污泥龄对A~2_O工艺脱氮除磷效果的影响.pdf

污泥龄对 A 2 O 工艺脱氮除磷效果的影响＊ 王建龙 彭永臻 王淑莹 北京工业大学水环境恢复重点试验室, 北京 100022 摘要 污泥龄 SRT 作为活性污泥法设计与运行的参数已显示出比其它参数更加重要。 试验以实际生活污水为对 象, 研究 SRT 分别为 5、10、15、20、25、30 d 时, 系统 CODCr、NH 4-N、TN、PO 3 - 4-P 的去除率以及污泥特性的变化, 试验期间 其它运行参数保持不变。 试验结果表明 SRT15 d 时系统总体脱氮除磷效果最好, 此时 CODCr、NH 4-N、TN、PO 3 - 4 -P 去 除率分别为 93、98、81、82, 并对 SRT15 d 时系统中氮磷的浓度变化曲线进行分析。 关键词 污泥龄 A2 O 工艺 脱氮 除磷 ＊国家自然科学基金、地区 国际 重大合作项目 50521140075 ; 北京 市科委国际重大合作项目; 北京市“创新团队”项目 0 引言 污泥龄 sludge age 又称固体 或污泥 停留时间 solids sludge retention time ,SRT 或细菌平均停留时间 mean cell residence time ,MCRT ,在工程上一般以SRT 表示 。活性污泥的泥龄反映了活性污泥系统中微生 物的生长状态、生长条件 、 世代期等一系列基本特性; 且对活性污泥系统的运行状况如出水水质、产泥量、 需氧量都有重大影响 [ 1 -4] 。活性污泥泥龄设计法与常 用的有机负荷设计法相比 ,该法更进一步从生物自身 生长特性反映生物降解过程, 接近生物处理的本质, 反映了有机物的降解及污泥的增长之间的关系,因而 设计更加合理。同时运用泥龄法进行活性污泥系统 控制 , 更加方便, 管理有效 [ 5] 。在串联的 CSTR 反应 器中 ,每一个反应器单元中限制微生物生长的营养物 质不同,其中的微生物比增长速率各不相同 微生物 比增长速率是单位时间生成的污泥量除以污泥总 量 。在稳定状态下 , 污泥的排放量与污泥的净生成 量相等,所以,SRT 与系统微生物的平均净生长速率 成反比,故在串联的 CSRT 反应器中 ,SRT 可反映系统 中微生物的平均净增长速率, 即不同的 SRT 对应着 不同的优势微生物。对生物除磷脱氮系统,SRT 的选 择直接影响处理系统的硝化、反硝化和除磷能力, 以 及处理系统污泥的特性, 因此一些学者认为 SRT 是 活性 污 泥法 生 物除 磷脱 氮 系统 最重 要 的工 艺 参数 [ 6,7] 。 而目前关于污泥龄对去除有机物的影响却很少 报道, 在工程设计时常常采用理论值, 结果导致污水 处理系统运行效率低下 。本试验以实际生活污水为 处理对象, 采用 A 2 O 工艺, 研究了不同污泥龄条件下 系统 CODCr、 NH 4-N、 TN、 PO 3- 4-P 去除率的变化, 并对 试验最佳污泥龄条件下系统有机物浓度变化曲线进 行了分析。 1 试验材料与方法 1. 1 试验装置与运行条件 A 2 O 系统试验装置见图 1。装置用有机玻璃制 作,合建式推流反应器由 8 个隔室组成, 其中第 1 隔 1水箱; 2预缺氧区; 3厌氧区; 4缺氧区; 5好氧区; 6二沉池; 7曝气器; 8气体流量计; 9搅拌器; 10计量泵。 图1 试验装置 室为预缺氧区, 第 2 隔室为厌氧区, 第 3、4 隔室为缺 氧区 , 后 4 个隔室为好氧区 。反应器有效容积为 52 L,其中预缺氧区∶ 厌氧区∶ 缺氧区∶ 好氧区体积比 为1∶ 1. 5∶ 2. 5∶ 5。二沉池采用竖流式。体积为 22 L。 二沉池回流污泥进入预缺氧区 ,内循环混合液由好氧 区最后隔室回流到缺氧区第 1隔室。试验进水 、 回流 污泥和硝化液回流流量采用蠕动泵控制, 预缺氧区、 厌氧区和缺氧区内安装搅拌器。温度由温控仪控制 在 23 1 ℃, 试验正常运行条件如下 进水量为 156 L d,相应HRT 为 8 h ,好氧区 DO 浓度设定在 2～ 3 mg L, 污泥回流比为 0. 5,内循环回流比为 2。 16 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 1. 2 试验水质 试验采用学校居住小区生活污水为水源 ,通过加 自来水稀释或投加醋酸钠、 KH2PO4、 NH4Cl ,调节进水 C 、 N 、 P 浓度,试验期间源水水质见表 1。 表 1 试验水水质 平均值 温度 ℃ CODCr mg L- 1 NH 4 - N mgL- 1 TN mgL- 1 PO3 - 4 -P mgL- 1 SS mgL- 1 pH 23350506011407. 35 2 试验结果与讨论 2. 1 污泥龄对去除有机物的影响 2. 1. 1 不同污泥龄条件下有机物去除率 不同污泥龄条件下 CODCr、 NH 4- N、 TN、 PO 3- 4- P 去 除率变化如图 2 所示, 在试验条件下 CODCr去除率均 超过 70,当 SRT 10 d 时 ,CODCr去除率超过 90。 当SRT 15 d 时, 系统 NH 4- N、 TN 去除率最高分别为 98、 81, 当SRT 15 d时 ,NH 4-N、 TN 去除率降低, 当SRT 30 d时 ,NH 4-N 去除率降至 87,TN 去除率 降至 45. 6,主要是因为当 SRT 15 d 时, 系统中污 泥浓度升高 ,负荷降低,碳源不足抑制了硝化 反硝化 细菌的生长, 故 NH 4- N、TN 去除率降低 。当 SRT 10 d时,PO 3- 4-P 去除率最高为 84, 随着 SRT 的增加 , PO 3- 4-P 去除率降低, 当 SRT 30 d 时, PO 3- 4-P 去除率 降至40. 5。通过以上不同SRT 条件下 ,系统中有机 物去除率的变化分析得出 ,当SRT 15 d 时,NH 4- N、 TN 去除率最大, 同时 CODCr、 PO 3- 4-P 也接近最大值, 分别 为92、 82,系统总体污染物去除效果最好。 图 2 不同污泥龄条件下有机物去除率 2. 1. 2 不同污泥龄条件下系统出水水质 不同污泥龄条件下系统出水水质如图 3 所示 ,试 验条件下出水 CODCr浓度均低于 70 mg L, 当 SRT 20 d时, 系统出水 CODCr浓度最低为 33 mg L, 当SRT 5 d 时,系统出水CODCr浓度最高为67mg L, 从图中可 看出, 要保证系统出水 CODCr浓度 20 d 时,MLSS 增速减慢, 系统中污泥浓度趋于恒定。SVI 是影响系 统出水水质和表征污泥特性的重要参数 , 当 SVI 5 d 时 ,随着 SRT 的 增加, 系统MLSS 和 SVI 逐渐增加 , 当 SRT 30 d 时, 系统 MLSS 、SVI 分别达到3 700 mg L 、124 mL g , 当 SRT 15 d时 , SVI 为 55 mL g 略 高 于 其 最 小 值 51 mL g ,但此时系统污泥浓度较高为2 500 mg L, 出水中有机物浓度较低。因此,SRT 15 d 时系统污 泥特性最好 。 3 在试验最佳污泥龄条件下 SRT 15 d ,系统 CODCr、NH 4-N、TN、PO 3- 4-P 去 除 率 分 别为 93、 98、 81、82, 出水 CODCr、 NH 4- N 、TN、PO 3- 4- P 浓 度分别为 40、0. 5、 5. 3、0. 9 mg L 。出水水质优于城 市污水二级排放标准 。 参考文献 [ 1] Henze,M . 污水生物与化学处理技术. 北京 中国建筑工业出版 社, 2000. [ 2] 张自杰, 彭永臻. 对现行污泥龄定义的质疑及对它的修正建议. 环境科学, 1998, 5 5 70 -73. [ 3] llgi Karapinar Kapadan, Rukiye Ozturk. Effect of operating parameters on color and COD removal perance of SBR Sludge age and initial dyestuff concentration. Journal of Hazardous Materials. 2005, 123 217 -222. [ 4] A. Cakici,M. Bayramoglu. An Approach Controlling Sludge age in the Activiated Process. Wat. Res. , 1995, 29 4 1093-1097. [ 5] M. A. Rodrigo , A . Seco , J. M . Penya -roja . Influence of Sludge Age on Enhanced Phosphorus Removal in Biological Systems. Wat. Sci. Teh. , 1996,34 2 41 -48. [ 6] 周海东, 刘勤亚, 张业健. 泥龄应用中有关问题的探讨. 污染防 治技术, 2003, 13 6 13 -15. [ 7] 许劲, 孙俊贻. 生物除磷脱氮系统工程设计中的污泥龄. 重庆建 筑大学学报, 2005, 27 5 83-86. [ 8] Fikret Kargi, AhmetUygur. Nutrientremovalperance ofa sequencing batch reactor as a function of the sludge age . Enzyme and Microbial Technology , 2002, 31 842-847. 作者通讯处 彭永臻 100022 北京市朝阳区平乐园 100 号 北京工 业大学环境与能源工程学院 电话 010 67392627 E -mail pyz bjut. edu. cn 2006- 06-30 收稿 简讯北京发电能源结构调整 2006年 12 月 26日 北京市“十一五”时期电力发展规划 以下简称规划 出台 , 2010 年, 北京将初步建立以煤、气发电为 主, 新能源和可再生能源发电等为补充的多元化电源结构, 新能源和可再生能源发电比例力争达到 6以上。 规划具体透露 ,“十一五”期间, 北京将加大燃气电厂以及新能源和可再生能源发电厂的建设, 调整和优化电源结构, 与 2005年底相比,“ 十一五”末期燃煤电厂发电装机比例降低到 41. 68, 新能源和可再生能源电厂发电装机比例提高 6. 25。 另外, 北京市新增电源以在市区外围建设的天然气调峰电厂和抽水蓄能电厂为主, 所以按照规划要求, 到 2010年, 在北京 市发电的各类装机比重中, 天然气比重由 2005年的零占比增至 28. 22。 之所以有这样的变化,规划解释说, 未来一段时间内, 北京地区发电用煤虽然能够得到保证, 但燃煤对环境影响大, 不适于 在北京建设普通燃煤厂。 而天然气虽然资源稀缺, 且价格昂贵, 发电成本高, 可采取“ 总量控制、适度发展”的原则建设一定数量 的燃气电厂。 预计 2010年, 北京天然气供给总量在 70 亿 m3, 北京发电用气将控制在 20 亿 m3左右。 摘自〈北京商报〉 18 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 STUDY ON PERANCE OF TREATING POLLUTED RIVER WATER IN SEEPAGE BIOLOGICAL BEDLin Yanqing He Miao Hu Hongying et al7 Abstract The seepage biological bed SBBis the advisable technique for the treatment of heavily polluted water in small -river, and has good prospect in the application of the polluted river management in the north of China. The poor operation perance inwinter due to low water temperature, is one of main difficulties that affecting polluted river water treatment in the north of China. Based on the field pilot-scale experiment for the whole year, the effect of water temperature on polluted river water treatment by SBB is studied. The study shows that SBB has a good effect of removing CODCr, NH3-N and turbidity in river water; the removal rate and loaging are affected greatly by water temperature. Keywords seepage biological bed, polluted river water treatment, water temperature and operation perance THE EXPERIMENT ON INFLUENCE OF DENSITY FLOW ON COAGULATING PRECIPITATION IN THE SEDIMENTARY BASINZhanYong DongJieshuang Zhu Xuedan 10 Abstract Density flow is extremely unfavourable to the precipitation process in horizontal -flow sedimentation basin, in order to raise precipitation effect, forestall the influence of density flow onflocculation basin, reasons for ing the density flow andthe characteristicsof density flow movement are discussed. Test results show that controlling the stability of the pattern of flow is the main measure to control the density flow in the sedimentary basin. Keywords density flow, pattern of flow, sedimentation basin and coagulating precipitation PILOT-SCALE TEST OF SIMULTANEOUS NITRIFICATION AND DENITRIFICATION SNDOF AN INTEGRATED MEMBRANE BIOREACTORLiu Jiangfeng Wang Zhiwei Wu Zhichao et al 13 Abstract The integratedflat plate MBR was operated at membrane flux 25. 2～ 25. 7 L m2hfor 112 dayswithMLSS concentration 19～ 20 g L. During the operation,MBRwas not cleaned physically or chemically except normal aeration which was used to scour membrane surface. The effectof DO concentration on simultaneous nitrification anddenitrification SNDin the MBR was investigated. Test results indicated that there was a good SND effect in MBR; and SND effectwas not affected by temperature variations in range of 18～ 12 ℃. Keywords integrated membrane bioreactor, flat plate membrane, simultaneous nitrification denitrification and wastewater treatment NITROGEN AND PHOSPHORUS REMOVAL PERANCE OF A2 O PROGESS AS A FUNCTION OF THE SLUDGE AGEWang Jianlong Peng Yongzhen Wang Shuying 16 Abstract Sludge Retention Time SRT, which was an important parameter in activated sludge process design and operation, has shown more effect than other parameters. CODCr, nitrogen NH 4-N, TNand phosphate PO 3 - 4-P removal from sewage by anaerobic -anoxic -oxic A 2 O processwere studied at different SR T ,which were 5, 10, 15, 20, 25 and 30 d, respectively . During experiment other parameters kept constant. The result shown that a sludge age of 15 days was found to be optimal resulting in maximum organic substances removal efficiencies, during which the removal rate of CODCr, NH 4-N, TN and PO 3 - 4 -P was 93, 98, 81and 82, respectively , at the same time the profiles of organic substances concentration in A2 O processwere also analyzed. Keywords sludge retention time, A2 O process, nitrogen removal and phosphate removal A RELATION BETWEEN BLASTING AERATION PERANCE AND SUBMERSION DEPTH OF AERATORFeng Junsheng Wan Yushan 19 Abstract Using resemblance principle, a mathematical model was established of aerator clear water aeration perance and aerator with the immersion depth in operating ,which provides the dependable parameters for scientifically estimating aeration perance and design of aeration technique. Keywords resemblance principle, aeration perance and math model DESIGNAND COMMISSIONING OF COSMETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM Wang Wei Wang Xiaojun Zhou Xiangwu 21 Abstract The high concentration cosmetic wastewater can be treated by means of hydrolytic acidification-biological contacting oxidation system, and biological aeratedfilter BAFfor advanced treatment, so that the removal rate can be improved. Through the operation of thisproject, the CODCrof effluent can fall below 80 mg L from about 4 000mg L of influent, and BOD5of effluent can fall below 20 mg L from about 1 100mg L of influent, and also the removal rate can both reach 98. Quality of effluent is up to the integrated wastewater discharge standard of Guangzhou GB4437 -90. It is indicated by the plant operation of this project for a long time that this process has a high efficiency of treatment with a stable water quality of the effluent. Keywords consmetic, wastewater treatment, hydrolytic acidification, biological contacting oxidation and biological aerated filter 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 1,Feb. , 2007