恒液位推流式改良SBR工艺处理生活污水.pdf

恒液位推流式改良 SBR工艺处理生活污水 朱 强 1 杨玉姣 2 任汇东 3 任良志 1 何志平 1 1.北京中自云虹环境设备工程有限责任公司, 北京 101500;2 .中国矿业大学 北京 化学与环境工程学院, 北京 100083; 3.厦门大学嘉庚学院环境科学与工程系, 福建 厦门 363105 摘要 通过对恒液位推流式改良 SBR 工艺处理生活污水工程应用的研究, 结果表明 恒液位推流式改良 SBR 工艺在降 低工程成本和减少设备量的同时能较好的去除污水中的污染物, 具有良好的脱氮除磷效果, COD 去除率可达 85～ 93; TP 的去除率可达 84; TN 的去除率可达 82。 关键词 恒液位推流式 SBR工艺; 生活污水; 脱氮除磷 TREATING DOMESTIC SEWAGE WITH MODIFIED SBR PROCESS OF PERMANENT LIQUID-LEVEL PUSHING FLOW Zhu Qiang1 Yang Yujiao2 Ren Huidong3 Ren Liangzhi1 He Zhiping1 1. Beijing Zhongziyunhong Environmental Engineering Equipment Co. , Ltd. , Beijing 101500, China; 2. School of Chemical and Environmental Engineering, China University of Mining 3. Department of Environmental Science and Engineering , Tan Kah Kee College of Xiamen University, Xiamen 363105, China Abstract It was conducted the applied studies on treating domestic sewage with modified SBR process of permanent liquid-level pushing flow. The results show that the modified SBR process of permanent liquid -level pushing flow can decrease engineering cost and reduce equipments amounts, at the same time, it can remove contaminants in sewage.The process has a good effect of denitrogenation and dephosphorization, the removel rate of COD is up to 85～ 93;removel rate of TP is up to 84 and that of TN is up to 82. Keywords modified SBR process of permanent liquid-level pushing flow;domestic sewage; denitrogenation and dephosphorization SBR sequencing batch reactor 工艺又称为“序批 间隙 式活性污泥法” , 是近年来在国内外被广泛应 用的一种污水生物处理技术。 [ 1] SBR工艺的突出特点 就是可以根据反应器中底物的降解情况灵活改变反 应时间 ,从而灵活的控制好氧、缺氧和厌氧的环境条 件,达到除磷脱氮的目的, 因此 SBR已成为较理想的 除磷脱氮工艺而得到广泛应用 [ 2] 。 恒液位推流式改良 SBR 工艺, 在传统 SBR 反应 器的进水端增设一个预反应区 生物选择区 ,结合了 传统 SBR 工艺序批式运行的特点, 但不设滗水装置, 利用进水静压将处理水推出反应池 ,使进水与出水同 步进行,反应池液位恒定 ,减少了总水头损失 [ 3] 。 北京物资学院污水处理站采用恒液位推流式改 良SBR工艺 ,日处理生活污水2 200 t ,其中 500 t 经石 英砂过滤 次氯酸钠消毒处理后用于学院回用,经过 2 年多 的稳 定运 行, 出水 各项 指标 均达 到 国家 GB8978 -1996污水综合排放标准 及 DB11307 -2005 北京水污染排放标准规定的二级限值标准 。 1 概况 北京物资学院污水处理站建于 2006 年, 设计水 量日处理2 200 t , 原水为学院生活污水 , 该站主要构 筑物均为地埋式结构, 采用恒液位推流式改良 SBR 工艺 ,生化池部分出水经过滤 消毒用于学院景观湖 的补水。原水水质见表 1。 表 1 污水站原水水质mg L 项目变化范围均值 ρ COD300～ 500380 ρ BOD5130～ 210180 ρ TN65～ 10080 ρ NH3-N25～ 6040 ρ TP4 . 5～ 7. 55. 9 ρ SS120～ 220165 30 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 2 工艺流程及特点 污水处理工艺流程如图 1所示。 原水格栅调节池 空气 生化池 空气 外排 泥饼外运压滤机污泥贮池 中间水池 过滤 消毒池 NaCl0 中水池回用 图 1 工艺流程 图 2 生化反应池示意图 校园生活污水的水量、水质随时间变化较大, 为 保证后续构筑物的正常运行, 需要对水质 、 水量适当 调节 。为强化均质作用并防止池内积泥 ,在调节池中 设有潜水搅拌器 ,使泥水充分混合 。 污水从调节池经泵进入生化反应池 ,在 4 组平行 池内完成生物降解和泥水分离过程。本工程最大工 艺特点为在传统 SBR 反应池的进水端增加了一个预 反应区 生物选择区 。生物选择区实质上是一个推 流式的预曝气池。选择区中初始 F M 食微比 很 高,菌胶团可以迅速地摄取 、 转化并贮存污水中的大 部分可溶性有机物 [ 4] ,夺取丝状菌的营养源。在后续 的曝气池中 ,丝状菌因缺乏营养而受到抑制 ,从而能 最大限度的抑制污泥膨胀 。 4 组生化反应池交替运行, 单池运行周期为 4 h, 分别为 进水 排水 1 h、曝气 1. 5 h、沉淀 1 h 、排泥 0. 5 h。生化池排水采用固定堰出水, 省去了传统SBR 工艺所用的滗水装置 ,降低了工程造价和日后运行维 护的麻烦, 通过进水泵的开启, 保持生化池的液位恒 定,从而使沉淀后的水溢流排放。生化池液位高度 3 m ,池宽 4. 6 m ,总池长 23. 7 m 见图 2 , 其中生物选 择区长 2. 1 m ,生化池长 宽 4,同时污水由生物选择 区下方洞进入主曝气区, 最大限度减少排水时所受的 进水扰动 。 与传统 SBR 工艺相比, 恒液位推流式改良 SBR 工艺除具有传统 SBR 工艺占地面积少 、耐冲击负 荷 [ 5] 等特点外还具有以下特点 1 采用固定堰恒液位运行 ,省去了造价高、维护 较为繁琐的滗水装置 , 避免了传统 SBR 变水位操作 水头损失大 、 池子容积利用率低的缺点。 2 为泥水分离提供了与传统 SBR 类似的静止沉 淀条件,改善了出水水质 。 3 生化池进水端增设了生物选择区, 使系统选择 出适应废水中有机物降解、絮凝能力更强的微生物, 使活性污泥在选择区中经历一个高负荷的吸附阶段 基质积累 [ 6] ,随后在主反应区经历一个较低负荷的 基质降解阶段, 以完成整个基质降解的全过程 。 4 当主反应区处于沉淀完毕 、 排水状态进行反硝 化时, 连续进入的污水可提供反硝化所需的碳源, 从 而提高脱氮效率 。 5 在 1 h 进 排 水期 , 主反应区为厌氧状态, 在 进水补充碳源的条件下, 聚磷菌有效释磷 ,从而使后 期摄磷完全 ,总磷去除效果较好。 3 运行现象及结果分析 3. 1 生物选择区限制性曝气 运行发现, 生物选择区采用限制性曝气可取得较 好的处理效果 ,一般控制生物选择区 DO ≤ 0. 5 mg L。 这样 ,一方面可使部分难降解的有机物在缺氧状态下 转化为易降解物质 ,提高污染物的去除率 ; 另一方面 可有效防止污泥膨胀 。根据有关资料介绍 菌胶团细 菌在缺氧条件下 ,如有化合态NO - 3存在 ,基质利用率 和硝酸盐还原速率比丝状菌高两个数量级 [ 7] , 因而菌 胶团可以利用化合态的氧降解有机物,而丝状菌则缺 乏这种能力 。 3. 2 DO 变化对脱氮除磷的影响 经长期运行后 , DO 在单周期内变化幅度较大。 厌氧情况下 DO 应控制在0. 3～ 0. 5 mg L ,实现了同步 硝化与反硝化 SND 与除磷的结合 [ 8] 。生化反应池 单周期 , 具体时间分配为 厌氧 排泥及进排水 1. 5 h ,好氧 1. 5 h ,缺氧 沉淀 1 h , 即厌氧 好氧 缺氧 。1 31 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 个周期内主曝气区进水口 DO、TN、TP 及 NH3-N 的质 量浓度变化曲线见图 3 所示 。 图 3 1周期内主曝气区进水口溶解氧、总磷、 总氮和氨氮质量浓度变化曲线 由图 3 可知 ,反应池在进排水期间其仍保持厌氧 状态,DO 值逐渐降低 ,同时进水补充了大量的碳源, 促使水中硝态氮反硝化产生氮气, 从而使硝态氮与总 氮浓度降低。部分有机氮在厌氧条件下氨化 ,为后期 好氧硝化提供条件。在进水的厌氧条件下,污泥部分 释磷 ,故在进水阶段, 进水端总磷有小幅的变化。在 开始曝气时,DO 值明显增加, 好氧情况下氧的供给主 要满足有机物的好氧代谢, 硝化菌利用氧将 NH 4- N 转化成 NO - x- N 去除水中氨态氮 ,同时提供摄磷菌摄 磷过程所需的高氧环境, 此过程氨氮大量硝化 ,总氮、 总磷及氨氮均有较大的下降过程。曝气停止后,反硝 化细菌将好氧期间贮存的碳源释放, 进行 SBR 特有 的贮存性反硝化作用 ,总氮进一步降低。可见 DO 值 控制在较大值 3. 0 mg L 以上 能较好满足 NH3-N 转 化成NO - x- N 去除水中氨态氮 ,同时满足摄磷菌摄磷 过程所需的高氧环境 [ 9] 。沉淀与排泥阶段处于缺氧 状态, 促使硝态氮进一步去除 , 但此阶段由于 DO 值 较低, 同时从生物选择区底部方孔进水 , 污泥层最先 接触到有机物, 释磷条件最为充分 ,总磷浓度最高 。 3. 3 污泥龄 SRT 对脱氮除磷的影响 试运行期间 , 通过调节排泥量来实现不同的泥 龄,以保证脱氮除磷达到最佳效果 ,如图 4 所示 。 图 4 不同污泥龄下TP 、 TN 的去除率 在反应初期 ,污泥中聚磷菌含量较少 ,由于其衰 亡速率较慢 ,在一定时期内延长泥龄, 可以使聚磷菌 有所增加, 使 TP 的去除率先缓缓升高后快速降低。 当泥龄延长至 20 d 后,TP 的去除率不断下降。在泥 龄 15 d 时 ,TN 的去除率较高, 可以达到 72以上。 综合考虑TP 及 TN 的去除效果 , 通过变频污泥泵排 泥,控制污泥龄为 18 d。 4 结论 根据试验运行结果 ,COD、总氮和总磷的年平均 去除效果分别为 92、 82和 83。该工艺的主要 特点 1 采用固定堰恒液位运行, 利用进水造成的静压 差将反应池中上清液推出池外的出水方式,即省去了 造价高且易损坏的滗水器, 又使该好氧生物处理工 艺在基建上具有更大的适应性 ,整个处理设施可以没 入地下而不破坏周围的人工或自然景观 。 2 在进水过程中, 原污水通过配水管均匀地进入 反应池的进水区 ,然后在静态条件下, 通过隔墙底部 的方洞向主反应区扩散, 这个过程在整个池中形成接 近均匀 、 连续的浓度梯度分布, 从而使反应池在时间 上更接近理想的推流式反应器 ,因而具有更大的生化 推动力和抗冲击负荷缓冲能力 。 3 主反应区交替 A O 段 ,分点进水补充的碳源, 满足反硝化脱氮要求 ,总氮去除率可达 82。 参考文献 [ 1] 李圭白, 张杰. 水质工程学[ M] . 北京 中国建筑工业出版社, 2005. 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