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对影响三槽氧化沟工艺除磷效果因素的分析 曹国凭 河北理工大学市政与环境工程系, 唐山 063009 田泽辉 唐山市北郊污水处理厂, 唐山 063001 张树德 河北理工大学市政与环境工程系, 唐山 063009 摘要 通过对唐山市北郊污水处理厂三槽氧化沟工艺分析, 发现污泥浓缩池上清液的回流和无法形成严格厌氧环境 是该工艺除磷效果不佳的主要原因。 文中提出了一些改进途径。 关键词 三槽氧化沟 运行方式 厌氧释磷 好氧吸磷 除磷 1 工程概况 唐山市北郊污水处理厂 , 采用三组三槽式氧化 沟,每组氧化沟由 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ池构成 。设计处理水量 150 000 m 3 d 实际处理水量约为80 000 m3 d , 其中 生活污水占 30, 工业废水占 70, 进水含磷量为 6. 51～ 10. 37 mg L ,处理出水作为发电厂和钢厂的工 业用水。其工艺流程见图 1。 图 1 工艺流程图 2 三槽氧化沟工艺的除磷机理及运行方式 氧化沟是活性污泥法的一种工艺形式 [ 1,2] , 其除 磷也是利用聚磷菌在厌氧条件释放磷和在好氧条件 下过量摄取磷的作用 ,形成富磷污泥随剩余污泥排出 系统外,达到去除废水中磷的目的 。 根据生物除磷原理, 利用三槽氧化沟交替进行好 氧 Ae 和厌氧 An 的操作方式可达到除磷目的。每 组氧化沟采用三池交替进水 , 两侧的 Ⅰ 、Ⅲ池交替作 曝气池和沉淀池 ,中间的 Ⅱ池则一直维持曝气 ,形成 好氧或缺氧状态 。这样, Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ池可交替形成好氧 阶段 Aerobic period 和厌氧阶段 Anaerobic period ,Se 为沉淀阶段。其运行控制过程见图 2。 三槽氧化沟的排泥是在 Ⅰ 、Ⅲ沟的好氧阶段 Aerobic period 进行的 , 排泥量为4 053m 3 d, 含水率 为99. 6。 污泥在浓缩池的水力停留时间为 6. 1 h。浓缩后 图 2 三槽氧化沟系统交替运行过程 污泥的含水率为 98, 浓缩池上清液的回流量为 3 621 m 3 d左右。 3 存在的问题及分析 3. 1 存在问题 唐山北郊污水处理厂氧化沟工艺中各部位含磷 量检测结果见表 1。 表 1 氧化沟工艺中各部位含磷量检测结果mg L 项目进水好氧液泥液上清液出水 DO0～ 0 . 092. 32～ 5 . 371 . 35 ～ 2 . 960 . 14 ～ 1. 272. 81 ～ 4 . 09 TP6 . 51～ 10. 370. 51～ 0 . 970 . 69 ～ 1 . 3215 . 31 ～ 27 . 424. 10 ～ 6 . 62 表中数据取自该厂 4 月份报表 。进水水样取自 总进水口, 好氧液取自氧化沟处于好氧排泥阶段的水 样; 泥液指氧化沟刚刚排出的污泥经滤纸过滤的水 样; 上清液取自浓缩池 ; 出水取自氧化沟处于沉淀出 水阶段的水样。 74 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 从表中检测数据可以看出 ,出水中磷的含量仍未 达到 TP ≤1. 0 mg L 的回用水标准 GB18918 -2002 。 虽经多次调节工况, 仍未取得满意效果 。 3. 2 浓缩池上清液回流对除磷效果的影响 大量的实践证明 ,只有保证聚磷菌在厌氧条件下 有效地释放磷, 才能在好氧条件下充分地吸收磷, 放 磷越充分则吸收磷越多 。从三槽氧化沟处理工艺的 运行模式中可知 , 氧化沟中的污泥经历了多次厌氧、 好氧过程 ,其摄取磷的能力很强。剩余污泥排除是在 好氧阶段中进行的, 所以污泥中的含磷量必然高。然 而,污泥必须经过 6. 1 h 的浓缩过程, 在浓缩池中, 微 生物很快将溶解氧耗尽而进入厌氧环境 ,这样富磷污 泥中的大部分磷又被释放出来 ,只有极少部分磷随污 泥排出系统。释放出的磷随上清液直接回流到污水 处理系统中,造成了处理系统中的磷不断循环 、 积累, 增加了整个系统磷的负荷, 从表 1 可看出, 浓缩池上 清液的磷含量约为进水含量的 2. 5 倍。因此造成该 厂的除磷效果不佳。 3. 3 氧化沟运行中的厌氧环境测试 由生物除磷的机理可知, 在聚磷菌释磷阶段, 应 保持严格的厌氧条件 ,既无分子态氧 ,也没有NO - 3等 化合态氧 [ 3,4] , 在实际运行中应控制 DO 在 0. 2 mg L 以下 。大量的实践证明, 只有保证聚磷菌在厌氧条件 下有效地释放磷 , 才能在好氧条件下充分地吸收磷, 放磷越充分则吸收磷越多 [ 5～ 7] 。 为了解三槽氧化沟的运行问题 ,本研究曾对Ⅰ或 Ⅲ池在厌氧运行时的溶解氧和硝酸盐氮的浓度进行 了测试,测试结果见表 2。 表 2 溶解氧和硝酸盐氮的平均浓度mg L 日期 月日4 . 234 . 264. 285. 105. 12平均值 DO0 . 530 . 770. 710. 500. 750 . 65 NO- 3-N 1 . 751 . 151. 161. 681. 151 . 36 从测试数据可知, 三槽氧化沟在 Ⅰ 、Ⅲ池厌氧运 行时, 池中 DO 平均浓度为 0. 65 mg L ,NO - 3- N 平均浓 度为 1. 36 mg L 。这样就不能形成上述严格的厌氧条 件,影响了聚磷菌的释磷效果, 从而进一步影响其吸 磷能力。 3. 4 沉淀时间对除磷效果的影响 在三槽氧化沟的 1 个运行周期 为 8 h 中, Ⅰ或 Ⅲ池处于沉淀状态的时间长达 5 h, 出水水质的测试 结果见表 3。 表 3 出水水质随沉淀时间的变化mg L 沉淀时间 h CODCr SSDONO - 3-N TP 063. 859. 34. 81. 270. 21 132. 415. 84. 41. 290. 35 229. 24. 83. 41. 140. 23 328. 84. 75. 41. 130. 25 428. 44. 65. 51. 070. 31 526. 74. 65. 80. 980. 33 从表中可以看出 ,出水中磷的含量随着沉淀时间 的延长变化不大 。因此, 可以认为沉淀池的沉淀时间 对氧化沟工艺除磷效果的影响并不明显 。 4 结论 由上面的分析可知, 影响唐山北郊污水处理厂除 磷效果的主要因素 1 污泥在浓缩池中浓缩时间过长 , 导致聚磷菌 厌氧释磷, 从而微生物吸附的磷又回到处理系统中 。 2 不能形成严格的厌氧环境, 影响了聚磷菌的 充分释磷, 从而影响其充分吸磷 。为此 , 提出如下改 进途径。 ①浓缩池上清液和脱水机房的出水集中进 行化学除磷处理。可投加石灰乳液形成溶解度更低 的Ca3 PO42固体, 即可沉淀去除磷 , 亦可达到回收 磷的目的。 ② 将浓缩池改为快速泥水分离工艺。可 采用筛网过滤、离心分离等工艺, 使污泥在处理系统 中不进入厌氧阶段, 就完成泥水分离 。 ③污泥处理采 用直接机械脱水方式 [ 8,9] 。在剩余污泥中投加高效混 凝剂进行混凝, 从而减少浓缩时间, 或直接进行机械 脱水, 达到除磷目的。 ④优化转刷转速 , 找出能维持 厌氧条件的最佳转速组合 ,或使用水下推进器来维持 污泥的悬浮和推动水流混合。 参考文献 1 钱易, 米祥友. 现代废水处理新技术. 北京 中国科学技术出版社, 1993. 7. 2 张自杰. 排水工程 第4 版 . 北京 中国建筑工业出版社, 2000. 6 . 3 许保玖, 龙腾锐. 当代给水与废水处理原理 第 2 版 . 北京 高等教 育出版社,2000. 4 沈耀良, 王宝贞编著. 废水生物处理新技术理论与应用. 北京 中国 环境科学出版社, 2001. 4. 5 王洪臣. 城市污水处理厂运行控制与维护管理. 北京 科学出版社, 1997. 6 郑兴灿. 污水生物除磷系统的动力学研究. 给排水技术动态, 1990. 2 . 7 薛文源. 污水生物除磷脱氮 A2 O 工艺的影响因素和控制条件. 给 排水技术动态,1990. 1. 75 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 8 黄小尤, 梁志斌. 富磷污泥直接机械脱水除磷. 中国环保产业 CEPI, 2001 . 4 40. 9 丁大勇, 陈玉叶. 污泥浓缩、脱水滤液除磷试验研究. 工业水处理, 2004. 24 3 44～ 46 . 作者通讯处 曹国凭 063009 唐山市 河北理工大学市政与环境 工程系 2004- 11-22 收稿 缺氧环境下硫酸盐还原对 反硝化过程影响的特性试验研究 ＊ 魏 华 韩 芸 张晓明 王志盈 西安建筑科技大学环境与市政工程学院, 西安 710055 摘要 对缺氧环境下硫酸盐还原对反硝化脱氮过程影响进行了试验研究。 试验结果表明 和单纯的热力学和动力学 分析不同, 在硫酸盐和硝酸盐同时存在的生物脱氮体系中, 具备着反硝化和硫酸盐还原同时进行的环境条件。缺氧环 境下硫酸盐还原过程影响了反硝化脱氮效果和反硝化历程, 即硫酸盐初始浓度越高, 硝氮的去除率越低, 当硫酸盐浓 度从 0 mg L 增加到2 000 mg L 时, 脱氮效率从 100降低到 81. 4, 脱氮速率从6. 428mg L min 降低到4. 04mg Lmin, 并且发现在硫酸盐影响下的反硝化过程出现了氨氮积累的现象。 本研究结果对富含硫酸盐的有机废水生物处理有指 导意义。 关键词 硫酸盐还原 反硝化历程 氨氮积累 缺氧环境 ＊国家自然基金资助项目 50178059 1 引言 硫酸盐在水中的存在很普遍, 一般的河流水体中 硫酸 根 的浓 度 为 5 ～ 40 mg L 。 有 些湖 泊 可 达 100 mg L 。 工业污水中硫酸盐浓度随着生产过程的不 同而不同, 有时甚至可高达8 000 ～ 10 000 mg L 。城 市污水的硫酸根浓度一般 25 mg L 。处理含高硫酸 盐的有机污水时 , 常采用缺氧 好氧交替环境以实现 同时脱氮的目标 ,在此过程中经常发现反硝化效果降 低的现象 。本研究进行了热力学和动力学分析以及 反应条件分析并在缺氧 好氧交替运行的SBR中进行 了硫酸盐还原对硝酸盐反硝化影响试验研究。初步 探讨和分析了硫酸盐还原对反硝化影响的特点。 2 反应热力学和动力学分析 为了预测在同一体系中 , 缺氧条件下有机物氧 化、 硫酸盐还原以及硝酸盐反硝化能否同时发生, 拟 从反应热力学的角度进行分析 。 碳源物质在缺氧环境中首先被转化为丙酮酸,再 经TCA循环后某部分用于产生细胞物质,部分分解为 CO2和H2O。McCarty 认为 [ 1] 该过程的总能量变化为 ΔGS Δ GP ξ nΔG P C ξ 1 式中 ΔGS 碳源物质经分解代谢转化为细胞物 质的能量变化; ΔGP 由碳源转化为丙酮酸所需的能量 ; ΔGP C 合成细胞所用的能量; ξ 能量损失系数 。 分别以 NO - 3和 SO 2- 4做电子受体时, 所需的碳源 用下式表示 A ΔGS ξ ΔGr 2 ΔGr 1 eq 碳源物质在被氧化过程中释放的能量。 由于合成 1 eq细胞物质所需的碳用于转化为细 胞内的碳及细胞合成过程中所需的能量 ,所以用于合 成的能量占总碳源的比例为 f 0 1 1 A 3 基于上述理论分析,在 NO - 3和 SO 2- 4分别做电子 受体, 乙酸为电子供体时 ,利用上述公式计算的结果 为表 1。 76 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 PROTLAND CEMENTZhou Jia et al 63 Abstract It is presented that alkali activatedslag pavement concrete AASPCismade by activating industrial slag such as steel slag , slag and fly ash etc without any Portland cement as binder and using GGBS gravel and GGBS sand in place of natural gravel and sand as the fine and coarse aggregates. The effect of the proportion of alkali solution on the strength of AASPC is studied. The results show thatwith proper workability the 28 d compressive strength of 44 MPa, bending strength of 8. 3 MPa are obtained. Keywords fly ash, pavement concrete, steel slag , slag and alkali -activated THE EXISTING PROBLEMS OF DETERMINING MICRO -AMMONIA BY NASHI REAGENT COLORIMETRY AND THE SUGGESTIONS ON IMPROVEMENTZhang Surong et al 65 Abstract It is discussed the existing problems of determining micro -ammonia by Nashi reagent colorimetry in the determination of micro- ammonia, it is given the path to lower the s detection limit through reducing the volume of absorbing liquid and adding the sampling volume, and the problem of the overhigh detection limit in the determination of micro -ammonia is solved. Keywords Nashi reagent colorimetry , micro -ammonia, problem and suggestion on improvement APPLICATION OF GRAY RELATIONAL ANALYSIS OF PROMOTING CLEAN PRODUCTION IN ECO-INDUSTRIAL PARKLin Jiquan et al 67 Abstract Clean production is the precondition of construction of an eco-industrial park. Full realization of clean production must be promoted step by step in the exising reconstructive eco -industrial parks. The gray relational analysis was applied in the assessment of promoting clean prouction in an existing reconstructive eco -industrial park. The indicator system and criterion of assessment were set up. The present, medium-term and long term schemeswere respectively set down by the gray relational grade. At the same time, the main problems that restrain the improvement of clean production level of every enterprise were found out by gray relational coefficient. Taking coking enterprises in LongmenIndustry Park for example, the results show that the gray relational grade of No. 4 and No. 9 enterprises exceed 0. 8, in which experiments of carrying out clean production were made, that is to say, they are schemes of promoting clean production at present, and the enterprises are selected in the future, which is the scheme of higher cost for the park. The is a very useful one for assessment of guiding clean production promotion in eco -industrial park with the advantages of uncomplicated principle and reliable results. Keywords clean production promotion, eco -industrial park, gray relational grade and gray relational coefficient APPLICATION OF THE COMBINED TRAPEZOID SPRAY TRAY IN REING SOURWATER STRIPPING COLUMNZhang Wenlin et al 71 Abstract This paper introduces the operational perancesof the combined trapezoid spray tray CTST . In the technical reconstruction of the sour water stripping column for oil refineries, this tray was used instead of F1 float tray in the same column shell. After the technical reconstruction, the treating capacity was increased by more than 80, and the ammonia content of the purified water at the column bottom was lower than 50 mg L. Keywords tray, CTST , stripping column, sour water and technical reconstruction ANALYSIS OF FACTORS AFFECTING PHOSPHORUS REMOVAL EFFICIENCY OF TRIPLE OXIDATION DITCH PROCESSCao Guoping et al 74 Abstract The factor influencing the efficiency of phosphor removal from triple oxidation ditch in Tangshan North Suburb Wastewater Treatment Plant was studied. The result showed that the supernatant reflux from sludge thickener is the main factor causing the low efficiency as well as no anaerobic condition. Some improving processes are also proposed. Keywords triple oxidation ditch, running way, anaerobic phosphorus releasing , aerobic phosphorus absorption and phosphorus removal THE INFLUENCEOFSULFATEREDUCTION ON DENITRIFICATIONUNDER ANOXIC CONDITIONWei Hua et al 76 Abstract It has been conducted an experimental study on the effect of sulfate reduction ondenitrificationunder anoxic condition. The results have demonstrated that the efficiency, the rate and the course of the denitrification processhave been changedby the sulfate reduction process. The efficiency of denitrification decreased from 100 to 81. 4 when the concentration of sulfate was increased. The maximum denitrification rate ranged from 6. 428 mg L min to 4. 04 mg Lmin when the concentration of sulfate solutionwas varied from 0 mg L to 2 000 mg L. Accordingly, the results have shown that the ammonia nitrogen was accumulated during the denitrification process which has been changed by the sulfate reduction process. Keywords sulfate reduction, denitrification stage, ammonium accumulation and anoxic conditions STUDY ONTHE PREPARTION OF MnZn FERRITE CO-PRECIPITATIONPOWDER WITHZn -Mn WASTE DRY BATTERYPeng Changhong et al 80 Abstract Mn -Zn ferrite co -precipitation powder was prepared by the reaction of simultaneous leaching,deep purification and co- 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 5,Oct. , 2005