新型一体化3R生物反应器的设计.pdf

经 验 交 流 新型一体化 3R 生物反应器的设计 侯 莉 周集体 张秀红 张大伟 大连理工大学环境与生命学院, 大连 116023 摘要 对新型一体化 3R carbon, nitrogen and phosphorus removal 生物反应器进行介绍, 包括其结构构造、同步生物脱碳 脱氮除磷机理及其运行方式。 对该新型污水处理工艺所具有的独特优势进行了阐述并对反应器的设计计算进行了探 讨, 为该新型反应器的工业化应用提供参考。 关键词 一体化生物反应器 污水处理 脱氮 除磷 反应器设计 0 引言 新型一体化 3R carbon, nitrogen and phosphorus removal 生物反应器。通过实验室小试模型研究, 在 适宜运行条件下 ,该反应器可实现同步脱碳、脱氮 、 除 磷,出水水质好 [ 1-4] 。如与膜处理工艺联用 ,可使出水 达到回用水标准 。 1 反应器构造 该反应器可以看作 A 2 O 工艺与 SBBR 工艺的有 机组合。反应器分为好氧 、 兼氧、 缺氧三区,用可控制 开合度的百叶窗分开 ,三区采用固定纤维填料 。在反 应器内部不同的区域培养不同的细菌, 硝化细菌主要 生长于好氧区, 反硝化聚磷菌主要生长于缺氧区和缓 冲区 。在好氧区填料下方布置曝气管路 ,通过曝气动 力循环推动反应液在不同的区域循环流动,从而实现 脱碳 、 脱氮和除磷。其结构见图1 。 在反应器的不同区域安装在线检测设备 ,对在各 个区域的溶解氧 、 氧化还原电位、 酸碱度 、 化学耗氧量 及其他污染指标进行监控 ,这些检测信号反馈到给氧 量控制器 ,百叶窗等调节机构以满足各个区域的操作 条件 ,使各种反应在最佳条件下运行。 图 1 反应器结构示意图 剩余污泥 生物脱磷污泥 将汇集在三角型集泥 斗,经过自然挤压浓缩后进入到特殊的变矩螺旋脱水 机脱水后外运。 2 反应器运行方式及处理效果 3R 反应器在连续运行条件下, 不能有效地脱除 磷污染 。分析原因, 主要是反应器在连续运行条件 下,内部细菌不经历厌氧 好氧循环过程所以不能实 现强化除磷的工艺过程 。所以改变操作方式为序批 式,以便实现生物强化除磷的过程。由实验确定其运 行周期为24 h ,其中进水1 h, 厌氧6 h ,好 兼氧17 h ,排 水1 h 与进水同时 。 运行过程中 , 曝气阶段结束后, 即开始进水 , 此 时,反应池中上层清液由于进水产生的静压差不断地 被推出池外 。这样, 反应池中始终维持液位恒定。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, 可省却造价高且易损坏的滗水器, 又使 3R 生物处理工艺在基建上降低成本。在进水过程中 ,原 污水通过配水渠均匀地进入反应池的缺氧区 ,然后在 静态条件下 ,通过百叶窗挡板 相当于导流缝 向缓冲 区、 好氧区扩散 。进水流量不同时, 出水水质突变发 生的时间也不同。这个突变从宏观上反映了在本反 应器中不同流量时原水在反应池中扩散到出水口所 需的时间, 这个时间除了由进水流量决定外 ,还受反 应池长宽比 、 长深比及百叶窗缝宽度的影响 ,需进一 步研究。 3R 反应器在以24 h为周期的序批式运行条件 下,能有效脱除有机污染物、 脱氮、 除磷。当水力停留 时间为24 h左右时 , 进水 CODCr为300 mg L左右时, 出 水的 CODCr可以降低到13 mg L左右, CODCr的去除率 可以达到 95左右; 进水的氨氮为118. 7 mg L时, 出 水的氨氮浓度为 4～ 30 mg L ,出水的亚硝酸盐氮浓度 为3. 1 ～ 6. 7 mg L , 出水的硝酸盐氮浓度为 3. 9 ～ 8. 4 mg L ,氨氮的去除率达到 90以上 ; 进水的磷酸 85 环 境 工 程 2007年 6 月第25 卷第3 期 盐浓度为10. 5 mg L左右时, 出水的磷酸盐浓度在 2. 7 mg L左右,磷酸盐去除率平均为 73. 8。 3 反应器特点 1 高效性 。该反应器采用固定生物膜法, 提高 了单位容积的微生物量, 有利于减小池容 ,减小占地 面积。可承受较高的有机容积负荷 ,处理效率高, 脱 氮、 除磷能力强 。有较强的抗冲击能力 。污泥产量低 且沉降性能好。 2 节能性。常规生化处理的给氧设备主要功能 是供氧 ,动力消耗占污水处理总动力消耗的 30～ 40,在此过程中仅利用了氧而忽略了空气的动力, 而该反应器仅靠给氧动力完成反应器内水的回流过 程,充分利用该动力完成水处理过程中必须的水力循 环,使常规给氧过程的动力效率不仅体现在氧传递效 率上, 而且体现在推动液体回流上, 特别是将通过自 动控制系统达到为生物脱氮目标而有序的液体回流, 从而减少了动力消耗 。 3 低投资。将脱除不同污染物 不同反应条件 的过程组合在一个单体设备中完成 ,设备紧凑 ,占地 面积小,一次性投资减少。省却了许多回流设备, 降 低了设备投资费用。 4 低成本。动力消耗降低后电费减少。精简设 备后设备维修费减少。 自动化控制使人工操作费 减少 。 5 智能化。诸多参数的自动监测与反馈控制使 各个反应过程都在相应的区域 , 相应的最佳条件, 相 对稳定的运行。 6 操作管理方便。处理过程本身简化, 自动监 测水平较高,人工操作的失误等可以降到最小 。 7 出水回用灵活。该工艺可与微滤 、超滤 、纳 滤、 反渗透等膜处理工艺联用, 为设备设置多个出水 口,使排水有多种途径。根据需要随时调整回用水处 理量及处理方式 ,以满足各类用户的需要。 4 反应器设计实例 在工程应用中 3R 反应器可采用钢筋混凝土构 造。其设计的主要内容是主反应器池体结构设计及 曝气系统计算 [ 5 -7] 。以处理量24 000 m 3 d为例 , 进水 水质如下 CODCr浓度400 mg L , 氨氮浓度120 mg L, 磷 酸盐浓度10 mg L。出水达标排放 。 设置 24个独立序批式工作的反应器以实现处理 工艺整体连续进水出水 。每个反应器长32 m , 宽 7. 5 m ,高4. 5 m, 用百叶窗分割成缺氧区 、缓冲区、好 氧区, 在 3 区中设置弹性纤维填料 ,每个反应器需填 充体积为720 m 3 。填料密度1 020 kg m 3 , 填料比表面 积1 598. 4 m 2 m3 , 单位长度填料表面积0. 203 m 2 m, 单位长 度填 料体 积 1. 27 10 - 4 m 3 m , 填充 密度 2 472 m 2 m3 。 进水方式采用由进水管连接配水渠, 一根干管, 24 根支管, 来水由进水管进入到配水渠内, 通过设在 配水廊道的潜孔流到反应器内 , 配水渠与反应器同 深,长7. 5 m ,宽1 m 。出水采用矩形非淹没薄壁溢流 堰,堰宽等于反应器宽。 反应器采用污泥斗排泥, 宜采用方斗 ,污泥井坡 度30 ,重力排泥。污泥斗上部边长为7. 5 m, 下部边 长为0. 5 m ,污泥斗高度为2. 02 m 。 采用鼓风曝气供氧, 每个反应器所需空气量为 18 000 m 3 d, 曝气强度为8. 33 m3 hm2 。 在相邻的 2 个反应器的隔墙上设1 根干管, 共12 根干管。在每 根干管上设 4 对配气竖管, 共 8条配气竖管。全反应 器共设 96 条配 气竖 管。 每根 竖管 的供 气 量为 187. 5 m 3 h。在好氧区填料下方布置曝气管路, 选用 网状膜空气扩散装置, 以距池底0. 3 m为宜。因为涉 及生物脱碳 、 脱氮过程 , 故还需校核供氧量是否满足 需求量, 正常条件下均可满足需要, 设计氧效率为 10左右 。 固定资产估算 [ 8] 为 81. 71 万元, 处理成本 [ 9] 估算 为0. 25 元 m 3 。 5 结语 该反应器还处于实验室试验完善阶段,还需要在 实践中对其主体结构 、 运行方式、 技术参数、 联用技术 及其工业化设计中涉及到的相关问题进行深入研究, 以充分发挥该反应器的优良性能。 参考文献 [ 1] 姜苏, 周集体, 郭海燕等. 一体化A O 生物膜反应器脱氮特性研 究. 环境科学与技术, 2005, 28 2 71 -73. [ 2] 姜苏, 周集体, 郭海燕等. 一体化 A O 生物膜法处理生活污水. 中国给水排水, 2004, 20 5 56-58. [ 3] 郭海燕, 周集体, 姜苏等. 一体化生物膜反应器处理生活污水试 验研究. 环境污染与防治, 2004, 26 6 437 -440. [ 4] 张志勇. 气动内循环反应器及反硝化除磷特性研究. 大连理工 大学博士学位论文, 2006. [ 5] 中国市政工程西北设计院. 给水排水设计手册第五册城市排 水. 北京 中国建筑工业出版社,1986 313 -315, 415. [ 6] 尹士君, 李亚峰等. 水处理构筑物设计与计算. 北京 化学工业 出版社环境科学与工程出版中心,2004 321 -322, 338 -341, 307. [ 7] 张自杰. 排水工程下册. 北京 中国建筑工业出版社, 1996 311. 86 环 境 工 程 2007年 6 月第25 卷第3 期 [ 8] 刘俊良, 石心刚. 给水排水工程技术经济实例分析与应用. 北 京 化学工业出版社环境科学与工程出版中心, 2004 227. [ 9] 王利平. 水工程概预算与技术经济评价. 北京 化学工业出版社 环境科学与工程出版中心, 2004 164. 作者通讯处 侯莉 116023 辽宁省大连市甘井子区凌工路 2号 大 连理工大学 环境与生命学院环境楼 501室 电话 0411 83018307; 0411 84706251; 0411 84706252 E -mail houli0623163. com 2006- 08-29 收稿 棉浆黑液生物处理工程改造及运行 李芙蓉 缪礼鸿 武汉工业学院, 武汉 430023 摘要 介绍了某化纤厂黑液生物处理系统的工艺改造及运行情况。 通过采取对废水进行清污分流 , 提高进水 CODCr, 延长废水水力停留时间, 并将原“ 厌氧※好氧”工艺改为“ 好氧※厌氧”工艺等改造措施, 实现了黑液生物处理系统的稳 定运行; 厌氧池由半瘫痪状态转入正常运行, 并有大量沼气产出, CODCr总去除率达 55; 取消无轴锥筛, 停止硫酸、尿 素和磷酸的投入, 使运行费用降至原来的 1 3。 系统改造取得了较好的效果。 关键词 棉浆黑液 生物处理工艺 改造 0 引言 某化纤集团产生的污水主要分为 棉浆黑液、粘 胶碱性废水 、 废酸水和大量的生活污水 [ 1] 。该厂废水 处理采取的是综合治理方案, 先将棉浆黑液进行生化 预处理 ,以去除黑液中大部分可降解有机物 ,然后与 废酸水进行酸析反应 [ 2] , 去除黑液中绝大部分碱木 素,最后与生活污水混合 ,经简单处理后达标排放 。 该厂黑液生物处理系统自 2002 年建成试运行以 来,始终无法达到设计要求,特别是厌氧池,一直没有 调试起来, 整个系统处于半瘫痪状态, 综合排水经常 不达标。因此, 在经过了一系列的实验室研究和现场 试验后 ,设计了一套新的生物处理工艺 ,企业于 2005- 10 按新工艺进行了全面的工程和技术改造。 1 原黑液生物处理工艺简介 1. 1 工艺流程 原设计废水处理量为10 000 m 3 d,其工艺流程如 图1 所示。 1. 2 主要工艺设施简介 1 筛滤器。采用无轴锥形筛,共 5 台,4 用1 备, 每台过流量100～ 120 m 3 h, 格栅间隙 40～ 120目 寸 。 2 厌氧调节池。钢混结构 ,半地下式 ,有效容积 10 000 m 3 ,有效水深 5 m, 设计水力停留时间为24 h, CODCr容积负荷3. 5 kg m 3d 。池内铺设半软性填料 图 1 原工艺流程图 10 000 m 3 。 3 好氧生化反应器,为钢制塔式容器 ,单体直径 10 m ,高14 m ; 塔内装有弹性立体填料 ,空压机供气, 气水比为10∶ 1,散流式曝气器布水 ,CODCr设计容积负 荷2. 3～ 3. 0 kg m 3d 。氧化塔总计 8 个 ,4 并 2 串, 一级塔封闭 ,0. 15MPa ,二级塔为敞开式。 4 一沉池和二沉池。中心进水周边出水辐流式 沉淀池 , 钢混结构, 半地下式, 尺寸 24 m 4. 5 m, 有 效 容 积 1 800 m 3 ,设 计 表 面 负 荷 为 0. 93 m 3 m2h , 池内设支敦式单周边传动刮泥机, 其周边线速为2 m min。 2 原系统存在的问题 原系统自建成以来 , 运行了 3 年多的时间, 其处 理效果一直较差。在总进水 CODCr为2 500 mg L时, 厌氧池 CODCr去除率一般在 15以内, 好氧部分 CODCr去除率维持在 30左右 。CODCr总去除率不到 40。分析其原因 ,主要在以下几方面 。 87 环 境 工 程 2007年 6 月第25 卷第3 期 SYNTHESIS OF NANOMETER IRON FROM FLUE SLIME OF BLAST FURNACE Xu Ying Wang Wei Hu Binsheng 64 Abstract The FeCl2solution was synthesized by using flue slime of blast furnace as raw materials on gas and solvent extraction. The nanometer iron was synthesized in the system of ethanol and water. KBH4was using asreducer, the surface activity material exist at the same time. The influence factors of whole process were studied. The sample of nanometer iron with the average grain size of 71 nm was prepared and characterized by XRD and SEM. Keywords flue slime of blast furnace, synthesis, extraction and nanometer iron metal DECHLORIDIZATION MECHANISM AND EXPERIMENT IN INCINERATION PROCESS OF MEDICAL WASTESQing Shan Wang Hua He Ping et al 66 Abstract Because the medical wastes include PVC containing chlorine element, and their incineration would produce pollutantHCl so it is necessary to dechloridize in medical wastes incineration. Firstly, from the thermodynamics analysis, it is known that during the dechloridization processwith addition of absorbents, the absorbentswith the best dechloridization effect are Ca OH2, CaO, CaCO3, MgCO3, Mg OH2, while the worst isMgO. The resultsof experiment show that the temperature plays important effects on dechloridization, the optimal temperature is controlled aroundfrom 800 ℃; The smaller the granule of absorbent is, the higher the utilizing efficiency of absorbent surface is, and the higher the dechloridization efficiency is; with the Ca Cl increases, the dechloridization efficiency increases, but the increasing rate tends to slow, and the optimal Ca Cl is 2 . 5～ 3. Keywords medicalwaste, dechloridization, mechanism and experiment ANALYSISOFENVIRONMENTALPROTECTIONFORELECTRONICPRODUCTION the operation expense has reduced to 1 3 of the original one by cancelling the cone screen and no addition of sulfuric acid, urea and phosphoric acid. And good result was obtained by the reation. Keywords cotton pulp, process of biological treatment and reation EXPERIMENT ON PAC COMBINED WITH ENHANCED COAGULATION TREATMENT OF SLIGHTLY POLLUTED RAW WATER IN GAN JIANG RIVERNie Xiaobao Zhang Peng 90 Abstract The treatment of slightly polluted raw water in Gan Jiang River was investigated using the technology of PAC combined with enhanced coagulation. The result showed the technology can not only decrease turbidity, greatly improve CODMnand UV254removal efficiency, but also control residual Al effectively. At CODMnof 4. 10～ 4. 25 mg L and UV254of 0. 2～ 0 . 3 mg L in raw water, the effluent turbidity reduced by about 12,with CODMnand UV254concentration of 0. 5～ 0. 7 mg L and 0. 015～ 0. 025 mg L respectively . Compared with traditional treatment, the removal rate of CODMnand UV254was increased by 36 and 40 respectively. ResidualAl of effluent was well controlled less than 0 . 2 mg L and removal rate of NH3-N had no remarkable improvement. Keywords Gan Jiang River, slightly polluted raw water and PAC combined with enhanced coagulation RESEARCH AND APPLICATION OF CLEANER PRODUCTION OF MAKING CORRUGATED PAPERWITH WHEATGRASSDong Haishan 92 Abstract It is introduced that the re of a traditional production technique that takes wheatgrass as the main raw material to produce corrugated paper. Through modifing production technique, the process of production can t the black liquor, and wastewater can be recycled. The aim of saving water, lowering energy utilization, increasing benefict, lowering pollution, zero release can be reached. Keywords wheatgrass, corrugated paper and cleaner production TREATMENT OF ELECTROPLATING WASTEWATER BY ONE -STEP PURIFIER Liu Xinbin 94 Abstract After pretreatment of the traditional electroplating wastewater containing chrome and cyanogen, it will be treated by the process of reaction tank -settling tankwith inclining tubes -sand filter. If this wastewater ismixed with acid-alkali wastewater in a tank, Cr6 , cyanide and total chrome in the effluent can not be up to the emission standard. The process of one -step purifier can solve the problem, all the inds of the effluent are up to the emission standard, which isworth popularizing. Keywords pretreatment, one -step purifier and electroplating wastewater APPLICATIONOFSUBSURFACE -INFILTRATIONSYSTEMINDOMESTICSEWAGE TREATMENT ON CAMPUSZhu Li Sun Limi 96 Abstract Subsurface -infiltration system is one type of land treatment technique, which has such advantages as simple devices, less money and easy operation andmanagment, lower energy consumption and excellent treatment effect. The construction and running of subsurface -infiltration system inthe campushas been introduced. The result show that it is practicable that the system can be built together with green land, what smore, the treated water quality is superior to the standard required. Therefore the effectiveness in environment and economy is outstanding. Keywords Subsurface -infiltration, sewerage, mid-water reuse and college campus Sponsor Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road,Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O . Box 399, Beijing China China Standard Serial Numbering ISSN1000-8942 CN11-2097 X E -mail Addresshjgcpublic. yj. cn. net hjgcmail. yj. cn. net WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn http www. hjgc. net. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25,No. 3, Jun. , 2007