ 420 mg L, CODCrremoval rate is up to 95. 8 so the removal rate of TN is 71. 3. Keywords photosynthetic bacteria, ferment wastewater and fluidized bed reactor COAGULATION -PYROLYSIS -BIOCHEMICALPROCESSFORTHETREATMENTOF METHOMYL WASTEWATERZhu Lehui Yang Tao 23 Abstract It is possible to use coagulation -pyrolysis-oxidization process as pretreatment, and use hydrolysis acidification -BIOFOR to treat methomylwastewater. The experiment proves that the CODCrremoval rate of wastewater can be up to 89. 8, and biodegradability can be also improved. The water quality of the final effluent in this system meets the first grade of“ Integrate Wastewater Discharge Standard” GB8978 -1996. Keywords methomyl, pyrolysis andwastewater treatment 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 6, Dec . , 2007