好氧-沉淀-缺氧(OSA)工艺的剩余污泥减量化研究.pdf

2 SBR工艺脱氮设计特点 1 采用泥龄作为主要设计参数 , 充分利用 SBR 工艺在时序上的灵活多变性, 将硝化和反硝化利用时 间上的推流在同一个反应池中交替进行 ,而满足了硝 化和反硝化的要求, 达到脱氮目的 。 2 池容和反应池尺寸主要从进水水量和污泥沉 降性能进行考虑 ,而与生物过程的设计没有关系, 这 一点和污泥负荷法设计不同。 参考文献 [ 1] 彭永臻. SBR 法的五大优点. 中国给水排水,1993, 9 2 . [ 2] 朱明权, 周冰莲. SBR 工艺的设计. 给水排水,1998, 24 4 . [ 3] 叶亚平. SBR 工艺设计与运行若干问题探讨. 中国给水排水, 1998,14 4 . [ 4] 彭永臻, 邵剑英等. 利用ORP 作为SBR 法反应时间的计算机控 制参数. 中国给水排水, 1997, 13 6 . [ 5] GBJ 14-87, 室外排水设计规范. [ 6] 给排水设计手册. 北京 中国建筑工业出版社, 1986. [ 7] 汪慧贞, 吴俊奇. 活性污泥数学模型的发展和使用. 中国给水排 水, 1999,15 5 . 作者通讯处 李颖 100044 北京建筑工程学院环境工程教研室 电话 010 68322407 2006- 03-03 收稿 好氧-沉淀-缺氧 OSA 工艺的剩余污泥减量化研究 ＊ 钟贤波 宁波市鄞州区环保局, 浙江 315100 叶芬霞 宁波工程学院化工分院, 浙江 315016 摘要 在活性污泥工艺的污泥回流途径中引入一个污泥缺氧池, 形成好氧-沉淀-缺氧 OSA 工艺。 比较研究了污泥在 缺氧池中不同的停留时间 5. 5、7. 6、11. 5 h 的 3种 OSA 工艺对剩余污泥的减量化效果。 结果表明, 3 种工艺的剩余污 泥量分别比传统活性污泥工艺降低 33. 24、22. 99和 13. 80。 经综合考虑认为 OSA 工艺中污泥在缺氧池中停留 6～ 7 h较为理想。 关键词 活性污泥工艺 剩余污泥减量化 好氧-沉淀-缺氧 OSA 工艺 ＊国家自然科学基金资助项目 50478043 0 引言 活性污泥法是目前应用最广泛的污水生物处理 技术, 但它同时会产生大量的副产物 剩余污泥, 对剩余污泥的处理与处置 ,已成为污水处理厂的沉重 负担 ,因此 ,一个最有效的途径就是从源头减少剩余 污泥的产量。 近年来 ,国外学者的研究表明, 生物在好氧和缺 氧 或厌氧 环境之间的转换可促使生物的解偶联代 谢,为此形成的好氧-沉淀-缺氧 或厌氧 OSA 工艺 使污泥的产率下降 [ 1-7] 。本研究比较了污泥在缺氧池 不同的停留时间形成的 3 种 OSA 工艺对剩余污泥的 减量化作用、 基质去除效能以及对污泥性能的影响, 以期开发新型的污泥减量化活性污泥工艺。 1 试验装置与方法 1. 1 试验装置 试验装置共 4 套 ,其中 1 套为实验室规模的完全 混合活性污泥工艺, 曝气池有效容积为 12. 5 L, 沉淀 池有效容积为 2. 2 L 。3 套OSA 工艺为在污泥回流途 中,插入一个污泥缺氧池 ,污泥在缺氧池中停留一定 时间后再回到曝气池中 。曝气池和沉淀池容积均和 对照的传统活性污泥工艺相同 。装置流程图如图 1 所示 。 图 1 试验装置流程图 1. 2 试验材料 本试验所用接种污泥取自宁波市江东北区污水 处理厂二沉池回流活性污泥 。4 套试验装置并行运 行,采用同一进水贮箱供水。为使整个试验阶段保持 26 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 进水水质的稳定性 ,试验用水为人工模拟城市污水, 其组成见表1、2。 1. 3 试验方法 4 个装置接种相同量的活性污泥后注入人工模 拟城市污水 , 连续曝气, 连续运行 2 个月达到稳定。 此后 1 号装置按原样运行, 作为对照的传统活性污泥 工艺, 另外 3 套作为 OSA 工艺 ,其中在 2、3、 4 号装置 的污泥回流途中 , 活性污泥在缺氧池中分别停留 5. 5、 7. 6、 11. 5 h, 然后再回流进入曝气池 。4 个曝气 池中的溶解氧含量都在 6 mg L 左右 。当曝气池中的 MLSS 浓度超过4 000 mg L时, 开始排出剩余污泥, 以 后在整个实验过程中 , 曝气池中的MLSS 浓度均维持 在4 000 mg L左右 。整套试验在 25 ℃ 恒温室内进行。 2 结果与讨论 2. 1 不同污泥保持时间对剩余污泥产量的影响 图2 所示为210 d 运行期间4 种工艺产生的累计 剩余污泥量 。从图 2可见 ,4 种工艺的剩余污泥产生 速率相差较大。污泥在缺氧池中停留 7. 6 h 的 OSA 工艺污泥产率最低, 其次是污泥在缺氧池中停留 5. 5 h的 OSA 工艺 ,再是污泥在缺氧池中停留 11. 5 h 的OSA 工艺 , 3 种 OSA 工艺的污泥产率分别比对照 的传 统活 性 污 泥 工 艺 下 降 33. 24、22. 99和 13. 80。OSA 工艺为剩余污泥的减量化技术提供了 一条新型技术途径。 表 1 人工模拟城市污水的组成与浓度mg L 淀粉葡萄糖蛋白胨牛肉膏尿素NaHCO3MgSO4CaCl2KH2PO4 NH42SO4FeSO4MnSO4 2682001326888066648. 81120. 36 表 2 试验进水水质 平均值mg L CODCrBOD5TNNH3-NTP 60028077353. 0 图 2 210 d 运行期间的累计剩余污泥量 2. 2 OSA 工艺对运行效能的影响 4 个活性污泥系统的 CODCr去除效率见图 3 所 示。3 种OSA 工艺的 CODCr去除率都比对照略有下 降, 下 降 幅 度最 大 为 停 留 11. 5 h 的 OSA 工 艺 3. 76 ,这可能是污泥在缺氧池中停留时间过长, 致使污泥中生物细胞裂解, 成为曝气池中的有机物, 加重了曝气池的有机负荷所致。同时也表明污泥在 缺氧池中保持时间过长, 所产生的剩余污泥减量不是 解偶联代谢,而是污泥的内源代谢所致 。 4 个活性污泥系统对氮的去除见图 4、5。从 图4 、 5可见,污泥停留 5. 5 h 和停留 7. 6 h 的 OSA 工 艺的总氮去除率略有下降 。污泥产率的降低会致使 减少部分的污泥中的氮素进入到水相中 ,从而使水相 总氮增加 。但出水氨氮浓度,OSA 工艺却比对照要 图 3 连续运行 210 d 期间 4 种工艺的 CODCr去除率 低,这很可能是由于污泥在好氧曝气池和缺氧池中发 生了硝化和反硝化作用, 使氨氮下降。同时研究发 现,污泥在缺氧池中保持时间加长, 可溶性总磷的去 除率提高 图 6 ,这可能好氧-厌氧循环导致污泥中的 聚磷菌增加所致 ,Chudoba 等研究发现 OSA 工艺的污 泥中磷含量增大 [ 6] 。但目前 OSA 工艺的报道很少, 还没有其它有关 OSA 工艺中污泥氮、磷含量的报道, 因此有关OSA 工艺对出水氮 、磷的影响还有待进一 步研究。 图4 连续运行 210 d 期间 4种工艺的总氮去除率 27 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 图 5 连续运行 210 d 期间 4 种工艺的出水氨氮浓度 图6 连续运行 210 d 期间 4种工艺的总磷去除率 考察了厌氧-好氧循环的 OSA 工艺对污泥沉降性 能的影响 图 7 。结果表明, 污泥停留 11. 5 h 的 OSA 工艺中 ,污泥的体积沉降指数有所提高 , 但总体沉降 性能均较好。在运行后期 ,由于实验室加热系统发生 故障, 昼夜温差骤然加大 , 致使 4 号装置运行性能下 降,污泥的 SVI 值上升 ,1 周后 3号装置也出现类似状 况,接着是 1 号装置运行效能下降 ,但没有达到 3 号 和4 号装置的衰败状况。但是 2 号装置 即污泥停留 5. 5 h 的 OSA 工艺装置 运行状况一直良好。 图 7 210 d运行期间的 SVI 值 在光学显微镜下观察 4个曝气池中污泥的生物相 组成,发现都存在着一定数量的原生动物和后生动物 , 如草履虫、 钟虫 、 纤毛虫、轮虫等 。污泥絮体的外观没 有明显的差异 ,但目前国内外还没有 OSA 工艺对污泥 种群结构方面的研究报道。这说明很有必要对OSA 工艺对剩余污泥的减量化机理进行深入的研究。 污泥在缺氧池中的停留时间越长, 缺氧池体积会 越大 ,综合考虑污泥减量化效果和装置的运行效能以 及实际应用可操作性 , 认为 OSA 工艺中污泥在缺氧 池中停留 6～ 7 h 较为理想。 3 结论 1 OSA 工艺能有效地降低剩余污泥产量, 污泥 在缺氧池中停留 5. 5、7. 6、 11. 5 h 的 3 种 OSA 工艺污 泥产率分别比对照的传统活性污泥工艺的污泥产率 下降 33. 24、 22. 99和 13. 80。 2 和对照的传统活性污泥工艺相比 , 3 种工艺 的出水氨氮浓度和 CODCr去除能力并未受很大影响, 总氮去除率有一定程度的下降 ,但污泥在缺氧池中停 留 7. 6 h 和 11. 5 h 的 OSA 工艺总磷的去除率升高 19。 3 污泥在缺氧池中停留 11. 5 h 的 OSA 工艺污 泥的 SVI 值略有上升 ,但沉降性能没有影响, 综合考 虑污泥减量化效果和装置的运行效能以及实际应用 可操作性, 认为 OSA 工艺中污泥在缺氧池中停留 6～ 7 h 较为理想 。OSA 工艺的减量化机理还值得进一步 的深入研究 。 参考文献 [ 1] Copp. J. 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Theaspect ofenergetic uncoupling of microbial growth in the activated sludge process-OSA system. Wat. Sci. Tech. , 1992,26 9 -11 2477 -2480. [ 7] Chudoba P. , Morel A . , Capdeville B. . The case of both energetic uncoupling and metabolic selection of microorganisms in the OSA activated sludge system. Environ. Technol. , 1992, 13 761 -770. 作者通讯处 叶芬霞 315016 宁波市文化路后河港 20 号 宁波工 程学院化工分院 2006- 04-24 收稿 28 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 of biological treatment process and hydraulic design to ascertain relative key parameters in SBR process. Keywords SBR process, nitrogen removal and design REDUCTIONOFEXCESSSLUDGEPRODUCTIONBYAEROBIC -SETTLING-ANOXIC PROCESSZhong Xianbo Ye Fenxia 26 Abstract To determine whether aerobic -anaerobic cycle can be used to reduce sludge productioninbiologicalwastewater treatment, aerobic - settling -anoxic ASAprocess which is a modification of conventional activated sludge by inserting a sludge hold tank in the sludge return line between the aeration tank and the secondary clarifier was studied to investigate the reduction of excess sludge yield. It was compared that three processes with different sludge retentiontime 5. 5, 7. 6 and11 . 5hin the sludge hold tank, by which the excesssludge wasreduced by 33. 24, 22. 99 and 13. 80, respectively. These results suggested that it might be ideal to apply ASA process with 6～ 7 h sludge retention time to reduce the excess sludge yield. Keywords activated sludge process, excess sludge reduction and aerobic -settling -anoxic ASA process ANEXPERIMENTAL STUDY ONTREATMENT OF MONOSODIUM GLUTAMATE WASTEWATER BY HYDROLYTIC ACIDIFICATION -SBR PROCESSYan Jin 29 Abstract It is described an experimental study on monosodium glutamate wastewater treatment by hydrolytic acidification-SBR process. The experimental results show that CODCrand NH3-N removal rates of the wastewater are over 92, the time of hydrolytic acidification stage andSBR are 8 h and 6 h, respectively, and the water temperature is 20～ 25 ℃. These results demonstrate that hydrolysis and acidification as pretreatment means can enhance efficiently the biodegradability of monosodium glutamate wastewater and the CODCrand NH3-N removal rates of the whole technology . Keywords hydrolytic acidification, SBR and monosodium glutamate wastewater STUDY ONDECONTAMINATION OF SUSPENDED SEDIMENT IN WATER BY HYDROPHYTES Guo Changcheng Wang Guoxiang Yu Guohua 31 Abstract Based on special urban environmental problem, ecological physical mode of decontamination for water with sediment is built with Cyperus alternifolius, Gladiolus hybridus, Vallisneria spiralis, Ceratophyllum demersum, Hydrilla verticillata and Vallisneria spiralis of a wetland. The result indicates that the plant ecosystem of the wetland has different decomtamination effect on the water body with different amount of suspended sediment;and the wetland plants with the best decomtamination effect are Ceratophyllum demersum, Hydrilla verticillata, Vallisneria spiralis, Gladiolus hybridus and Cyperus alternifolius. The sediments with different particle size sediment have different results when they pass through the hydrophytes ecosystem. Keywords hydrophytes, ecological-physical mode, suspended sediment, adsorption and particle size PROCESS SELECTION IN DESIGN OF FOUR SEWAGE TREATMENT PLANTS IN LICHUAN COUNTYLǜ Yongjun Chen Shuicai Liu Pingbo 33 Abstract Design of small sewage treatment plant should hold the features of safety , stability and concision. It is analysed the process selection in the design of pre -anaerobic oxidation ditch for four sewage treatment plants in Lichuan Country. Which may provide experience for relevant designs by engineers. Keywords mountain area, pre -anaerobic oxidation ditch and sewage treatment plant IN -DEPTH COGNITION ON CONVENTIONAL UNITANK PROCESS Lei Ming Li Lingyun Su Xibo et al 35 Abstract How to improve the efficiency of TP removal is the controlled target of conventional UNITANK process. On the basis of the study on operation and experience in management of UNITANK process, it was analyzed the anaerobic space, time and inlet hydro -type of UNITANK reactor, operating of the process and autocontrol. Correlated conclusions have been obtained. Keywords conventional UNITANK process, biological phosphorus removal and operating control DESIGN AND APPLICATION OF SYSTEM FOR SMOKE -GAS CLEANING AND WASTE -HEAT REUSE OF CUPOLAHe Yan Li Ren Wang Zhaohan et al 37 Abstract With an example of smoke -gas cleaning, flue gas desulfurization FGDand waste -heat reuse for a 10 t h cool-wind cupola in Yunnan Province, the problems that should be considered in engineering design for smoke -gas cleaning include FGD and heart-re -using system are introduced. Keywords cupola, smoke -gas cleaning, heat reusing and engineering example CATALYTIC EFFECT OF IRON ORES ON THE REMOVAL OF NITROGEN OXIDES IN SINTERING EXHAUST GASESBi Xuegong Liao Jiyong Xiong Wei et al 42 Abstract The introduction of additives into a mix is able to remove nitric oxide in the exhaust gases during sintering process. The catalytic 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 6, Dec . , 2006