包埋菌处理微污染水的比较试验.pdf

包埋菌处理微污染水的比较试验 侯帅华 贾宝秋 沈阳建筑大学市政与环境工程学院, 沈阳 110168 摘要 采用包埋曝气流化床与陶粒曝气生物滤池对相同微污染源水进行处理, 比较二者在出水氨氮、亚硝酸氮、 CODMn、浊度的差异 。结果表明, 虽然陶粒曝气生物滤池的去除效果要好于包埋曝气流化床, 但是包埋的出水效果较 好, 而且不需要反冲洗, 一旦激活后便运行稳定。 包埋菌固化技术应用在微污染水处理方面具有较大潜力。 关键词 包埋 陶粒 氨氮 亚硝酸氮 0 引言 20 世纪 70 年代生物预处理工艺越来越广泛用 于城市给水处理中, 成为处理微污染源水的有效手段 之一 。 包埋固化微生物技术可选用优势微生物种群 ,通 过化学或物理方法加以固定, 使微生物在单位空间呈 高密度,以提高处理负荷 ,降低剩余污泥 ,便于处理过 程的控制 ,提高处理过程的稳定性 [ 1] 。包埋固化硝化 技术在污水治理方面已经有了多个工程实例 ,但是在 处理微污染生活饮用水方面国内还没有先例。本试验 选取广州某水厂2007 年 11 月中试生物预处理系统稳 定运行数据,针对包埋曝气流化床对氨氮和亚硝酸的 去除转化进行分析。由于陶粒曝气生物滤池处理微污 染水 ,具有挂膜快,处理效率高, 耐低温, 耐冲击, 耐磨 等诸多特点 [ 2-4] ,得到广泛应用,故将包埋流化床与陶 粒曝气生物滤池对同一源水的处理效果进行比较 。 1 试验设计 1. 1 材料与装置 包埋硝化菌颗粒是由日立公司提供 ,以聚乙二醇 PEG 为载体, 方形尺寸3 mm 3 mm3 mm ,浅棕黄 色,无明显气味, 比水略重, 具有基质通透性好 ,载体 物理强度高和化学稳定性好的优点。包埋硝化菌颗 粒进入反应器之前在低温、低 DO 下存放, 处于惰性 状态 [ 5] 。陶粒直径为 5～ 7 mm ,表面粗糙, 总孔隙率 达75以上 。 包埋曝气流化床为高8 m、内径1 m的圆柱形钢制 反应器 有效容积约为6 m 3 ,反应器内包埋菌颗粒的 体积填充率为 10 以颗粒的堆积体积计 , 空气由 装置底部进入, 形成流化床 ; 陶粒曝气生物滤池为与 包埋曝气流化床相同尺寸的圆柱形钢制反应器,填料 高度为6 m ; 两套装置设定流量均为7 m 3 h ,控制反应 器DO 为4 mg L以上 ,气水比为 0. 6～ 0. 8。 1. 2 试验方法 使用两套装置在相同工况条件下对相同原水进 行处理, 比较出水氨氮 、亚硝酸氮、浊度及 CODMn含 量,分析两套工艺的优缺点。 1. 3 原水水质 试验原水取自广州某自来水厂一废弃取水口。 水温在18～ 23℃,原水水质见表 1。 表 1 原水水质参数 参数值数值范围平均值 pH6 . 5～ 6. 96 . 70 浊度 NTU3. 95～ 21. 85 . 00 总碱度 mgL- 127. 95～ 37. 1032 . 36 氨氮 mgL- 11 . 640～ 4. 0402 . 115 亚硝酸氮 mgL- 10 . 080～ 0. 3400 . 147 2 结果与讨论 2. 1 系统启动 运行初期接入微污染原水 ,包埋曝气流化床 以 下简称包埋 需先对包埋菌进行驯化, 陶粒曝气生物 滤池 以下简称陶粒 需进行挂膜,故 2 套装置的处理 效果都不理想, 出水氨氮仅稍低于原水氨氮含量, 如 图1 所示 。5 d后, 陶粒首先进入稳定运行期 , 出水氨 氮可稳定在0. 5 mg L以下, 包埋在10 d后出水可稳定 在0. 5 mg L左右, 其后可维持稳定运行不需要反冲 洗。第 7 天对陶粒进行了反冲洗 ,生物膜破坏严重, 出水氨氮随之升高 , 至第 13 天才恢复至0. 5 mg L左 右; 第 20 天再次对其进行反冲洗, 由于在维持冲洗强 度不变的情况下冲洗时间缩短为 1 2, 此次对其造成 的影响不大 ,需要5 d使出水氨氮恢复至冲洗前水平 。 13 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 图 1 出水氨氮含量 从启动过程看, 陶粒需要时间要比包埋短 1 2,但 是每次反冲洗都会造成一定影响, 需要时间恢复至稳 定水平 ; 而包埋一旦运行稳定后, 便可以持续稳定运 行,不需要反冲洗。 包埋与陶粒对 DO 变化反应都很敏感 ,第 15～ 16 天分别调低了陶粒与包埋的气水比 ,使出水 DO 低于 平时 1～ 2 mg L , 由图 1 可知 ,第 15～ 16 天陶粒和包 埋的 出 水 氨 氮 分 别 出 现 较 大 幅 度 升 高, 接 近 1. 0 mg L ,待恢复曝气水平后 , 出水氨氮降低 ,且包埋 降低更明显,第 17 天原水氨氮升高情况下 ,出水氨氮 仍可降到0. 5mg L以下 。 2. 2 出水氨氮含量比较 图 2 出水亚硝酸氮含量 如图 1 所示 ,在第 7～ 28 天原水波动不大 ,进水 氨氮含量基本维持在2 mg L左右 。两套系统在稳定 运行后 , 第 5～ 7 天和第 13 ～ 19 天, 陶粒对氨氮去除 效果总体优于包埋; 24 d 后包埋活性进一步激活, 出 水氨氮降至0. 5 mg L以下 ,由于不需要反冲洗, 这种 稳定状态在工况不变的情况下 ,可维持更长时间。另 外,包埋受原水影响的波动幅度要小于陶粒。 2. 3 出水亚硝酸盐含量比较 由图 2 可知 ,前 8 d, 包埋流化床为亚硝酸氮积累 期,第 8 天达到峰值, 随后持续降低, 并随原水波动而 小幅波动 ,23 d 后基本稳定在0. 1 mg L以下 。陶粒在 第5 天达到积累峰值, 第 7 天出水含量降到0. 1 mg L 以下 ,第 8天反冲洗之后小幅升高,9 d 后重新恢复到 0. 1 mg L以下,之后随原水而小幅波动, 但出水亚硝 酸氮始终保持在0. 1 mg L以下, 且第 20 天的小强度 反冲洗并未造成过大影响 。总之, 大体上陶粒对亚硝 酸氮去除效果优于包埋, 但是反冲洗仍会造成一定 影响 。 2. 4 出水 CODMn比较 由图 3可知, 包埋与陶粒对原水中 CODMn有一定 去除作用。第 2 天原水 CODMn为10 mg L时, 包埋可将 其降至5 mg L左右 ,陶粒将其降至3 mg L左右 ; 第 9 天 原水 CODMn升至8 mg L左右时, 二者去除作用都很 弱,这是因为陶粒在经过第8 天的反冲洗后正处于恢 复期, 而包埋也未达到稳定运行期, 处理能力会随原 水水质有较大波动 ; 第 22 天出现包埋出水 CODMn高 于原水, 陶粒出水 CODMn与原水持平的情况, 这可能 由于出水要比原水进入反应器时间晚50 min, 但同时 采样而出现的数据不同步现象 。 总之,受进水 CODMn含量低的影响 , 包埋与陶粒 对CODMn处理效果并不理想 。 图 3 出水CODMn含量 2. 5 出水浊度比较 由图 4可知, 包埋对浊度没有明显的去除作用, 陶粒由于滤料层的过滤作用, 对浊度有相对比较明显 的去除作用 。陶粒的每一次反冲洗会使浊度去除显 著降低,但总体上其出水浊度还是低于原水。 图4 出水浊度 3 结论 综合比较两套系统对氨氮、亚硝酸氮、CODMn和 浊度的去除效果 ,陶粒曝气生物滤池的去除效果要好 于包埋曝气流化床, 但是包埋的出水效果也显示其良 好的处理能力。分析其处理效果差的原因,可能与包 埋颗粒的投加量不足 ,启动初期由于设计缺陷有部分 颗粒跑冒, 及曝气头安放位置较高等有关。另外, 与 陶粒的每次反冲洗都会对处理效果造成冲击相比 ,包 埋一旦被激活, 便可长期保持稳定运行 , 不会有太大 波动 ,并且在耗电量方面也具有优势 ,除此以外,包埋 菌颗粒具有流化特性好, 比重小, 处理池构造简单的 下转第 70 页 14 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 表 1 水解酸化-活性污泥法在最佳工况下处理效果 时间 进水 COD mgL - 1 水解出水 COD mgL- 1 好氧出水 COD mgL- 1 水解 去除 率 好氧 去除 率 11 8601 22625534. 179. 2 21 9821 31225833. 880. 3 32 0161 34326733. 480. 1 42 1041 38226334. 381. 0 51 8971 26024233. 680. 8 3 结论 1 制浆中段废水经水解酸化预处理后 ,废水可 生化性有显著提高。经过预处理的废水 ,虽然有机物 的种类没有减少 , 但是增加了许多小分子的化合物, 这些化合物是水解 、 酸化反应的中间产物 ,说明部分 不溶性有机物经过水解酸化预处理后转变为溶解性 有机物 ,使悬浮性有机物量有所减少, 相应的表现为 废水的可生化性提高了。 2 影响水解酸化的主要因素是水力停留时间, 温度、pH 值也有影响 ,废水可以不稀释直接进入, 在 本试验条件下, 最佳水力停留时间为10 h, 温度为 35 ℃,pH 值在进水时控制在 7 左右 ; 影响好氧活性 污泥段的主要因素有曝气时间、温度 、pH 、曝气强度 等,在本试验条件下, 曝气时间为12 h, DO 4 mg L ,pH 值为 7. 5左右, 温度37 ℃。 3 用水解酸化-活性污泥法来处理制浆中段废 水在技术上是可行的 ,在水温低于40 ℃ 时 ,进水 COD 质量浓度为2 200 mg L左右 , 保持总的水力停留时间 在22 h左右,出水质量浓度为280 mg L左右 ,其中水解 酸化段 COD去除率为34左右, 活性污泥段 COD 去 除率为 80 左右 。但是当温度高于40 ℃时, 微生物 活性减弱甚至死亡 ,污泥凝聚性变差, 造成大量污泥 流失, 废水中有机物去除率下降, 整体工艺中段废水 中的 COD 去除率仅为 55左右 , 出水达不到水质 要求 。 参考文献 [ 1] 国家环境保护总局科技标准司. 草浆造纸工业废水污染防治技 术指南. 北京 中国环境科学出版社,2001 6 -8 [ 2] Weiland P, Rozzi A . The start-up, operation and monitoring of high - race anaerobic treatment systems discusser  s report. Wat. Sci. Tech, 1991,24 8 257 -277 [ 3] 陆正禹. UASB 反应器常温下处理啤酒废水的生产性启动研究. 中国给水排水, 1995, 11 3 9 [ 4] 张自杰. 排水工程. 北京 中国建筑工业出版社, 2001 106 -107 [ 5] 张希衡. 废水厌氧生物处理工程. 北京 中国环境科学出版社, 1996 383 -390 作者通信处 章北平 430074 湖北武汉市 华中科技大学环境科 学与工程学院 E -mail bpzhangpro 163. com 2007- 12-26 收稿 上接第 14页 优点 ,其优越性远比曝气生物滤池好 。总之 ,包埋菌 固化技术在处理微污染水方面显示出了良好的潜力。 参考文献 [ 1] 王建龙. 生物固定化技术与水污染控制. 北京 科学出版社, 2002 [ 2] 王文兵, 陆少鸣, 易慧, 等. 曝气生物滤池预处理微污染源水的 中试研究. 水处理技术, 2007, 33 3 49 [ 3] 桑军强, 王占生. 低温条件下生物陶粒反应器运行特性研究. 环境科学, 2003, 24 2 112 -115 [ 4] 江萍, 胡九成. 国产轻质球型陶粒用于曝气生物滤池的研究. 环境科学学报, 2002, 22 4 459 -464 [ 5] 陈娅洁, 姚涛, 李至荣, 等. 包埋固定化硝化菌在不同 DO 下的 硝化规律研究. 环境科学与技术, 2006,29 5 26 作者通信处 侯帅华 213012 江苏省常州市龙江中路 86 号 东芝 变压器有限公司油箱部 E -mail houshuaihua163. com 2007- 12-14 收稿 70 环 境 工 程 2008年 12 月第 26卷第 6 期 STUDY ON ULTRASONIC DISINTEGRATION OF EXCESS SLUDGE FOR IMPROVING ITS BIO- GAS YIELD PERANCE OF TWO-PHASE ANAEROBIC DIGESTION Wu Chunde Shi Jihang7 Abstract A study was done on ultrasonic disintegration of excess sludge from a sewage treatment plant. The results indicated that soluble chemical oxygen demand was significantly increased, the removal rate of volatile solid, net bio -gas production and the rate of bio -gas production were also increased, and moreover the content of methane was increased, thusbio -gas yield perance was improved. The main factors affecting ultrasonic disintegration were sound energy density and disintegration time, and the secondary factor was ultrasound frequency. Keywords excess sludge two -phase anaerobic digestion ultrasonic disintegration methane EXPERIMENT ON OPERATIONAL PERANCE OF BIOLOGICAL SAND FILTER AT LAW TEMPERATURESu Chengyuan Zhang Jiankun Li Simin et al 10 Abstract The removal rates of organic matters and NH 4-N by a biological sand filterwere studied and the changes in biomass and microbi- al activity in the filter were analyzed at law temperature.It applied AHM for analyzing influencing factors.The removal rates of NH 4-N and CODMnwere 51 . 31 to 66. 35and 9. 18 to 16. 04 separately in biological sand filter at 5. 2℃to 10. 2℃. Microbial activity was 0. 029～ 0. 055mg hg. The biomassandmicrobial activity were decreasedby 17. 33 and56. 72when the water temperature fell down from 12. 7℃ to 5. 2℃. It applied AHM for analyzing influencing factors. The results showed thatthe temperature, substrate concentration and filter velocity were the important factors. Their weights were 0 . 318, 0. 270 and 0. 118, respectively. Keywords biological sand filter law temperature biomass microbial activity AHM THE COMPARATIVE TEST OF TREATMENT OF SLIGHTLY POLLUTED RAW WATER BY IM - MOBILIZED NITROBACTERIAHou Shuaihua Jia Baoqiu 13 Abstract A slightly polluted raw water was treated separately by immobilized nitrobacteria pellets in airlift loop reactor and bio-ceramicite reactor.It was compared the difference of their effluent inNH 4-N, NO - 2-N, CODMnand turbidity . The result showed that the bio -ceramicite re - actor s removal effect was better than that of immobilized nitrobacteria pellets in airlift loop reactor, the difference was very small. Further more, the immobilized nitrobacteria pellets in airlift loop reactor didn t need to be back washed and could run smoothly once it was activated. Immobi- lized nitrobacteria in the treatment of slightly polluted raw water has great potential. Keywords immobilized nitrobacteria ceramicite ammonia -nitrogen nitrous acid nitrogen INVESTIGATION ON THE RELATION BETWEEN CAVITATION NUMBER AND REYNOLDS NUMBER IN HYDRODYNAMIC CAVITATIONWang Huimin Sun Sanxiang 15 Abstract The orifice plates with different thickness, various holes and sizes were used as hydrodynamic cavitation generator to study the degradation effect of Rhodamine B solution. The relation between the cavitation number and the Reynolds number was set up and the experiment result was coned with that of the dimensional analysis. Keywords hydrodynamic cavitation cavitation number Reynolds number dimensional analysis TREATMENT OF PRINTING AND DYEING WASTEWATER WITHMULTIPLE MICROORGANISM Cheng Binbin Lin Bo 17 Abstract Three strains of bacterium with high flocculating rate and degradating rate were isolated from the sludge of printing and dyeing wastewater s outfall. And then the 3 strains were compounded, which was called JFFH-124. The experiments showed that JFFH-124 had higher flocculating rate and COD degradating rate. The chroma of printing dyeing wastewater was reduced from 150 to 23, the removal rate of chroma was 84. 5, and the wastewater s COD was reduced from 530 mg L to 96mg L, the removal rate of COD was 81. 9, after flocculation and deg - radation of the wastewater with JFFH -124. Keywords multiple strain microbial flocculants degradation printing dyeing wastewater TREATMENT OF BREWERY WASTEWATER BY EXTERNAL CIRCULATING ANAEROBIC TECHNIQUEHan Hongjun Yang Hua Zhao Jin et al 20 Abstract A technical rewasdone on a brewery wastewater treatment using the external circulating anaerobic -contact oxidation process. The operating result showed that the removal rates of COD, BOD andSSwere 97. 8, 99. 3 and 98. 9 respectively. The effluent couldmeet the requirements of“ Beer Industry Wastewater Discharge Standard” GB19821 -2005, and the system could run steadily and reliably. Keywords brewery wastewater external circulating anaerobic process technical re A SUMMARY OF DESIGN FOR CAST PROCESS SEWAGE TREATMENT PLANT Lin Yingzi Chen Lijun Liu Haichen et al 22 Abstract In view of a mixed sewage with high load and small volume, the designof a sewage treatment plant uses the hydrolysis -acidifica - tion andthe CAST series sewage treatment system. Throughtechnological designof various units, introduction to the arrangement of equipment and the operation data analysis, it is summarized the process characteristics and experience in technological design. Keywords sewage treatment plant hydrolysis -acidification CAST design 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 6,December,2008