组合流反应器启动运行试验.pdf

组合流反应器启动运行试验 刘磊丁仕强徐继润 大连大学环境与化学工程学院， 辽宁 大连 116622 摘要 以含氮磷的模拟生活污水为处理对象， 对自行设计的推流、 折流与完全混合流的组合流动反应器进行启动试验 研究。试验分为两个部分， 首先对普通活性污泥进行驯化培养， 然后将驯化好的活性污泥移到组合流反应器内， 加入 污水进行连续启动运行。试验连续运行 30 d， 结果表明在启动运行后期， COD、 TP、 氨氮的去除率分别达 85 、 80 及 70 以上， 好氧区硝态氮的累积率稳定在 28 mg/L， 说明组合流反应器启动成功。 关键词 组合流反应器; 污泥驯化; 启动运行 START- UP EXPERIMENT OF A REACTOR WITH COMPOUND FLOW PATTERN Liu LeiDing ShiqiangXu Jirun College of Environmental and Chemical Engineering，Dalian University，Dalian 116622，China AbstractThe start-up of a self-designed sewage reactor with compound pattern of plug flow，baffled flow and mixed flow is experimentally studied by treating a artificial sewage containing nitrogen and phosphorus． The research consists of two steps firstly a common activated sludge is acclimated，and then the acclimated sludge and sewage are put into the reactor to do start- up the experiment． Within a continuous running for 30 d the results show that in the late period of start-up operation the removal rates of COD，TP，NH 4 － N are 85 ，80 and 70 respectively，and the NO － 3 － N is accumulated to 28 mg/L， indicating that the start-up of the reactor is successful． Keywordsreactor with compound flow pattern;acclimation of sludge;start-up experiment 0引言 折流反应器是一种高效的污水处理装置。目前 对于折流反应器的研究主要集中于折流曝气生物滤 池 BBAF 以及厌氧折流反应器 ABR 两种类型。 这两种处理工艺都是在反应器内添加填料， 以活性污 泥为基质， 对反应器内填料进行挂膜， 然后用于污水 处理 ［1- 4］。 本文所研究的反应器虽然采用了折流反应器内 水流呈上下折流的基本特征， 但反应器内不加填料， 试图仅通过流动状态 推流、 折流、 混合流 的组合来 完成反应器内活性污泥系统的混合与反应过程。 1试验部分 1． 1装置 本试验所采用的反应器自行设计， 如图 1 所示， 由不透明 PVC 板制成， 板厚 10 mm。全反应器分为 6 个大 小 相 同 的 处 理 室， 每 室 有 效 长 200 mm， 宽 200 mm， 深 250 mm， 单室有效容积 10 L， 总容积60 L。 中间隔板 3 块可活动 2 块固定， 活动板可以调节上下 高度。采用空气泵进行鼓风曝气， 搅拌均采用机械搅 拌。水流在反应器内部的流动状态为推流、 折流及完 全混合流的合成。反应器中厌氧、 缺氧及好氧搅拌的 组合针对含氮、 磷的生活污水而设计。 图 1反应器装置 1． 2试验用水及活性污泥 试验用水为自配模拟生活污水， 污水成分见表 1。试验过程中的测定指标包括 MLSS、 SV30、 COD、 TP、 TN、 NH 4 － N， NO － 3 － N 等， 污染指标的测定方法 均采用国家标准方法。试验所用污泥取自大连市开 22 环境工程 2012 年 6 月第 30 卷第 3 期 发区第二污水处理厂的二沉池。该污水处理厂采用 A2/O 处理工艺， 污泥初始浓度为 7 418 mg/L， 污泥沉 降性能较差， SV30＞ 85 。 表 1试验用模拟污水成分 mg/L 药品名称含量药品名称含量 NaAc500CaCl2H2O40 NH4 2SO4 150MgSO4 7H2O30 KH2PO4 50EDTA20 2试验结果与讨论 2． 1活性污泥的驯化培养 活性污泥的培养采用传统的驯化方法。污泥取 回后加入体积为污泥量 1 /4 的进水， 曝气 24 h。曝气 结束后静置 1 h， 排掉 1 /5 的上清液和失去活性的污 泥并加入等量的进水， 在厌氧条件下搅拌 2 h， 再好氧 曝气 3 h， 静置沉降 1 h 后， 排出 1 /5 的上清液和失去 活性的污泥并补加等量的进水， 进入厌氧搅拌、 好氧 曝气、 静置沉降、 排水补水的循环周期。待污泥沉降 比降低、 COD 等处理指标稳定以后， 将排水量和进水 量增加到 1 /3 继续循环， 稳定后排水量与进水量增加 到上清液的 2 /3 再次循环直至满负荷运行 ［5- 6］。 在驯化初期， 曝气过程中产生大量气泡并附着有 坏死的活性污泥。镜检发现污泥中含有大量草履虫 并伴有异味， 出现菌胶团， 污泥显黑色; 从第 5 天开 始， 菌胶团的数量逐渐增加， 污泥的沉降性能也得到 改善， 异味减轻， 污泥颜色由开始时的黑色逐渐转变 为土色， 曝气所产生的气泡也有所减少， 出水变清， 此 时将排除的上清液体积增加为 1 /3; 到第 10 天时， 污 泥沉降性能基 本稳 定， 污泥 沉 降比 稳 定在 20 ～ 30 ， 菌胶团比较紧密， 污泥絮体明显， 出水水质稳 定， 将所排除上清液的体积增加为 2 /3， 继续驯化。 在驯化阶段每天测量 MLSS、 SV30、 COD、 总氮以及总 磷， 并及时对活性污泥进行镜检， 通过所得到的数据 以及镜检情况， 分析污泥的活性、 沉降性能以及微生 物的生长情况， 判别是否达到所预期的处理效果。该 阶段的检测数据如图 2 所示。 从图 2 可以看出 在污泥驯化阶段的后期 即第 15 ～ 20 天 ， COD 去除率 ＞ 80 ， TP 去除率为 80 ， TN 去除率 ＞ 65 ， SVI 值在 100 ～ 150， 处理效果、 污 泥特征均比较稳定， 表明污泥驯化成功。 2． 2折流反应器的启动运行 将前一阶段驯化成功的活性污泥转移到反应器 内， 对反应器进行启动运行试验。试验中反应器连续 图 2污泥驯化阶段各水质指标变化情况 运行， 即将试验用模拟污水连续加入反应器。在反应 器运行的过程中控制活性污泥系统的生物条件， 通过 控制调节污泥 回流 等情况， 使其沉降比在 20 ～ 30 ， SVI 值 在 100 ～ 150， 控 制 混 合 液 的 pH 值 在6． 5 ～ 8。 启动运行阶段为 30 d， 运行条件为 进水速度 10 L/h， 活动隔板距底部 5 mm， 搅拌器转速 300 r/min。 运行中的测定对象包括出水中 COD、 TP、 氨氮去除率、 好氧区硝态氮浓度等。以考察反应器的启动效果。 2． 2． 1COD 去除效果 污水中 COD 的去除效果直接反映反应器的运行 情况， 图 3 为启动过程中反应器进出水中 COD 含量 以及 COD 去除率随运行时间的变化情况。由图 3 可 见 反应器对 COD 的去除效果较好。当进水ρ COD 稳定在 366． 7 ～ 399． 3 mg/L 时， 出水 COD 浓度变化 不大， 特别是在第 15 天以后， 基本处于稳定， COD 去 除率在 85 以上。 图 3 COD 去除效果 2． 2． 2TP 去除效果 生物除磷的基本原理是在厌氧与缺氧或者厌氧 与好氧的交替运行环境中， 利用聚磷菌厌氧释磷、 好 氧或者缺氧条件下超量吸磷 ［7］的特性以降低反应器 内缺氧区与好氧区磷的含量， 从而达到从污水中除磷 的目的。 图 4 所示为反应器启动运行过程中 TP 的变化情 况。试验表明， 在反应器启动运行阶段的前 2 周， TP 32 环境工程 2012 年 6 月第 30 卷第 3 期 去除率变化比较大， 在 74． 3 ～ 59． 2 波动。究其 原因， 可能是在开始阶段， 活性污泥系统中的聚磷菌 微生物还没有完全适应新的生存环境。由于在污泥 驯化的第一阶段中， 驯化方式为间歇性进水， 厌氧与 缺氧条件是在不同时段分别进行的， 而在启动运行过 程中， 反应器则是连续运行， 同时经历厌氧、 缺氧和好 氧等阶段， 反应环境的改变使聚磷菌不能迅速发挥有 效作用。但从第 15 ～ 25 天， 运行相对稳定， TP 去除 率均维持在 75 ～ 73． 9 ， 波动范围显著变小。从 第 26 天开始， TP 去除率则稳定在 80 以上， 可见此 时聚磷菌已基本适应反应器的运行环境。 图 4 TP 去除效果 2． 2． 3氨氮的去除与硝态氮的积累 生物脱氮的反应机理比较复杂， 主要包括氨化作 用、 硝化作用和反硝化作用， 其中， 氨化作用可以在厌 氧或者好氧条件下进行， 硝化作用是在好氧条件下进 行， 而反硝化作用则在缺氧条件下进行， 生物脱氮就 是经过氨化、 硝化和反硝化过程将含氮化合物最终转 化成氮气去除的过程。本试验中， 将反应器设计成厌 氧、 缺氧、 好氧交替运行的目的是为了能够更好的进 行生物脱氮作用 ［7］。 图 5 为氨氮的去除情况及耗氧区硝态氮的积累 情况。从图 5 可见 氨氮的去除情况和 TP 类似， 启动 运行阶段前两周的氨氮去除率波动较大， 在37． 8 ～ 64． 7 ， 而后渐趋稳定， 最后几天达到 70 以上。好 氧区硝态氮的含量随着启动时间的延长稳定增加， 由 开始的 10 mg/L， 最后稳定在 28 mg/L。氨氮的去除 率和硝态氮的累积情况说明反应器各个反应单元的 启动运行达到预期要求。 3结语 污水反应器能否成功启动， 其前提条件是反应器 内部要形成稳定的活性污泥系统 ［8］。本文通过试验， 对取自污水厂的活性污泥进行驯化， 使之适应对含氮 磷污水的处理， 然后在包括推流、 折流及完全混合流组 图 5氨氮和硝态氮的去除效果 合流动状态的反应器中进行启动运行， 考察驯化后活 性污泥对 COD、 TP、 氨氮的去除效果以及硝态氮的累 积情况。试验结果表明， 所设计反应器可成功启动。 参考文献 ［1］Wu Huifang，WangShihe，KongHuoliang．Peranceof combinedprocessofanoxicbaffledreactor-biologicalcontact oxidation treating printing and dyeing wastewater［J］． Bioresearch technology，2007，98 1501- 1504． ［2］Liu Xiaole， Ren Nang， Yuan Yixing．Perance of a periodic anaerobic baffledreactorfedonChinesetraditionalmedicine industrial wastewater［J］．Bioresour Technol，2009，100 1 104- 110． ［3］Bodkhe S Y． A modified anaerobic baffled reactor for municipal wastewater treatment ［J］．J Environ Manage， 2009，90 8 2488- 2493． ［4 ］Saritpongteeraka K，Chaiprapat S． Effects of pH adjustment by Para wood ash and effluent recycle ratio on the perance of anaerobic baffled reactors treating high sulfate wastewater ［J］． Bioresour Techno， 2008，99 18 8987- 8994． ［5］张庆五， 毕晓玲． 低浓度进水条件下活性污泥的培养方法［J］． 中国市政工程， 2010， 150 6 39- 40． ［6］张士怀， 张庆升． 废水处理系统中活性污泥的培养及驯化［J］． 工业给排水， 2008， 34 5 54- 57． ［7］高廷耀， 顾国维， 周琪． 水污染控制工程 下册［M］． 3 版． 北京 高等教育出版社， 2006． ［8］管荣辉， 陈季华． 折流式厌氧反应器启动的关键因素探讨［J］． 过滤与分离， 2010， 20 1 8- 11． 作者通信处徐继润116622辽宁省大连市大连大学环境与化学 工程学院 电话 0411 87402439 E- mailxujirun 126． com 2011 － 11 － 21 收稿 42 环境工程 2012 年 6 月第 30 卷第 3 期