SBR工艺在生活污水处理中的应用研究 40页

SBR工艺在生活污水处理中的应用研究摘要我国水资源十分短缺，人均水资源只有世界平均水平的1/4,水已成为未来制约国民经济发展和人民生活水平提高的重要因素。一方反面城镇缺水十分严重，一方面大量处理后城镇污水直接排放，既浪费了资源，又增加水体环境负荷。目前，推广使用污水处理的主要障碍之一是经济效益问题，因此要降低污水处理设施造价，降低能耗。在进行城市污水处理厂设计时，应根据目前水质情况，并考虑中、远期发展，合理的确定设计水质和处理工艺流程。城市生活污水的处理方法有很多种。生物处理法以其运行管理费用及较好的处理效果，在污水（尤其是生活污水）处理领域中一直占主导地位。SBR工艺具有占地面积小、工艺流程简单、运行方式灵活、易于程控、对水质水量变化适应性强、去除有机物的同时具有良好的脱氮除磷等优点。随着电子和自动化技术的发展，该工艺已广泛应用于欧、美等许多国家的城市污水和各种工业废水的处理中。对于污水水质日益复杂的当今社会，SBR是一种较有发展前途的废水生物处理工艺。关键词：生活污水，SBR,去除有机物，脱氮除磷SBRprocessinsewagetreatment\nAbstractChina'sshortageofwaterresources,waterresourcespercapitaisonlytheworldaverageof1/4,thewaterhasbecomeanimportantfactorinrestrictingthedevelopmentofthenationaleconomyandimprovinglivingstandardsinthefuture.Thepartyoppositeofurbanwatershortageisveryserious,ontheonehand,alargenumberoftreatedurbansewagedirectlydischargedonlyawasteofresources,butalsoincreasetheenvironmentalloadofthewaterbody.Atpresent,themainobstacletopromotetheuseofsewagetreatmentisoneoftheeconomicbenefits,sotoreducethecostofsewagetreatmentfacilities,reducingenergyconsumption.Municipalsewagetreatmentplantdesignshouldbebasedonthecurrentwaterqualityconditions,andtoconsiderinlong-termdevelopment,todeterminethedesignwaterqualityandtreatmentprocess.MunicipalsewagetreatmentTherearemanyways.Thebiologicaltreatmentmethodforitsoperationandmanagementcostsandbettertreatmenteffectinthesewage(especiallyinthefieldofdomesticsewage)treatmenthasbeendominant.TheSBRprocesshasasmallfootprint,theprocessissimple,flexibleoperationmode,easytoprogram-controlled,waterqualityandquantitychangesadaptability,removaloforganicmatterandnitrogenandphosphorusremoval,etc..Withthedevelopmentofelectronicsandautomationtechnology,thetechnologyhasbeenwidelyusedinEurope,Americaandothercitiesinmanycountriessewageandindustrialwastewatertreatment.Fortheeffluentqualityisincreasinglycomplexintoday'ssociety,theSBRisamorepromisingbiologicalwastewatertreatmentprocess.Keywords:Sewage,SBR,Removaloforganicmatter,Nitrogenandphosphorusremoval\n目录中文摘要…………………………………………………………………………1\n外文摘要…………………………………………………………………………2第一章绪论………………………………………………………………….61.1国际水资源现状……………………………………………………61.2国内水资源现状……………………………………………………61.3生活污水SBR处理研究现状…………………………………….71.4SBR与其它工艺的比较分析………………………………………7第二章生活污水SBR处理技术…………………………………………82.1SBR基本概念………………………………………………………….92.2SBR基本操作………………………………………………………….102.3SBR工艺优点………………………………………………………….102.4SBR工艺特点…………………………………………………………122.5SBR基本性能及运行模式…………………………………………132.6SBR工艺设计要点………………………………………………….14第三章SBR工艺处理生活污水实例…………………………………153.1海门市污水处理中心研究背景及研究内容…………………153.2海门市生活污水SBR处理反应机理及模型设计…………153.3阳江市第一净水厂研究背景及研究内容………………….183.4阳江市生活污水SBR处理反应机理及模型设计…………183.5两污水处理厂的对比分析…………………………………………20\n第四章后续处理工艺研究………………………………………………21结论…………………………………………………………………………….23参考文献…………………………………………………………………………24致谢………………………………………………………………………………25外文文献（译文）……………………………………………26外文文献（原文）……………………………………………………………32第1章绪论\n1.1国际水资源现状水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源。人类习惯于把水看作是取之不尽用之不竭的最廉价的自然资源，但随着人口的膨胀和经济的发展，水对人类的生命健康形成了威胁。切实防治水污染，保护水资源已成了当今人类的迫切任务。地球上水的总量约14乘10的8次方之多，应该说是十分丰富的。但地球上的水以各种不同的形式分布于不同的地方。地球上约97.3%的水是海水，宽广的海洋覆盖了地球表面70%以上，但目前人类较易利用的淡水资源仅占全球淡水资源的0.3%，占全球总储水量的十万分之七，因此地球上的淡水资源并不丰富。1.2国内水资源现状中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。水利部预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿立方米，全球实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。我国在20世纪30年代才开始污水处理的事业，比外国晚了很长一段时间。虽然事业起步晚，但改革开放后的20年来还是取得了较快的发展。可是随着城市化速度的加快，我国城市的数量与规模也快速地增加与扩张，与之相配套的城市污水处理基础设施出现了严重不足的情况。据有关数据统计：我国目前的年排污量大约为350亿立方米，但城市的污水处理率仅为15.8％，而西方发达国家如美国早在1980年就已达到了70%。全国有大约超过80％的城市直接排放未经任何处理的污水到附近的水体，这使得水污染加剧。尤其在全国2000多座县城与19000多个镇中，其污水的排放量约占全国总量的一半以上，但这些中小城镇的污水处理能力远远低于全国平均水平，突出表现在污水处理的基础设施严重贫乏。在我国目前的城市污水处理厂中，有80％以上的都是采用活性污泥法，不到20%采用稳定塘法、土地处理法及一级处理等。\n多数的城市污水处理厂都采用运行稳定、操作简便、处理费用低廉的生化处理工艺,包括普通活性污泥法、延时法等新型活性污泥工艺、接触氧化法、氧化沟法、AB法、SBR法、A-O和A2-O等变形工艺,这些改进的工艺技法在我国被广泛运用。只有少数城市污水处理厂因其实际情况而选用物理或物化的方法处理废水。1.3生活污水SBR处理研究现状序批式活性法是早在1914年英国学者Ardern和Lockett发明活性污泥法时，首先采用的水处理工艺。也是近年来开发的活性污泥法新工艺，序批式活性污泥法比连续流活性污泥法出现得更早，但由当时运行管理条件限制而被连续流系统所取代。随着自动控制水平的提高，SBR又引起人们的重视，并对它进行了更加深入的研究与改进。澳大利亚的污水处理以SBR工艺所著称。近十几年来，建成SBR工艺污水处理厂600余座，其中的中型和大型处理厂的应用也日益增多，并且开始兴建日处理量21万吨大型SBR工艺污水处理厂。由于SBR处理工艺流程简单，处理效果好的独特优点，逐渐引起世界污水界的关注。随着对SBR法的研究与应用的深入，出现了很多SBR法的改良和变形工艺，主要有间歇式循环是曝气活性污泥法、循环式活性污泥法、间歇排水延时曝气工艺、需氧池-间歇式曝气池工艺、改良型序批式活性污泥工艺、交替式生物处理工艺等。我国也于20世纪80年代中期开始对SBR进行研究，迄今应用已比较广泛。自1985年我国第一座SBR处理设施在上海市吴淞肉联厂投产运行以来，SBR工艺在国内已广泛用于屠宰，含酚，啤酒，化工，鱼品加工，制药等工业废水和生活污水的处理。从应用情况看，SBR是一种高效、经济、可靠、管理简单、适合中小水量污水处理工艺，我国小城镇污水处理规模一般较小，因此SBR法及其变形工艺正符合我国国情，在我国有着广阔的应用前景。1.4SBR与其它工艺的比较分析1.4.1氧化沟工艺优点：1，处理流程简单，构筑物少，基建费用省；2，处理效果好，有稳定的除P脱N功能；3，对高浓度的工业废水有很大的稀释作用；4，有较强的抗冲击负荷；5,污泥生成量少，污泥不需要消化处理，不需要污泥回流系统；6,\n技术先进成熟，管理维护简单；7，无须设初沉池，二沉池。缺点：1，周期运行，对自动化控制能力要求高；2，污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3，容积及设备利用率低；4，脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池。1.4.2AO工艺优点：1，污泥沉降性能好；2，污泥厌氧消化后达到稳定,；3，污泥回流量大，能耗高。缺点：1，用于小型水厂费用偏高；2，沼气利用经济效益差；3，污泥回流量大，能耗高。1.4.3A2/O工艺优点：1，具有较好的除P脱N功能；2，具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；3，具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；4，管理维护简单，运行费用低；5，沼气可用回收利用；缺点：1，处理构筑物较多；2，污泥回流量大，能耗高。3用于小型水厂费用偏高；4，沼气利用经济效益差。1.4.4SBR工艺优点：1，流程十分简单，合建式，占地省，处理成本低；2，处理效果好，有稳定的除P脱N功能；4,不需要污泥回流系统和回流液，不设二沉池；4，除P脱N的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分的，而是由时间控制的。缺点：1，间歇运行，对自动化控制能力要求高；2，污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3，容积及设备利用率低；4，变水位运行，电耗增大；5，除P脱N效果一般。第二章生活污水SBR处理技术2.1SBR基本概念2.1.1SBR基本原理\nSBR是序批式间歇活性污泥法(SequencingBatchReactor)的简称，又名间歇曝气，活性污泥法是利用微生物去除污染物中的有机物。在去除过程中，首先需要微生物将有机物转化成二氧化碳和水以及微生物菌体，完后将微生物保存下来，在适当时间通过排除剩余污泥，从系统中除去新增的微生物。2.1.2SBR工艺流程SBR的工艺流程为，先建一个池子，将曝气池和二沉池的功能集中在该池子上，兼行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等功能。SBR是按周期运行的，每个周期的循环过程包括进水、反应（曝气）、沉淀、排放和待机等５道工序，具体工艺流程见2-1。进水粗格栅进水泵房细沉淀池SBR池/灌水器消毒池储水泥饼外运污泥脱水浓缩池图2-1SBR工艺流程图2.1.3SBR主体构筑物主体构筑物是SBR反应池。随着SBR及改良型工艺在各类污水处理厂的大量使用，其投资小、占地省、运行效果稳定等优点得到充分体现。目前所采用的SBR改良工艺的核心就是改良型SBR池，它集调节池、好氧池、厌氧池、沉淀池于一体。整个SBR工艺的核心工艺设备也都集中在改良型SBR池内，最主要的就是有曝气系统（池底布气管、曝气头）、出水系统（滗水器）等。序批式反应池（SBR）属于“注水-反应-排水”类型的反应器，在流态上属于完全混合，但有机物污染物却是随着反应时间的推移而被降解的。其图2-2为处理生活污水SBR三池系统。\n1-格栅；2-沉砂池；3-初沉池；4-污泥管道2-2处理生活污水SBR三池系统2.2SBR基本操作SBR整个操作通过自动控制装置完成。在反应周期内，各阶段的控制时间和总水力停留时间根据实验确定。在反应阶段，曝气时间决定生化反应的性质。当采用完全曝气时，反应器内发生的是需氧过程；但在限量曝气条件下，可使反应器内产生缺氧或厌氧环境。一个SBR反应器的运行周期包括五个操作过程，即进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期和闲置期。从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。周期循环时间及每个周期内各阶段均可根据不同的处理对象和处理要求进行调节。图2-2为SBR工艺一个运行周期内的操作过程。进水期反应期沉淀期排水排泥期闲置期图2-3SBR工艺一个运行周期内的操作过程2.3SBR工艺优点\n1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，易于得到优于连续流系统的出水水质，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。极大提高活性污泥浓度，十分有利于提高处理效果和容积负荷。3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。5、活性污泥的活性明显提高，这是由于SBR工艺的排水是在静水条件下进行，而在普通活性污泥方法中是连续出水，容易带走比水重较轻，活性较高的污泥。6、工艺的无氧或低氧状态，可促进世代时间短、生长繁殖快的酸化细菌大量增加，提高了对有机物降解的能力，因此SBR具有较快的繁殖速率。7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。8、运行操作灵活，适当调节各阶段操作状态，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。可使原来难降解的有机物分解成能够被降解的物质。9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。10、活性污泥在一个周期内，经过不同的运行环境条件，污泥沉降性能好SVI值较低，与普通曝气池的污泥指数为632相比较，SBR工艺均低于95，能有效的防止丝状菌膨胀。11、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理12、该工艺可通过计算机进行自动控制，易于维护管理。因此，充分利用兼菌的作用，在同一反应器内程序地进行缺氧-厌氧-好氧反应过程，是SBR工艺的重要特色。由于采用间歇方式，极大地提高了操作的灵活性，污泥性能好，抗负荷与毒物冲击能量显著增强，而且使传统的曝气装置方便调节运转参数，包括自由选择厌氧与好氧反应时间。SBR工艺可实现高进水浓度（COD1000mg/L）,高容积负荷（6～10kgCOD/和高去除率（COD去除80%～\n90%）。在处理高浓度有机废水方面独具特色，而且对氮，磷，硫的脱除效果也十分显著。特别适合处理浓度高，排放量小的各种工业有机废水。在促进环境保护设备装置化方面，SBR工艺可以提供操作简单，使用灵活的废水处理手段，具有广阔的市场前景。2.4SBR法工艺特点SBR是传统活性污泥法的一种变形，它的反应机制、污染物质去除机制和传统活性污泥法基本相同，只是运行操作不一样。各个阶段的特征和作用如下。2.4.1进水期进水期是指从向反应器进水开始，至反应器进水达到最大容积时的一段时间，此期间可分为3种情况：曝气—好氧反应，非限制曝气；搅拌—缺氧反应，半限制曝气；静置—厌氧反应，限制曝气。运行时可根据不同微生物的生长特点、废水的特性和要达到的处理目标，采用非限制曝气、半限制曝气、限制曝气方式进水。通过控制进水阶段的环境，实现在反应器不变情况下，完成多种处理功能。2.4.2反应期反应的目的是在反应器内最大水量的情况下，完成进水期已开始的反应。根据反应的目的决定进行曝气或搅拌，即进行好氧反应或缺氧反应。在反应阶段通过改变反应条件，不仅可以达到有机物降解的目的，而且可以取得脱氮、除磷的效果。2.4.3沉淀期沉淀期的目的是达到固液分离。本程序相当于二沉池，停止曝气搅拌，污泥絮体和上清液分离，由于在沉淀期反应器内是完全静止的，所以，SBR系统中这个过程比在连续流活性污泥法（CFS）中效率好。沉淀过程是由时间控制的，沉淀时间一般在０．５ｈ～１．０ｈ之间，有时可能达到２ｈ。2.4.4排水期排水的目的是从反应器中排除污泥的澄清液。一般要将水排到循环开始时的\n最低水位，但离污泥层要有一定的保护高度。反应器底部沉降下来的污泥大部分作为下一个周期的回流污泥，过剩的污泥可在排水阶段排除，也可在待机阶段排除。2.4.5待机期沉淀之后到下个周期开始的期间称为待机程序。根据需要可进行搅拌或曝气。在多池系统中，待机的目的是在转向另一个单元前为一个反应器提供时间以完成它的整个周期。待机不是一个必需的步骤，可以去掉。2.4.6排除剩余污泥这是SBR运行中另一个重要步骤，它并不作为５个基本过程之一。在一个SBR的运行过程中，剩余污泥排放通常选在沉淀或闲置期间进行2.5SBR基本性能及运行模式2.5.1BOD的去除SBR反应器去除碳源有机物的工艺过程是：进水—曝气—沉淀—排水—排泥。ＳＢＲ系统的一个重要优点是操作者通过控制有关条件可保持微生物的选择性。在一个完整的处理周期内，微生物选择压（SelvectivePrsesure）变化大，这些选择压包括氧气和有机质的可获性。尽管在一些传统的连续式系统中也会出现这些选择压中的某一种情况，而SBR系统具有很好的选择和拓展能力，允许微生物在优越的环境中生长。另外，在SBR系统中，适当改变曝气方式可把丝状菌的生长降低到最低的程度，在连续式系统中也是这样。这避免了污泥膨胀和起泡沫等问题的发生。SBR处理有毒或难降解物废水时，也要对运行模式进行改变。对难降解废水要适当延长曝气时间，一般采用非限制曝气方式运行。对有毒废水的处理，要根据废水的情况选择运行模式。2.5.2悬浮物的去除和稳定SBR在沉淀时的一个优点在于停止了进、出水，也停止了曝气和混合，使沉淀在理想状态下进行，这样可获得更快的分离，沉下更多的固体。SBR系统另外一个优点是其灵活性好，可以改变沉淀过程的时间。在流量较大时，沉淀时间可以减少到固液分离所必需的最小时间，以缩短整个周期的时间，处理更大的流量，\n如有必要，滗水可以在沉淀时就开始。2.5.3硝化和反硝化污水中的氮以有机氮和NH4+-N的形式进入系统，以N２的形式从系统中去除。NH4+-N转化为N２的过程分为硝化和反硝化过程。硝化过程是在溶解氧充足的条件下进行，反硝化过程是在缺氧的情况下发生。调整调节周期和曝气时间，即可满足反应条件。在SBR中实现这一过程的操作方式为：进水搅拌—曝气—停止曝气—沉淀排泥—排水。SBR工艺也可以同时去除污水中的氮、磷，操作方式为：进水—曝气—停止搅拌—沉淀—排水—排泥。2.5.4生物除磷生物除磷首先需要一个厌氧期（没有溶解氧和氧化态的氮），同时存在易降解的有机质，在好氧阶段（高溶解氧浓度）促使污泥摄取过量的磷，在下一个厌氧期开始前从反应器中排除一定量的剩余污泥。SBR的灵活性表现在可通过改变运行模式来满足这些条件。在一个SBR系统中完成除磷的运行程序为：进水—曝气—沉淀排泥—排水。2.6SBR工艺设计要点1、SBR法主要适用于小规模处理厂2、SBR法的工艺设施是由曝气装置、上清液排出装置以及其他附属设备的单一反应池。原则上不设反应池，为适应流量的变化，反应池的容积应留有余量或采用设定运行周期等方法，但是对于流量变化很大的场合，应根据维护管理和经济条件，考虑设置流量调节池。3、反应池的数量原则上为2个以上，但水量的规模较小设2个以上不经济时（小于500m3/d）或者投产初期污水量较少时，也可建1个池，使用单个池应行时，原则上应采用低负荷连续进水的方式。4、反应池的形式有完全混合型和循环水渠型。对于完全混合型，水深约为4-6m，池宽与池长之比大约为1:2-2:2，结构以钢筋混凝土建造为准。对于循环水渠型则以氧化沟的设计为准。5、曝气装置应具备不易堵塞，能供给需氧量和对混合液进行充分搅拌的性能。曝气装置用于完全混合式时，可采用水下机械搅拌式，气液混合喷射式，螺\n杆式等。用于循环水渠时，可采用卧轴式，立轴式，轴流泵式，螺旋浆式，气液混合射流式等形式。6、上清液排出装置应能在设定的排出时间内活性污泥不发生上浮的情况下排出上清液。排出装置中，应设有防止浮渣上浮的机构。7、考虑曝气装置或污泥泵的阻塞而产生事故，在反应池前，加格栅截除较大的杂质。8、SBR反应池内易聚积浮渣，故应考虑能去除浮渣的机构。可在曝气工序结束前5～10min喷洒消泡剂，使浮渣沉淀，还可以采用撇渣机和浮子泵等强制性捕集浮渣的方法。9、加氯接触池的容积量应保证对上清液排出期内的设定排水量有15min以上的接触时间。10、排泥泵应采用杂物难以阻塞的形式，泵的台数，包括备用在内原则上为2台以上，反应池底部设集泥坑，坑的位置尽量远离进水口。第三章SBR工艺处理生活污水实例3.1海门市污水处理中心研究背景及研究内容海门市位于江苏省东部长江入海口北岸，与上海隔江相望，是全国最早开放的沿海地带，经济比较发达。海门市工业污水和生活污水带来严重的有机污染，限制城市的可持续发展。海门属于长江水系，污水最终受纳水体为长江。1999年4月，清华紫光环保有限公司以工程总式投入运行。海门市污水处理中心规模10000m3/d,总投资710万元，占地15亩。3.2海门市生活污水SBR处理反应机理及模型设计3.2.1工艺流程1、工艺选择海门市污水处理中心工程SBR池为圆柱行罐体，采用德国利普公司专利技术《双折边咬合螺旋制罐工艺》，改进了传统的建造方法，具有施工速度快、质量高、造价低、占地少、偏于扩建的应用的优点，比钢筋混凝土低10%以上，工\n期缩短一半，是具有国际水平的先进技术，此技术的应用使得该工程总体提高到国际先进水平。2、工艺流程海门市污水处理中心工艺流程图见图3-2-1鼓风机泵原水格栅调节池沉砂池SBR排水污泥浓缩池脱水外运图3-1-1海门市污水处理中心工艺流程3、工艺说明污水首先自流入粗格栅间，去除大的漂浮物，然后流入集水池，经潜污泵提升入细格栅，去除细小漂浮物，再自流入沉砂池去除泥沙，经沉砂后污水自流入不同的SBR池进行生化处理，在再经滗水器排入水体。剩余污泥送入污泥贮池，经脱水后外运。3.2.2处理效果海门污水处理中心工程建成后即开始满负荷运行，污染物去除情况见表3-1。表3-1海门污水处理中心工程实际进出口水质及污染物去除率项目CODBODSSNH3-NTP实际水质/(mg/L)进口289146140-出口25.86.283.2-去除率/%919694-3.2.4主要构筑物海门市污水处理中心工程主要构筑物见表3-3.表3-3海门市污水处理中心工程主要构筑物构筑物名称规格/m3数量构筑物名称规格/m3数量集水池24001综合管理房941沉砂池3201脱水机房851SBR池48002污泥浓缩池1601\n鼓风机房713.2.5主要设备海门市污水处理中心工程主要设备及其规格见表3-4表3-4海门市污水处理中心工程主要设备序号名称规格数量1机械粗格栅B=1500mm,N=1.5kW12机械细格栅B=1200mm,N=1.5kW13污水提升水泵及自耦Q=300m3/h,H=13m,N=22kW34超声波流量计-15利浦罐体H=6m特制镀锌钢板26离心鼓风机Q=60m3/min,N=90kW,H=0.6kg/cm227曝气头不锈钢条状曝气头6008液下搅拌机N=4kW49滗水器Q=800m3/h,N=1.5kW410污泥螺杆泵G25-2,N=2.2kW211板框压滤机Ⅶ60/800-U,N=1.5kW112闸门、启闭机B=800mm×800mm,N=1.5kW213单梁起重机2.0t,N=0.5kW114电动葫芦2.0t,N=0.5kW115SBR操作平台116电动蝶阀DN400417电动蝶阀DN150218闸门B=600mm×600mm419在线PH计120计量加药设备N=0.5kW合计N=124.20kW3.2.6运行状况及讨论\n海门污水处理中心在建设过程中最突出的特点是投资节省和建设周期短。由于采用SBR处理技术，缩短污水处理流程，从而节约大量建设资金。投入运行以来，该污水处理厂在水质水量波动较大的情况下保持稳定达标，体现了SBR工艺对水质水量变化的良好适应性。在设备方面，采用结构简单，易于维护的多级离心鼓风机，不锈钢条式微孔曝气器，适应小城镇污水处理厂的实际情况，取得了满意的运行效果。由于该污水处理厂建成较早，在消毒，除臭方面考虑较少，需要今后逐渐补充，改进。3.3阳江市第一净水厂研究背景及研究内容阳江市第一净水厂工程规模为20000m3/d。建于阳江市四眼塘，工程占地面积11300m2,1999年动工，2001年2月验收运行。阳江市属亚热带季风气候，年平均气温22.3摄氏度，极端最高气温37摄氏度，极端最低气温1摄氏度。污水主要来源于城南片区和城北片区合流制管道系统排放的生活污水、雨水和部分工业废水。集水面积15km2，服务人口12万人。处理后的污水直接排入漠阳江，污水的排放标准执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准。3.4阳江市生活污水SBR处理反应机理及模型设计3.4.1工艺流程1、工艺选择在生化处理过程中，BOD的去除率基本上集中在起始期，在起始曝气的0.5h内，去除率达80%左右。随后BOD去除率减慢。SBR反应池按照该特性进行设计，其运行程序为进水→反应→静沉→排水，以保证BOD的高效去除及污泥的高效沉降。对水量、水质变化适应性强，其出水效果稳定。具有污泥易启东、易管理、没有污泥膨胀等特点。反应池内生物相复杂，使有机物降解更完全。生物脱氮除磷效果较好。噪声低、混合效果好，氧传质速率高。2、工艺流程阳江市第一净水厂工艺流程图见图3-4-1砂机分离器沉砂\n二级格栅涡流式沉砂池SBR池接触室出水达标排放剩余污泥集水井和提升泵房浓缩池带式压滤机泥饼外运城市污水一级格栅图3-4-1阳江市第一水厂工程工艺流程3、工艺说明城市污水经粗格栅自流至集水井，隔去大块杂质，由潜污泵提升至配水槽，经细格栅隔去细小有机物和部分砂砾后，进入涡流式沉砂池，沉砂池出水自流至SBR反应池进行生化反应，SBR反应池的出水流入接触池，在接触池中加氯消毒，经消毒后的出水达到排放标准，排入漠阳江。沉砂经砂水分离器后格栅截留的隔渣由专用车辆运至城市垃圾场；剩余污泥经浓缩后送至带式压滤机进行脱水，泥饼外运作堆肥。3.4.2阳江市第一净水厂工程污水处理效果见表3-5.表3-5阳江市第一净水厂工程实际进出口水质及污染物去除率项目CODBODSSNH3-NTP实际水质/(m/L)进口15014022534.43.0出口3011.213.55.50.9排放标准809294703.4.3主要构筑物阳江市第一净水厂工程主要构筑物见表3-6。表3-6阳江市第一净水厂工程主要构筑物构筑物名称规格/m数量构筑物名称规格/m数量集水井、提升泵房15.2×121消毒间15.6×71沉砂池2.52脱水机房16.8×121SBR池40×242污泥浓缩池8.02接触消毒池15.6×101综合办公楼800m21\n3.4.4主要设备阳江市第一净水厂工程主要设备及其规格见表3-7。表3-7阳江市第一净水厂工程主要设备设备名称规格型号数量材质粗格栅宽度1.2m，栅隙10mm1不锈钢提升泵流量400m3/h，扬程13m，功率30kW3砂水分离机15L/s2Q235细格栅宽度1.0m，栅隙3mm1不锈钢射流曝气泵流量400m3/h，扬程13m，功率30kW24射流曝气器WA-396增稠机8.0m2带式压滤机B=1.0m23.4.5运行状况及讨论SBR法对水量、水质变化大的污水，适应性强，运行稳定。另外SBR反应池具有易启东、易管理、没有污泥膨胀等特点。生物除磷效果较好；SBR池中污泥指数（SVI）低，污泥的沉降性能及脱水性能好。曝气量可根据水质水量等调节，可节省能耗。射流曝气技术混合效果及曝气效率较高，噪声小。3.5两污水处理厂的对比分析3.5.1进出水质海门市污水处理中心规模为10000m3/d；江市第一净水厂工程规模为20000m3/d,污水的排放标准执行（GB8978-1996）一级排放标准。两处理厂进出口水质不同，具体见表3-1和3-5.3.5.2工艺设计海门市污水处理中心污泥采用直接脱水、恶臭处理，污水回用和消毒暂时未建，污水处理后直接排入长江。\n阳江市第一净水中心污泥处理采用浓缩-脱水工艺，污泥浓缩池2座，最大水利负荷为0.2m3/(m2.h)；污泥浓缩后含水率在96%～98%。消毒方式采用加氯消毒。3.5.3设备对比具体见表3-4和3-7。3.5.4工艺优缺点1，两污水处理厂优点：都是SBR工艺，因此具有SBR工艺的普遍特征，即在不同时段，反应池分别作为曝气池和沉淀池，从而不设专门的二沉池。从占地面积看，不论是那个污水处理厂都由于采用了集约型的一体化设计及深池行结构，不设单独的二沉池和回流泵房，从而大大提高了土地的利用率。2，两污水处理厂不足：两厂的工艺均可用于中小型城市污水处理厂，但是应用于大型污水厂仍存在一定的局限性。3.5.4投资比较两工程占地面积差不多，但是阳江市第一净水中心的投资及其它运行能耗远远高于海门市污水处理中心。但是，对于典型的城市污水，阳江市第一净水厂能达到（GB8978-1996）一级排放标准，这是因为阳江市第一净水厂增加了污泥、恶臭处理、污水回用及污水消毒。3.5.5结论SBR工艺在两工程污水处理中得到广泛应用，都继承了SBR工艺设计集中、占地面积少的优点，但是对SBR工艺的不足从不同角度进行了改进与提高。第四章后续处理工艺研究经典SBR所遵循的动力学公式是对SBR动态过程的正确描述，是采用动力学方法设计的基础。在SBR运行和发展过程中，能够对SBR反应器动态过程产生影响的因素，都可能会影响到动力学公式的形式和可以采用的简化方法。所以需分析不同因素，对不同类型SBR工艺的影响。这些因素包括进水浓度、设计负荷，周期和进水方式的影响。1,\n进水浓度和设计负荷的影响在相同的进水浓度下，设计负荷越低，池容越大，原水进入反应器后的稀释比越大，微生物要降解的有机物起始浓度越低，有机物降解过程中的浓度梯度越小，反应的推动力也越小，微生物降解有机物的速率与有机物浓度的关系用一级简化动力学公式描述就准确；反之，就要用线性化公式简化甚至零级公式简化。2,周期的影响处理相同的水量，周期越长，一次投入反应器中的有机物越多，起始浓度越高，有机物降解过程中的浓度梯度越太，反应的推动力也越大，微生物降解速率与有机物浓度就可能成零级或线性反应关系。周期越短，每天的周期数目越多，．开始曝气时起始的有机物浓度也越低，就可以与完全混合式反应器一样用Monod方程的一级简化式来描述。3,进水方式的影响进水方式主要对进水和曝气同时存在的SBR的有机物降解过程产生影婶。一般来说进水时间越长，有机物投加的速度越慢有机物浓度增长越慢，整个过程的最大浓度越低，整个过程中的有机物浓度梯度越小，反应就用一级简化公式来描述，或用线性化公式来表征。连续进水用一级化公式的情况居多。对于限制曝气的经典SBR来说，进水时间的长短影响运行周期的时间长短和有机物的投加总量。有机物的投加总量不同，SBR降解有机物的动态过程也有差别。结论\n进入21世纪以来，虽然随着我国环境治理力度的不断加大，水质恶化的势头有所缓和。但从总体上来看，水质恶化的趋势没有得到根本遏制。因此，兴建污水处理厂处理污水，提高生活污水的处理率十分必要。但是由于建设资金、运转成本和操作的复杂程度，城郊及小城镇污水处理难以有效开展。因此开发高效、低耗、性能稳定、容易操控、有一定抗有毒、有害物质冲击的能力的实用水处理技术和小型水处理设施就成为当务之急。SBR法是近年来研究开发出来的一种废水生物处理工艺，它集调节池、曝气池和沉淀池于一体，具有投资少、效率高、功能性强、操作灵活自动化程度高和运行稳定等优点，且能够有效地脱氮除磷，污水处理后达到国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的一级排放标准，适合多种不同目的的废水处理要求，具有很强竞争力。是小城镇污水、小规模污水实现高效处理的一个切实可行的途径。从经济上，建设投资少，占地面积小，管理简单、运行可靠且处理成本降低，具有很好的经济效益和社会效益。是一种适合我国国情的废水处理技术，有很好的应用前景。参考文献\n1、廷耀等编，《水污染控制工程》（上下册），高等教育出版社2、光明等编，《环境工程设计与运行案例》，化学工业出版社3、俊平等编，《污水处理厂工艺设计手册》，化学工业出版社4、肇信等编，《环境保护概论》，高等教育出版社5、连喜等编，《环境生态学》，高等教育出版社6、南圣等编，《环境化学教程》，武汉大学出版社7、忠浩等编，《环境规划与管理》，机械工业出版社8、孔繁翔等编，《环境生物学》，高等教育出版社9、奚旦立等编，《环境监测》，高等教育出版社10、张征等编，《环境评价学》，高等教育出版社11、黄维菊等编，《污水处理工程设计》，国防工业出版社12、中国环境保护产业协会水污染治理委员会编，《小城镇污水处理技术装备实用指南》，化学工业出版社13、张可方等编，《小城镇污水处理技术》，中国建筑工业出版社14、李颖等编，《环境工程CAD》，机械工业工业出版社致谢\n历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师—鄢小虎老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在武大图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最忠心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多你问素材，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！附录1外文参考文献（译文）\n小规模连续批式活性污泥法（SBR法）处理焦化废水摘要：焦化废水是一种剧毒的工业废水，通常采用物理化学和生物相结合的方法进行处理。为了完成之前进行的连续搅拌反应器系统（CSTR）研究，本工作在一个中试实验厂里对焦化废水处理方法进行了研究。该中试实验厂设有一个400升反萃取槽，一个350升中和/均一化槽和一个6米高容积为1500升的序批式活性污泥法反应器（SBR），由可编程控制器（PLC）进行控制。在水力停留时间（HRT）为66小时时，氨脱取效率达到了96％了。当水力停留时间为115小时时，SBR法中生物处理方法使得COD的去除率达到85％，硫氰酸盐去除率达到98%和酚类物质的去除率达到99％。最后的污水浓度的酚类为1.8毫克/升，SCN5.4毫克/升，化学需氧量206毫克/升和氨氮78毫克/升。关键词：焦化废水；酚类；硫氰酸盐；好氧处理；SBR法1引言\n在焦化过程中，尾气中的铵类是由水吸附的，以减少其浓度使其达到工厂的尾气排口标准（约为0.1g/m3）。焦化过程中所产生的污水含有铵浓度在5到10g/L不等。除了这些污染物外，焦化废水中还包含大量的有毒化合物，如酚类化合物，硫氰酸盐，氰化物，硫化物和氯化物，以及少量的聚杂环化合物，碳氢化合物和含氮化合物，这些物质导致了这类废水颜色加深，并且在现行法规中是受严重限制的。表1显示了焦化废水的主要污染物。不同浓度污染物的组成和焦化使用的煤炭和焦化方法是成函数关系的。上述污染物，使得废水有必要进行前处理。这种处理通常是在一个生物过程之前，进行一系列的物理化学处理，以减少固体、油脂和铵的浓度。在一般，铵浓度应减少意味着一个剥离的过程。使用这个过程中，铵浓度可降至50毫克/升，但是较为常见的值约为100～300毫克/升。苯酚是焦化废水中COD含量最高的污染物。尽管作为一个易于生物降解的底物，苯酚也是生物过程的抑制剂。因此，微生物处理这种废水要进行特别的驯化。根据适当的可操作的工作条件下，驯化生物量可以氧化降解有机化合物，酚类物质，包括目前在废水和生物过程中可用焦化废水。为了完成之前进行在实验室规模雇用活性污泥工艺的研究的一，二和三步骤，目前的工作在一个配备了序批式反应器（SBR）的中试实验厂（西班牙）里对焦化废水的生物处理方法进行了研究。该SBR法广泛用于去除工业废水中的有机物和含氮化合物。废水经历了一个汽提过程，以减少氨的浓度。2方法由一个在汽提过程中使用氢氧化钠来减少废水中的NH4+–N的浓度的400升钢结构冷却槽构成。促进铵去除效率的空气，由该公司的空气压缩系统通过放置在底部的管口提供。氨气被导入工业规模的污水汽提塔并转化为硫酸铵。污水从第一个槽流入一个350升容量均一化槽中，在这里通过通风进行混合。废水在这里中和后，将流入一个6米高1500升的生物序批式反应器，该反应器由一个可编程控制器（PLC）进行控制。其为了能控制中试实验厂的汽提和生物降解工艺过程，进口和排口将采用标准分析方法进行分析。针对不能进行即时分析的情况，样品将始终在4℃的条件下冷藏保存。苯酚、COD和硝酸盐通过HACHDR/2010\n分光光度计进行比色分析。NH4+–N浓度通过ORION95-12BN离子选择性电极进行测量。SCN－通过在酸性PH条件下和Fe3+形成红色聚合物用比色法进行分析。为了启动生物反应器，污泥从阿斯图里亚斯的垃圾渗滤液处理中心得到一定浓度约为5克/升总悬浮固体。这污泥的成效在先前的实验室规模的研究作为接种已得到确认。在启动的反应器中，需要进行48h和240h水力停留时间。在这个阶段，历时70天后将取得了良好的污染物去除效率。这个阶段之后，在不同操作条件下进行了研究。整个工艺过程中，供养过程由自动设备实现。该设备由一个调节的阀门，溶解氧传感器，电化学分析器和一图表记录器组成。这些设备的安装遵循一个标准反馈类型的控制方案。通过控制测量溶解氧的浓度，把测量值与设定值进行比较，使溶解氧的浓度始终保持在一个普通阀门难以控制的浓度：6毫克/升附近。在130天时，两个校准剂量单位被安装为了改进操作控制并且那些实验工厂的功能。第一个单位由弥尔顿·罗伊通用汽车公司25年代用一个316L不锈钢身体抽的Dosapro组成，适于用工作的强烈基础介质。这台泵装有StegmannER取决于PIDEurotherm2216e控制器的20电的作动器，它使用一个输入信号所提供的Foxboro871ApHmeter的汽提装置。目的，这个校准剂量单位在于通过15%的NaOH的被管理的增加保持在11.7的价值恒定的拆开的反应堆的pH值。第二个校准剂量单位由Dosapro组成罗伊通用汽车公司25年代与适于强烈与酸媒介合作的一个PVDF身体一起抽的弥尔顿。这台泵也装有StegmannER取决于PIDEurotherm2216e控制器的20电的作动器，调整必要剂量流动根据以Foxboro871均匀性单位的pHmeter提供的价值，因此关闭控制环。这校准剂量单位的目的在于保持在一为方法价值6.0-6.5恒定的均匀性反应堆的pH值，除了10％的硫酸，这值被裁定为实验室刻度最佳适合SCN在以前研究内的生物降解作用。该试剂的过程中耗用的是：少量的反发泡剂，NALCO71D；Na2HPO4130g/m3作为生物降解的磷源；15％氢氧化钠在脱去的箱过程中除去NH4+-N，和10％硫酸中进水向SBR法，在均化箱。3结果和讨论该铵态氮浓度的焦化废水介于401和750毫克/升。通常浓度在做为一个重要部分的钢铁厂中是比较低的,因为氨是可回收的，但由于在本研究中的一些工\n业溶出提取运作上的问题，在SBR法执行中的生物处理的一个步骤实施是为了减少可能的微生物毒性作用，以致于有效地减少微生物污染物。3.1氨提取提取过程中所形成的空气通过一碱性介质中的液体的气相废水来消除氨态氮。作为汽罐是比SBR法规模小的零售量，HRTs的应用均低于该66，40，34和17h的生物反应器。在罐中的液体一直是饱和氧状态，以达到强烈的爆气。由于没有加热装置的应用，罐中的操作温度比环境温度略高，由于废水的进入使温度约为35℃，介于11.4℃和18.6℃。随着水力停留时间的增加NH4+-N负荷率在的减少，当水力停留时间为66h时NH4+-N的变化在2.5千克/立方米每天，17h时NH4+-N的变化在9.8千克/立方米每天，观察不同水力停留时间的废水中不同浓度铵的变化。在加入氢氧化钠后，使废水的pH值维持在高碱值，并使之在第一部分的研究中介于10和12.5之间。使用该系统的自动剂量从130天就获准了，既节省了氢氧化钠的消耗，也更好地控制了pH值，使之在其余的操作期内保持恒定在11.7左右。3.2SBR法生物处理焦化废水一旦杂废水中提取一个铵态氮的主要部分，使得进入生物反应器之前由于高pH值的应用实现废水已被分解。因此，同质化罐放在提取罐和SBR处理之间，以添加必要的试剂。硫酸是用来消除废水，因为这试剂是作为一个副产品而在公司中使用。由于没有加热元件的使用，反应器的温度大约和环境温度是一样的，由于微生物的活动可能会略高，但是变动会介于当水力停留时间为115h时为14.7℃和当水力停留时间为225和137h时为21.7℃。该溶解氧在混合液中由氧传感器和自动调节阀调节保持在4.5毫克/升。反应堆内的pH值是固定在6.5，为生物降解硫氰酸盐的最佳值，在焦化废水中污染物的生物降解比酚类物质或其他有机化合物需要更长时间。随着水力停留时间的减少，食物/微生物（F/M）的比例增加了，变动介于每天0.06和0.24kgCOD/kgVSS。有机负荷率（OLR）之间的变动介于每天0.14和0.56kgcod/m3的平均值，也同样伴随着水力停留时间的减少而增加。由于焦化废水的不同组成部分，是很难维持OLR的一个固定的值，所以选择的运行参数是水力停留时间。挥发性悬浮固体的浓度（VSS）变动介于1.5和2.9g/L，平均值为2.2毫克/升，相当于79％的可溶性固形物。污泥体积\n指数（SVI）出现的值是介于47和80立方厘米/克，加入一个混凝剂是没有必要的。3.3COD提取废水的化学需氧量介于1100和1700毫克O2/升，在提取和同质化后轻微减少了，同时可以观察到从SBR法处理的值。这可能是由于空气的氧化，如邻苯二酚的提取过程，根据书目。在提取过程中，观察到由浅黄至深棕色发生了一个颜色的变化。COD的出水始终低于该进水，变化在155和560毫克/升之间。提取率介于80％和90％之间，除了HRT的应用是最短的，降低到了62％。3.4酚类物质的去除在不同的操作条件的去除率不同。在废水里的酚集中在185和253毫克/升之间不同，通常在脱去的过程之后稍稍减少。在生物处理后在1.7～5毫克/升的范围之内，去除效率始终高于97％。因为HRTs总高得足以达到酚的几乎完全的生物降解作用，没有时间观察去除效率与水力停留时间。3.5硫氰酸盐去除SBR法中的进水硫氰酸盐的浓度在210～487mg/L，处理后浓度降低到1～20mg/L。在水力停留时间大于115小时时，去除率很好达到95％左右或更高。当水力停留时间为58小时时去除率下降到90％。3.6铵浓度的变化如上所述，焦化废水中经历了剥离的过程之前，用生物处理以降低NH4+–N的浓度。虽然SBR实验的目标是不除去NH4+–N，进行监测以观察NH4+–N浓度的变化。因为前者已经改变成NH4+–N，这是由于在场的有机氮和硫氰酸盐在进水，生物降解过程后者成为NH4+–N，CO2andSO2-。作为结果，由于这个增加总NH4+–N脱除率比那通过脱去的过程获得的更低，在42%~85%的范围内，在表3中可以看出，在焦炭废水和最后渗漏方面的不同的污染物的集中的平均价值，以及在不同的工作条件下获得的去除率。在焦化废水在以往的研究中虽然发现HRTs为80h时生物降解的污染物最低，在目前的研究学习里获得的结果显示HRT为58小时时COD的去除率很好，酚和SCN-的去除率也很高。在HRT为66h的剥离过程中铵态氮污水浓度可维持在40-100mg/\nL。获得污水中较低浓度的铵，一个可行方案中插入一个硝化/反硝化过程。这一步可以看出，在SBR工艺，优化不同的阶段的操作时间。4结论采用气提装置，均化装置和生物学的反应器按照排序批式模式研究小规模处理进行焦炭废水。NH4+–N的去除受水力停留时间的影响，HRT为66小时时获得了90％去除率。在气提和有硫酸中和后，在SBR里的污染物的生物降解作用导致COD的去除率高于69%，酚的去除率高于98%和SCN-的去除率高于90%，即使适合那些更低的HRT(58h)。实验表明，时间越长，是化学需氧量的去除率可以更高。\n附录2外文参考文献（原文）Treatmentofcokewastewaterinasequentialbatchreactor(SBR)atpilotplantscaleAbstract:Cokewastewaterisahighlytoxicindustrialeffluentwhichisusuallytreatedbyacombinationofphysico-chemicalandbiologicaltreatments.WiththeaimofcompletingpriorstudiescarriedoutinCSTR,inthisworkwestudiedthetreatmentofcokewastewaterinapilotplantequippedwitha400Lstrippingtank,a350Lneutralization/homogenizationtankanda6mhigh1500Lsequentialbatchreactor(SBR),controlledbyaPLC.Ammoniastrippingefficienciesof96%wereobtainedforHRTof66h.ThebiologicaltreatmentintheSBRledtoremovalefficienciesof85%COD,98%thiocyanateand99%phenolsforHRTof115h.Finalconcentrationsintheeffluentof1.8mgphenols/L,5.4mgSCN/L,206mgCOD/Land78mgN–NH4+/Lwereobtained.Keywords:Cokewastewater;Phenols;Thiocyanate;Aerobictreatment;SBR\n1IntroductionInthecoke-makingprocess,ammoniumisremovedfromtheexhaustgasbyadsorptionontowaterinordertoreduceitsconcentrationstoacceptablelevelsinthegasoutletoftheplant,i.e.toaround0.1g/m3.Thegeneratedaqueouseffluentcontainsammoniumconcentrationsrangingbetween5and10g/L.Besidesthispollutant,cokewastewateralsocontainssubstantialamountsofcertaintoxiccompoundssuchasphenols,thiocyanates,cyanides,sulphidesandchlorides,aswellassmallamountsofpolyaromatichydrocarbonsandheterocyclicnitrogenouscompounds,thepresenceofwhichinwatersourcesisseverelylimitedbycurrentlegislation,andwhichresultindarkbrowncolouringofthiswastewater.Table1showstheconcentrationsofthemainpollutantsintypicaleffluentsfromcokeovens.Theconcentrationofeachcomponentvariesasafunctionofthetypesofcoalusedandthedifferentmodificationsoftheprocessemployedtomanufacturethecoke.Thepresenceoftheaforementionedpollutantsmakesitnecessarytotreatthewastewaterbeforedisposal.Suchtreatmentusuallyconsistsofabiologicalprocessprecededbyaseriesofphysico-chemicaltreatmentstoreducetheconcentrationsofsolids,greasesandammonium.Ingeneral,theammoniumconcentrationshouldbereducedbymeansofastrippingprocess.Usingthisprocess,theammoniumconcentrationcanbereducedto50mg/L,althoughvaluesofaround100and300mg/Laremorecommon.PhenolisthepollutantwhichcontributesthemosttothetotalCODincokewastewater.Despitebeingareadilybiodegradablesubstrate,phenolisalsoaninhibitorofthebiologicalprocess.Therefore,thebiomassemployedforthiswastewatershouldbeespeciallyacclimated.Undertheappropriateoperationalworkingconditions,theacclimatedbiomasscanoxidizethebiodegradableorganiccompounds,phenolsincluded,\npresentinthewastewaterandbiologicalprocessesmaybeusedforcokewastewater.Withtheaimofcompletingpreviousstudiescarriedoutatlaboratoryscaleemployinganactivatedsludgeprocessinone,twoandthreesteps,inthepresentresearchworktheauthorsstudiedthebiotreatmentofcokewastewaterinapilotplantequippedwithasequencingbatchreactor(SBR)locatedattheArcelorfacilitiesinAvile′s(Spain).TheSBRiswidelyusedfortheremovaloforganicandnitrogenouscompoundsinindustrialwastewaters.Thewastewaterunderwentastrippingprocesspriortobiologicaltreatmentinordertoreducetheconcentrationofammonia.2MethodsTheairrequiredtofacilitateammoniaremovalwasfurnishedbythecompany’scompressedairsupplysystemandwasintroducedviaapipewithorificesplacedatthebottomofthetank.Ammoniagaswasincorporatedintotheeffluentoftheindustrialscalestrippingcolumnandtransferredintoammoniumsulphate.Theeffluentfromthefirsttankflowedintoa350Lvolumehomogenizationtankinwhichthemixwasmaintainedbymeansofaeration.Thewastewaterwasneutralisedinthistankbeforeenteringthe6mhigh1500LbiologicalsequencingbatchreactorcontrolledbymeansofaPLC.Withtheaimofmonitoringthestrippingandbiodegradationprocessestakingplaceattheplant,theinfluentandtheeffluentswereanalysedusingstandardmethods.Inthecaseofnotbeingabletocarryoutimmediateanalyses,sampleswerealwayskeptunderrefrigerationat4℃.Phenol,CODandnitrateswereanalysedbycolorimetricmethodsusingaHACHDR/2010Spectrophotometer.NH4+–NconcentrationwasmeasuredbypotentiometryusinganORION95-12BNionselectiveelectrode.SCN-wasanalysedviaacolorimetricmethodbasedontheformationatanacidpHofanintenseredcomplexbetweenFe3+andSCN-.\nTostartupthebiologicalreactor,sludgefromtheleachatetreatmentplantattheCentralLandfillforMunicipalSolidWasteofAsturiaswasintroducedinordertoobtainaconcentrationoftotalsuspendedsolidsofaround5g/Linthereactor.Theeffectivenessofthissludgeasaninoculumhasbeenverifiedinapreviouslaboratory-scalestudy.Duringthestart-upofthereactor,cyclesof48handHydraulicResidenceTimes(HRTs)of240hwereemployed.Thisstage,whichwascompletedwhengoodremovalefficienciesofthepollutantswereachieved,lasted70days.Afterthisstartingperiod,differentoperatingworkingconditionswerestudied,Automaticcontroloftheaerationprocesswasemployedduringthewholeprocess.Theequipmentinstalledconsistedofaregulatingvalve(Schubert&SalzerGS28043),dissolvedoxygensensor(Foxboro871DO-Constitution),providedwithanelectrochemicalanalyser(873DO),controller(Eurotherm2216e)andagraphicalrecorder(Eurotherm5100V).Thearrangementofthesedevicesfollowsacontrolschemeofthestandardfeedbacktype.Controlisperformedbymeasuringtheconcentrationofdissolvedoxygen,comparingthevaluewiththefixedvalue,andtheintensityofaerationismodifiedbyvaryingthevalveopeninginordertoalwaysmaintaintheoxygenconcentrationclosetothefixedvalueof6mg/L,asasmallervaluewasverydifficulttocontrolwiththeregulatingvalve.FromDay130on,twodoseregulationunitswereinstalledwiththeaimofimprovingoperationalcontrolandfunctioningofthepilotplant.ThefirstunitismadeupofaDosaproMiltonRoyGM25Spumpwitha316Lstainlesssteelbody,suitableforworkingwithstronglybasicmedia.ThispumpisequippedwithaStegmannER20electricactuatorgovernedbyaPIDEurotherm2216econtroller,whichusesaninputsignalsuppliedbytheFoxboro871ApHmeterofthestrippingunit.TheaimofthisdoseregulationunitconsistsinmaintainingthepHofthestrippingreactorconstantatavalueof11.7bymeansoftheregulated\nadditionof15%NaOH.TheseconddoseregulationunitismadeupofaDosaproMiltonRoyGM25SpumpwithaPVDFbody,suitableforworkingwithstronglyacidmedia.ThispumpisalsoequippedwithaStegmannER20electricactuatorgovernedbyaPIDEurotherm2216econtroller,whichadjuststhenecessarydoseflowonthebasisofthevaluessuppliedbytheFoxboro871ApHmeterofthehomogenizationunit,thusclosingthecontrolloop.TheaimofthisdoseregulationunitconsistsinmaintainingthepHofthehomogenizationreactorconstantatavalueof6.0–6.5bymeansoftheregulatedadditionof10%H2SO4,sincethisvaluewasfoundtobetheoptimumforthebiodegradationofSCN－inapreviousstudyatlaboratoryscale.Thereagentsconsumedintheprocesswere:asmallamountofanti-foamingagent,NALCO71D;130gNa2HPO4/m3asphosphorussourceforbiodegradation;15%NaOH(12–16L/m3)toremoveNH4+–Ninthestrippingtank,and10%H2SO4,(11–15L/m3)toneutralizetheinfluenttotheSBRinthehomogenisationtank.3ResultsanddiscussionTheNH4+–Nconcentrationofthecokewastewaterrangedbetween401and750mg/L.Usualconcentrationsatthesteelworksarelowerasagreatpartofammoniaisrecoveredbystripping,butduetosomeoperationalproblemsintheindustrialstrippingcolumnsduringthisresearch,astrippingsteppriortothebiologicaltreatmentintheSBRwasperformedinordertoreducepossibletoxiceffectsforthemicroorganismsthatmaydecreasetheremovalefficienciesofthepollutants.3.1AmmoniaremovalbystrippingThestrippingprocessconsistsoffizzingairthroughthewastewatertoremoveammonia,whichwouldpassfromtheliquidtothegaseousphaseinanalkalinemedium.AsthestrippingtankwassmallerinvolumethantheSBR,theHRTsemployedwerelowerthanthoseofthebiologicalreactor,\nbeing66,40,34and17h.Theliquidinthetankwasalwayssaturatedwithoxygenduetostrongaeration.Asnoheatingelementwasused,theoperatingtemperatureinthetankwasslightlyhigherthanthatoftheenvironment,sincethewastewaterenteredattemperaturesofaround35℃,andrangedbetween11.4and18.6℃.TheNH4+–NloadingratedecreasedwithincreasingHRTandvariedbetween2.5kgNH4+–N/m3dayforanHRTof66hand9.8kgNH4+–N/m3dayfor17h,variationsbeingobservedforeachHRTduetothevaryingammoniumconcentrationsofthewastewater.ThepHofthewastewaterwaskeptathighalkalinevaluesbyaddingNaOH,andrangedbetween10and12.5inthefirstpartofthestudy.TheuseoftheautomaticdosagesystemfromDay130onallowedbothasavinginNaOHconsumptionandbettercontrolofthepH,whichwaskeptconstantataround11.7duringtherestoftheoperationalperiod.3.2BiologicaltreatmentofcokewastewaterinanSBROncetheremovalofamajorpartoftheNH4+–Ninthecokewastewaterwasachieved,thewastewaterhadtobeneutralisedbeforeenteringintothebiologicalreactorowingtothehighpHvaluesemployedinthestrippingprocess.Consequently,ahomogenizationtankwasplacedbetweenthestrippingtankandtheSBRinordertoaddthenecessaryreagents.H2SO4wasusedtoneutralisethewastewater,sincethisreagentwasavailableinthecompanyfacilitiesasaby-product.Asnoheatingelementwasused,thereactortemperaturewasapproximatelythesameasthatoftheenvironment,possiblybeingslightlyhigherduetomicrobialactivity,andrangedbetween14.7℃foranHRTof115hand21.7℃forHRTsof225and137h.Theoxygendissolvedinthemixedliquorwaskeptaround4.5mg/Lbytheoxygensensorandtheautomaticregulationvalve.ThepHinsidethereactorwasfixedat6.5,optimumvalueforthebiodegradationofthiocyanate,pollutantthatneedslongertimetobiodegradethanphenolsorotherorganiccompoundsincokewastewater.Thefood/microorganisms\n(F/M)ratioincreasedwithdecreasingHRT,rangingbetween0.06and0.24kgCOD/kgVSS.day.Theorganicloadingrate(OLR)variedbetweenaveragevaluesof0.14and0.56kgCOD/m3day,alsoincreasingwithdecreasingHRT.Duetovariationsinthecompositionofthecokewastewater,itwasverydifficulttomaintainafixedvaluefortheOLR,andsothechosenoperatingparameterwastheHRT.Theconcentrationofvolatilesuspendedsolids(VSS)rangedbetween1.5and2.9g/L,withanaveragevalueof2.2mg/L,representing79%ofTSS.Thesludgevolumetricindex(SVI)presentedvaluesofbetween47and80cm3/g,theaddingofacoagulantnotbeingnecessary.3.3CODremovalTheCODofthewastewaterrangedbetween1100and1700mgO2/L,decreasingslightlyafterstrippingandhomogenization,ascanbeobservedfromtheSBRinfluentvalues.Thiscouldbeduetooxidationbyairofpolyhydroxyphenolssuchascatecholduringthestrippingprocess,accordingtobibliography.Achangeincolourafterthestrippingprocessfrompaleyellowtodarkbrownwasobserved.TheeffluentCODwasalwayslowerthanthatoftheinfluent,varyingbetween155and560mg/L.Removalefficienciesrangedbetween80%and90%,exceptfortheshortestHRTemployed,decreasingto62%.3.4PhenolsremovalAlongwiththeremovalefficienciesforthedifferentoperatingconditions.Phenolsconcentrationinthewastewatervariedbetween185and253mg/L,generallydecreasingveryslightlyafterthestrippingprocess.Theconcentrationafterthebiologicaltreatmentrangedbetween1.7and5mg/L,theremovalefficiencybeingalwayshigherthan97%.NorelationbetweenremovalefficienciesandHRTemployedwasobserved,sincetheHRTswerealwayshighenoughtoachievealmostcompletebiodegradationofphenols.\n3.5ThiocyanateremovalIntheinfluenttotheSBR,theconcentrationofthiocyanaterangedbetween210and487mg/Landafterthetreatmentconcentrationsdecreasedbetween1and20mg/L.Verygoodremovalefficiencieswerereached,around95%orhigherwhenoperatingatHRT≥115h.Theefficiencydecreasedto90%forHRTof58h.3.6VariationinammoniumconcentrationAsmentionedabove,thecokewastewaterunderwentastrippingprocesspriortobiologicaltreatmentinordertoreducetheconcentrationofNH4+–N.AlthoughthegoaloftheSBRexperimentswasnottoremoveNH4+–N,monitoringwascarriedoutinordertoobservepossiblevariationsinitsconcentration.Asaresultofthisincrease,thetotalNH4+–Nremovalefficiencywaslowerthanthatobtainedbymeansofthestrippingprocess,rangingbetween42%and85%,ascanbeobservedinTable3,whichshowstheaveragevaluesoftheconcentrationsofthedifferentpollutantsinthecokewastewaterandthefinaleffluent,aswellastheremovalefficienciesobtainedunderthedifferentworkingconditions.AlthoughHRTsof80hhadbeenfoundastheminimumforthebiodegradationofpollutantsincokewastewaterinpreviousstudies,theresultsobtainedinthepresentresearchstudyshowthatanHRTof58hislongenoughtoobtainveryhighremovalpercentagesofCOD,phenolsandSCN-.Theconcentrationofammoniumintheeffluentcanbekeptaround40–100mg/LoperatingatHRTof66hinthestrippingprocess.Toobtainlowerconcentrationsofammoniumintheeffluent,apossibleoptionwouldbetoinsertanitrification/denitrificationstepinthetreatmentscheme.ThisstepcouldbeperformedintheSBR,optimizingtheoperatingtimesofthedifferentstages.4Conclusions\nThetreatmentofcokewastewaterwasstudiedusingapilotplantcomposedofastrippingunit,ahomogenizationtankandabiologicalreactoroperatedinsequencingbatchmode.NH4+–NremovalbystrippingisinfluencedbytheHRTemployed,efficienciesof90%beingobtainedforHRTof66h.AfterstrippingandsubsequentneutralizationwithH2SO4,thebiodegradationofpollutantsinanSBRledtoremovalefficiencieshigherthan69%,98%and90%forCOD,phenolsandSCN-,respectively,evenforthelowerHRT(58h).Increasingthistime,higherremovalswereachieved,especiallyinCOD.