常温下改进型EGSB处理城市污水的中试.pdf

水 污 染 治 理 常温下改进型 EGSB 处理城市污水的中试 ＊ 张选军 1 马秀娟 2 周雪飞 1 张亚雷 1 马利民 2 赵建夫 2 1 .同济大学长江水环境教育部重点实验室, 上海 200092; 2 .同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室, 上海 200092 摘要 通过中试实验, 在常温下考察了回流比、水力停留时间和冲击负荷对改进型 EGSB 处理城市污水效果的影响。 实验结果表明, 随着回流比的提高, 水力停留时间的缩短, 改进型 EGSB 的出水 CODfilt是下降的, 但当水力停留时间低 于2 h时, 出水 CODCr、CODfilt和 SS 明显增高。 改进型 EGSB 通过改进回流水系统及布水系统, 有效地降低了沉淀区水 流上升速度, 提高了布水效果, 同未改进的 EGSB相比, 出水 CODCr最大下降了 26. 7 mg L, CODfilt最大下降了 17. 8 mg L, 而出水中SS 最大下降了 66. 3mg L。 当容积负荷突然升高时, 对 2套反应器都带来冲击, 但改进型 EGSB比 EGSB 要容 易从冲击中恢复稳定。 关键词 厌氧膨胀颗粒污泥床 城市污水 容积负荷 冲击 ＊国家“863”计划项目 2004AA649310 ; 国家“十五”科技攻关计划项 目 2003BA808A17 和上海市科委项目 042312076 资助。 0 引言 厌氧膨胀颗粒污泥床 EGSB 作为第三代新型高 效厌氧反应器, 由于采用了处理水回流技术来增加反 应器的水力负荷 ,较好地改善了污水与污泥的接触状 态,对于低温和低负荷有机废水,保证了处理效果 ,因 此更有利于处理浓度较低的城市生活污水 [ 1-5] 。但是 在实际应用中, EGSB 也表现出了其不足之处 由于在 整个反应器中保持了很高的水力上升流速,并且由于 产生的甲烷气泡的粘结作用, 使得在三相分离器处的 水流速度较高, 当系统不稳定时使得大量的生物体流 失,导致出水指标不达标 , 严重时致使系统崩溃 [ 6] 。 因此对 EGSB 反应器的水回流位置及布水装置进行 了改造,回流水及进水通过高程布水系统进入反应器 底部 ,具体改造见图 1。本研究通过中试装置在低温 下研究了回流比 、 水力停留时间、容积负荷冲击对改 进型 EGSB 处理城市污水效果的影响 ,还对比了同一 工况下 EGSB 的处理效果。 1 材料与方法 1. 1 试验装置 试验装置见图 1。 实验所用反应器为有机玻璃柱制作 ,有效容积为 300 L, 反应区内径 0. 3 m ,高 2 m ,三相分离区的内径 为0. 5 m ,高为 0. 8 m 。实验运行过程温度为常温 。 1. 2 废水及接种污泥 废水来自上海东区污水处理厂的初沉池出水 ,该 废水以生活污水为主 ,有部分印染和化工废水 ,CODCr 图 1 EGSB与改进型 EGSB 结构示意图 300 mg L 左右 , 碱度约为 以 CaCO3计 340 mg L ,pH 7. 3,SS 最高时为 240 mg L, 最低时为 50 mg L 。接种 污泥取自某柠檬酸厂中温 IC 反应器 ,VSS TSS0. 8。 2 运行结果与分析 在反应器成功启动后 ,整个实验运行了 165 d ,具 体考查了回流比、水力停留时间及容积负荷冲击对 EGSB与改进型 EGSB 运行效果的影响, 实验工况的 安排见表 1。 2. 1 回流比对反应器处理效果的影响 工况 1 ～ 5 研究了改进型 EGSB 与 EGSB 在不同 回流比下处理城市污水的效果, 实验中进水量不变, 回流比由 5 上升到30, 具体结果见图 2。从图 2 a 可 以看到,随着回流比的提高,2 套反应器的出水 CODfilt 溶解性COD值 [ 7] 是一直下降, 但是出水CODCr的变 化2 套反应器是不一样 。EGSB 的出水 CODCr在回流 比从5 上升到15 时是下降的,在从15 上升到30 时是 7 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 表 1 实验工况安排一览表 工况日期 d回流比 上升流速 mh-1 水力停留 时间 h 容积负荷 kgm- 3d- 1 11～ 155261. 2 216～ 30103. 6761. 2 331～ 4515561. 2 446～ 6020761. 2 561～ 753010. 361. 2 676～ 9552. 541. 8 796～ 1105523. 6 8111～ 125510. 317. 2 9126～ 1455261. 2 10146～ 165510. 317. 2 图2 回流比对反应器出水CODCr、CODfilt和 SS 的影响 上升的; 但是改进型 EGSB 的出水CODCr在回流比从 5 上升到 15 时是下降的, 在从 15 上升到 30 时变化不 大。另外从图 2 a 可以看到 , 随着回流比的增大, 改 进型 EGSB 比 EGSB 的出水 CODCr、 CODfilt明显要低, CODCr最大降低了 26. 7 mg L , CODfilt最大也降低了 17. 8 mg L 。由于回流比的增大提高了水流上升速 度,强化了水力紊动强度 ,改善了基质同颗粒污泥的 传质效果, 所以出水 CODfilt随着下降 。但是随着水流 上升速度的增加, 反应器中颗粒污泥床的膨胀率增 大,即颗粒污泥间缝隙增大,SS 随着水流流出反应器 的数量加大 见图 2 b ,所以 EGSB 的出水 CODCr在 上升流速超过 5 m h 时 ,出水 CODCr就上升了。而改 进型 EGSB 更改了回流水管的位置 ,让回流水与进水 在三相分离器下进行了分流, 大大降低了沉淀区的紊 动强度 ,改善了泥水分离效果, 出水 SS 比 EGSB 的明 显要低 最大相差了 66. 3 mg L ,即使在回流比增大 到30 时, 出水 CODCr并未出现较大的波动 。 2. 2 水力停留时间对反应器处理效果的影响 实验时回流比不变, 通过改变进水流量来改变水 力停留时间 , 工况 1、6 ～ 8 探讨了改进型 EGSB 与 EGSB 在不同水力停留时间时处理效果, 具体结果见 图3。从图 3 a 可以看到 ,当水力停留时间从 6 h 下 降到 4 h 时 ,反应器出水CODCr、 CODfilt是下降的 ; 当水 力停留时间从 4h 下降到 2h 时 ,出水CODCr、 CODfilt都 变化不大; 而水力停留时间从 2 h 下降到 1 h 时 ,2 套 反应器的出水 CODCr、CODfilt都出现较大的上升。另 从图 3 a 可以看到 ,随着水力停留时间的下降 ,改进 型 EGSB 出水 CODCr、CODfilt与 EGSB 的相差越大, CODCr最大相差了 34 mg L。随着水力停留时间的增 加,直接增加了反应器的有机负荷, 但是城市污水的 CODCr通常不 高, 经测 试初 沉池 的出水 CODCr在 300 mg L左右 ,也就是微生物是长期处于饥饿状态, 当提高容积负荷时 ,微生物能及时地消耗基质, 所以 在水力停留时间从 6 h 下降到 2 h 时, 并未出现出水 CODCr、 CODfilt增长。从图 3 b 可以看到 , 在水力停留 时间从 6 h 到 2 h 并未出现 VFA 的明显积累, 只有当 水力停留时间为1 h时, 由于甲烷菌未能及时消耗 VFA,出现了 VFA 量明显增长。在水力停留时间为 1 h 时,由于高的上升流速以及 VFA 的积累, 使得两 反应器的出水 CODCr及 CODfilt都出现明显的增高, 但 由于改进型 EGSB 改变了回流水管的位置及布水系 统,降低了沉淀区的水力紊动强度, 改善了布水的效 果,出水CODCr及 CODfilt都较 EGSB 的增高要低 。 2. 3 容积负荷对反应器稳定性的影响 容积负荷对改进型 EGSB 运行稳定性的影响见 图4。 为了进一步考查改进型 EGSB 运行的稳定性, 通 过工况 9、10 探讨了容积负荷的冲击 , 具体结果见 图4。 从图 4 可以看到, 当 CODCr容积负荷突然从 7. 2 kg m 3d 降低到 1. 2 kg m3d 时, 改进型 EGSB 的出水 CODfilt并未出现较大的波动 ; 只是由于容积负 8 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 图3 水力停留时间对反应器出水 CODCr、CODfilt和VFA 的影响 图4 容积负荷冲击对反应器稳定性的影响 荷下降了 , 水流上升速度也下降了 , EGSB 的出水 CODCr、CODfilt下 降。 当 CODCr容 积 负 荷 突 然 从 1. 2 kg m 3d 上升到 7. 2 kg m3d 时 ,2套反应器的 CODCr、 CODfilt都出现了明显的增长, 并且比逐渐上升 到7. 2 kg m 3 d 时都要高 ,但是 EGSB 经过 20 d 后仍 没有恢复到工况 8 的处理效果, 而改进型 EGSB 在 10 d后就恢复到工况 8的处理效果 ,从而表明改进型 EGSB 运行的稳定性、抗冲击性要比 EGSB 要好。 3 结论 1 随着回流比的增加及水力停留时间的降低, 改进型 EGSB 的出水 CODCr、 SS 明显低于 EGSB ,出水 CODfilt也有一定的改善, 其中出水 CODCr最大下降了 26. 7 mg L ,CODfilt最大下降了 17. 8 mg L ,SS 最大下降 了66. 3mg L, 表明改进型EGSB 通过改进回流水管及 布水系统来处城市污水是成功的。 2 容积负荷的突然降低, 对 2 套反应器稳定性 的影响都很小 ,而当容积负荷的突然升高, 对 2 套反 应器都带来冲击, 但改进型 EGSB 比 EGSB 要容易从 冲击中恢复稳定 ,抗冲击负荷能力强。 3 改进型 EGSB 与 EGSB 在较低容积负荷处理 城市污水时 ,微生物通常处于饥饿状态 , 适当的提高 容积负荷以增加基质量, 能改善处理效果。 参考文献 [ 1] Kato M . T . , Field J. A. , Lettinga G . The anaerobic treatment of low strength wastewaters in UASB and EGSB reactors. Wat . Sci. Tech. , 1997,36 6 -7 375-382. [ 2] Dinsdaler R. M. , Hawkes F. R. , Hawkes D. L. . Anaerobic digestion of short chain organic acids in an expanded granular sludge bed reactor. Water Research, 2000, 34 9 2433-2438. [ 3] Lettinga G. , Rebac S. and Zeeman G . . Challenge of psychrophilic anaerobic wastewater treatment . Trends in Biotechnology ,2001, 19 9 363 -370. [ 4] 赵建夫, 蒋柱武. 升流式厌氧反应器处理生活污水的研究. 同济 大学学报, 2000, 28 6 748 -752. [ 5] 任洪强. 厌氧膨胀颗粒污泥床反应器工作特性研究. 无锡 无锡 轻工大学博士论文, 1999. [ 6] Ausermann H. U. , Meyer H. , Seyfried C. F . , et al. Full scale experiences with anaerobic aerobic treatment plants in the food and beverage industry . Water Science and Technology , 1999, 40 1 305 -312. [ 7] 贺延龄. 废水的厌氧生物处理. 北京 中国轻工业出版社, 1998. 作者通讯处 张亚雷 200092 上海市四平路 1239 号 同济大学长 江水环境教育部重点实验室 E -mail zhangyalei126. com 2006- 06-09 收稿 9 环 境 工 程 2007年 4 月第25 卷第2 期 PILOT STUDIES ON TREATING MUNICIPAL SEWAGE UNDER NORMAL TEMPERATURE BY MODIFIED EGSBZhang Xuanjun Ma Xiujuan Zhou Xuefei et al7 Abstract It is examined that the effects of circumfluence ratio, hydraulic retention time and volume loading rate on treating urban sewage by modified expaned granular sludge bed EGSB . The results show that the effluent CODfiltof modified EGSB is decreased as circumfluence ratio increasing and hydraulic retention time decreasing, however, effluent SS, CODfiltand CODCrare increased evidently when hydraulic retention time is lower than 2 h. As compared with unmodified EGSB, effluent CODCrof modified EGSB is decreased by 26. 7 mg L and CODfiltis decreased by 17. 8mg L, while SS is also decreased by 66. 3 mg L. The modified EGSB and unmodified EGSB became unstable when volume loading rate increased abruptly ; however, modified EGSB can recover from impact easier than unmodified EGSB. Keywords EGSB, municipal sewage, volume loading rate and impact STUDY ON BIOLOGICAL FLUIDIZED REACTOR OF AEROBIC -ANOXIC INTEGRATED HIGH - EFFICIENCY SEPARATIONZhang Yukui Shi Guifang Shi Hanchang 10 Abstract As the requirementsof phosphorous removal and denitrificationinwastewater treatment, and there are some shortcomingsininner circulated three -phase biological fluidized bed, we designed and developed a kind of biological fluidized reactor of aerobic -anoxic integrated high- efficiency separation BRAIH . A kind of unique cellular structure is used in aerobic fluidized area of BR AIH. When volume of BRAIH is increased, and height of BRAIH is not added, height-diameter ratio of fluidized area H Dcan be ensured. While solid and liquid separation based on sedimentation on inner circulated fluidized bed can not ensure water quality of effluent, coupling of circulated fluidized reactor and high- efficiency air floatation can reduce suspended solid SSof effluent. Aerobic area and anoxic area are together in BRAIH, and through air lifting canrealize backflow of aerobic area effluent, so BRAIH can achieve denitrification and part phosphorous removal. By treatment of municipal wastewater, it is proved that BRAIH can effectively resist impact load and remove organic substance. Keywords aerobic -anoxic integration, high efficiency separation, biological fluidization, air floatation and carrier separator DISPOSING THE BACTERICIDE WASTEWATERWITHTHE PROCESS OF OXIDATION -MICRO- ELECTROLYSIS -MEMBRANE BIOREACTORHan Weiqing Zhou Gang Wang Lianjun et al 13 Abstract A production wastewater contains lots of organic compounds and inorganic salts, and especially it has isothiazoline -ketone and sulfide , which are harmfulto the bacteria disposing the wastewater. The ratio of BOD5to CODCris smaller. Therefore itisvery difficult to decompose by conventional biochemical treatment technologies. Making use of the wastewater disposing project of oxidation-microeleclrolysis-membrane bioreactor can get a good operation. And the inds of the effluent can meet the national emission standard. Keywords oxidation, micro -electrolysis, membrane bioreactor, isothiazoline -ketone and sulfide TREATMENT OF LOWC N LANDFILL LEACHATE BY PROCESS OF SHORT-RANGE NITRIFICATION -DENITRIFICATIONLi Jun Peng Feng He Jianping et al 15 Abstract As to the characteristics of landfill leachate and some problems in the traditional process of biologic nitrogen removal, combined with research conditions at the present both at home and abroad, it is put forward a new process that can treat landfill leachate with short -range nitrification -denitrification. The nitrite accumulation and ammonia removal rate have been pered steadily by controlling average dissolved oxygen concentrations of 2. 0mg L and temperature of 302 ℃ in the nitrifying activated sludge reactor, and nitrite accumulation rate [ NO - 2-N NO - 2-NNO - 3-N ] and ammonia removal rate can be maintained at 83 and 85, respectively. The results of the experimentation indicate that as compared with traditional process of biologic nitrogen removal, the process has obvious higher sludge load rate, lower oxygen consumption and carbon requirement aswell as a higher efficiency and velocity of denitrification, and so it has a higher TN removal rate accordingly . Keywords biologic nitrogen removal, landfill leachate, low C N and short-range nitrification-denitrification TREATMENT OF SLIGHTLY POLLUTED YELLOW RIVER RAW WATER USING TWO BIOFILM REACTORSShi Dongwen Chen Jianbo Xi Danli et al 18 Abstract CODMnremoval by bio -ceramic filter was similar to that by moving bed biofilm reactor, however, the er process demonstrated a much higher removal efficiency of UV254, chloro precursors and chlorophyll a Chla.Bio -ceramic filter also had better ammonia removal rate and nitrite in its effluent was lower. Keywords moving bed biofilm reactor, bio -ceramic filter, pretreatment and Yellow River water PRELIMINARY STUDY ON THE DYIEING WASTEWATER TREATMENT BY HYDRODYNAMIC CAVITATION TECHNIQUEWei Qun Xiao Bo 21 Abstract Hydrodynamic cavitation is a new technique in wastewater treatment. The degradation of rhodamine B has been studied on a hydrodynamic cavitation set-up using multiple hole orifice plates. The experimental results showed that rhodamine B is really decomposed by hydrodynamic cavitation. There are the optimal geometric parameters and operating conditions in the system and the degradation rate of rhodamine B increaseswith decreasing the value of the modified cavitation number. 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 2,Apr. ,2007