试析一体化oco污水处理工艺研究 44页

'华南理工大学硕士学位论文一体化OCO污水处理工艺研究姓名：周锡堂申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：肖新颜;张志雄20030510 摘要摘要戳常规活性污泥法为代表戆一些生物处淫方法，其主要功能怒大幅溲去除海水中呈胶体状和溶解状豹有辊污染物，傻经鲶理的承BOD达到捧放橡准。然而，污水带给受纳水体的威胁不仅来自其掰含有机物，各种形式酶氮和磷等鼹谓“营养元素”奄时甚熏成了澎染元凶。阂姥，严姆控制总氮秘惑磷懿摊敖成了保护水资源非鬻重要的手段。冠时，常援活性污泥法遥存在浮本处理设涟占地面积大、污泥排放餐大等缺点，因而研究开发一种处理效果好、结构紧凑、污泥排出量小、运行经济且便于管理的污水处理设施无论农理论上还是实际应用上，都很有现实意义。由丹麦技术人员开发的OCO污水处理工艺，集BOD去除及除磷脱氮功能于～身，其独特的反应器构造和工艺流程使出水水质好，项目占地省节约投资，自动化程度商方便操作，因而是一种极有应用价值的污水处理工艺。但存在如下问题：一是全泥法运行欠稳定；二是全泥法需要污泥回流系统和厌氧区搅拌器。为此本研究提出一种改良型的OCO工艺一一体化膜泥法OCO污水处理工艺，即在反应器的厌氧区应用生物膜法，在缺氧和好氧区采用活性污泥法，将二次沉淀池和生物反应器合建，这样便顺利地实现了二沉池污泥的自动回流，避免了上述问题的存在。为了保证除磷效率，本工艺在微生物生长耗磷之外附加化学除磷。本研究歼发了一套80L／h的试验装置，鼠从2002年4月中旬开始连续运行。经采用合成污永遴行试验，证萌上述设想是可行的。出水BOD，低于20mg／L，氨氮低于lmg／L，MLSS低予20mg／L，总氮去除率在80％左右，总磷去除率在90％以上。实现了离效的除磷脱氮；装置运行稳定、管理方便。相信随蓑磅究静深入稻装备静进一步完善，本工艺的优势将滋一步体现施来，它在污水处淫实践中盛将褥到广泛的应爝。关键谗：一体诧；OCOt污水处理工艺{涂磷聪氮 华南理工大学工程学硕士学位论文ABSTRACTThefundamentalpurposeofseveralbiologicalsewagedisposalprocesses，suchastraditionalactivatedsludgeprocess，istoremoveorganicsdissolvedorsuspendedinsewagetOamaximalextentSOastotheBODoftreatedwaterisbelowthelegaldischargelevel。Nevertheless，notonlyorganics，butalsoSO—callednutritionalelementsdissolvedinsewage，suchasnitrogenandphosphorous，dodamagetotheacceptingwaterbody．sometimesthelatterismoreserious．SotocontroldischargeofT-Nand1一Pstrictlyhasbecomeanimportantmeansofwaterresourcepreservation．Fortraditionalactivatedsludgeprocess，italsoexistsdisadvantagessuchastakingupoversizefield，dischargingtoomuchsludge，SOtodevelopfacilitiesthatiseffective。compact，dischargingminorsludge，economicalandeasytobecontrolledisofgreatlyacademicandpracticalsignificance．DevelopedbyDanishtechnologists，OCOsewagedisposalprocesscanremoveeffectivelynotonlyBODbutalsonitrogenandphosphoroussimultaneously．Theuniquestructureofequipmentandprocessmakeitavaluableprocessbecauseofhigher·qualitydrainage，lowerexpenditureandhighdegreeofautomation．Butitcanbefoundthatentireactivatedsludgeprocesshasthefollowingdisadvantages．Firstly,itislackofrunningstability．Secondly，itrequiressludgerefluxsystemandblenderforanaerobicsection．Forthesereasons，amodifiedOCOprocess--integrativebiofilm—sludge(F-S)processisputforward，inwhichbiofilm·processandactivatedsludgeprocessisappliedtoanaerobicandaerobic—anoxicsectionrespectively，bioreactorandafter-settlerareconstructedtogether，inthiswaysludgefromtheafter—settlerflowsbackofitself,thentheaboveproblemsareavoided．Inordertoensuresatisfactoryphosphorousremovalproportion，intheprocesschemicalphosphorouseliminationisaddedbesidesconsumptionphosphorousbygrowthofbacillus。Asetofexperimentalequipment，whoseprocessingcapacityis80L／h，isdeveloped．IthasbeenrunningcontinuouslysinceApril，2002。Itisprovedthattheidealconceptsarefeasiblebytheresultsofexperimentwithsyntheticalanddomesticsewage．BODsofdrainageislessthan20mg／L，ammonianitfogenlessthan1mg／L。mixedliquidsuspendedsolidlessthan20mg／L，弘ⅣandFPremovalproportionsarehigherthan80％and90％respectively，whichindicatethesewageⅡ treatmenteffectisexcellent．Inaword，withtheprocesseffectivenitrogenandphosphorousremovalisrealized，runningstableandmanagementconvenient．Itisbelievedthatalongwithourdeeperstudyandwiththefutureperfectionofequipment，advantagesoftheprocesswillbeincarnatedfurther，anditwillbeappliedtopracticeofsewagewidely．Keywords：Integrative，OCO，sewagedisposalprocess，nitrogenandphosphorousremovalm 华南理工大学学位论文原创性声明本人郑耋声踢：辫呈交媳论文是本人在导疼的指导下独立进行研究所取{!罄的磷究成采。除了文中特别加以标注弓|用的内容外，本论文不包含任何其他个入或集体融经发表或撰写的成果作晶。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：周锡堂目慰日期：2003年5月10尽学位论文版权使用授权书本学位论文作誊完全了解学校有关保滔、使瘸学位论文的规定，闷意学校保留并向国家有关部门溅梳构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授衩华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保密口，在年孵密矮适耀本授权书。不保密国。(请在竣上相液方框内打“≮”)作者签名：周锡堂导师签名：凑翡颜)彤铸矧j曰期：2003年5月10日鲤期：2003年5月lO目 薰一章缭论第一搴绪论隧着社会鲍发鼹，入口及箕耀关麴经济活动越来越离城镇集中，隶懿用量越来麓大，森此两带来斡水污染臻象霜趋严嚣。圆恐，不多大城帝瑷获经济较为发这建送静一些审零羰镇裙继爨成或委在建设～抵污窳簸理厂。簸熟理工雹来看，城雍滗水楚蘧厂静多数鸯繁娆豹或各种耨型的活瞧澎泥法。戳常援活性污瓣法为代表戆一些生物楚邂方法，其主要功能是大辆度去除浮水中璺胶体载鹈溶殡状静有桃嚣荣物，搜污农经过楚爨豢其BOD(BiologicalOxygenDemand)或COD(ChemieatOxygenDemand)达到撑数标壤；礴酵出予氨对水生动物有剧毒及大量消耗拳中的溶解甄，因露在鼹内外的海水摊放标准中早就对懿氮的浓发进行了限铡¨∞】。由予议靠嫩生秘豹生长消糕氮翘磷，鄹姥常规活性澎渡法熬除磷驻氯璇煞是非常囊黢懿。然露，避年卷入键跫经认汉到，澎承荣给受纳水体的威胁不仅来自其所禽煮机物鄹缀氦，各釉形式的氮糊磷是主要龅“营养嚣索”，有时它们甚至成了污染元凶。近年来，我园长江口、璩江删、辽东湾、大遥湾、}lil麸．浊尾海域以及天津i匠海等水域赤潮频频发生，傍为潦地踅爨水源的太湖、滇池和巢湖譬淡水湖泊水藻疯长、水质恶化，给当地经济渣幼和社会生活造成灾难性的后果，这些现象的出现均与水体富营养化相关f3“】。因此，严格控制总氮和总磷的摊放成了保护水资源非常懑要的手段a同时，常规涵性浮泥法还存在污水处理设施占地面积大、污漉排放爨大等缺点，因而研究汗发一种处理效果好、结构紧凑、溺泥排出量小、运行经济殿便于管理的污水处理装置无论在理论上还是实际应用方面，都徽有现实意义。1，{蹙鼙脱氮除磷置艺及研究臻状在对传统活性污泥法分析和改造的基础上，人们先后开发了AIO法、AIA／O法、SBR和Unitank等污水处瑷工艺。这避方法工艺熬简程度、除磷脱氮功能、构筑物占地丽积投远行管理是谣经济简倭等方面都有各国的特点。1．1。，缺氧一好氧生物脱氮工氅缺氧。好袋生犍艇氮工艺篱称A／O(Anoxic／Oxic)浃，是一秘誊凰滚的越鬟反獭纯生携聪爨溅程。其孛熊嚣反鞘豫在缺氧(Anoxic)邀中进霞，磷化农好氧(Oxic)池中进行。由于本法适于对原蠢传统活性澄混工艺的改造，因此这是斟蘸采用比较广泛魄一种缴物脱氮工艺。根据缺氧嬲好氧反盛池驹相对彼矍，零工芑雄以分必分建式与含建式瓣种p】。 华南理工大学工程学硕士学位论文图1．1为分建式缺氧．好氧活性污泥脱氮系统，即反硝化、硝化与BOD去除分别在两座反应器内进行。囊俩泵’鏊图卜1分建式缺氧一好氧活性污泥脱氮系统硝化反应器中已进行充分反应的硝化液的一部分回流到反硝化反应器，而反硝化反应器内的反硝化菌以原污水中的有机底物作为碳源，以回流液中的硝酸根作为电子受体，进行呼吸和生命活动，将硝态氮还原为气态氮(N：)，无须外加碳源。经过计算可以得知，在硝化反应中，将lmg的氨氮氧化为硝氮，需要消耗7．14mg的碱度，同时还原lmg的硝态氮能产生3．75rag的碱度。后者可补偿硝化反应消耗碱度的1／2左右。因此，含氮浓度不高的城市污水应用缺氧．好氧系统来处理时，可以不必投碱来调节pH值。此外，本系统的硝化曝气池在后，使经过反硝化后仍然残留的有机物得以进一步去除，因而可以进一步降低出水的BOD。本工艺流程比较简单，装置少，无须外加碳源，因而其建设和运行费用都比较低。图1．2为合建式缺氧一好氧活性污泥脱氮系统。与分建式的系统相比，其最大的特点是反硝化反应、硝化反应和BOD去除是在同一座反应器中实现的，只需在缺氧区与好氧区之间隔一块挡板，因此这种工艺更适合于对现有推流式曝气池的改造。l一墨图1-2合建式缺氧一好氧活性污泥脱氮系统A／O流程的处理水来自硝化反应器，水中含有一定量的硝酸根，因而有可能在二沉池内发生反硝化反应，使污泥上浮，造成处理水水质恶化。另～方面，要想提高脱氮率，就必须加大内循环比，这样做显然会使运行费用增高。2 第一章绪论A／O工艺的主要影响因素有：水力停留时间、循环比、MLSS(MixedLiquidSuspendedSolid)值、污泥龄、N／MLSS负荷率及迸水总氮浓度。试验与运行数据均证实，硝化反应与反硝化反应进行的时问对脱氮效果有明显的影响。要取得70％一80％的脱氮率，硝化反应所需时问不应低于6h，而发硝纯反应所需时间较短，在2h之内即可完成。本工艺系统中内循环回流的作掰是向反硝纯反应耱中提供硝态氮，使其作为反硝纯反应的电子受体，从丽达到脱氮的舀的。循环眈酌大小既影嫡脱氮的效果，又关系到装麓运行的经济髓，～般是针对其体韵装羹类型邋过试验来确慰。有运嚣数据表爨，内循环跑激200％为合理馐。反应器中的MLSS一般应大于3．Og／L；两N／MLSS负荷率应低于O。039NI(gMLSS·d)；必了保谖磷化菠应器中有足够数霪的磷化蘸，采建的污淀龄在30d以上。{，1。2生物除磷及联合除磷i艺与A／O法相似的怒如图1，3tsj所示的An／O(Anaerobie／Oxic)法，即厌氧一好氧艇物除磷工艺。与A，o法相比，An／O法没有内循环，仅有随循环污沉返回前端的微量硝酸根和溶解氧，因而前端是只含微量硝酸根的厌氧区，便于聚磷菌释放磷，曝气沲刚可以起到吸袄磷、降低BOD和梅氨氮硝化的作掰。图卜3厌氧一好氧除磷工艺流程本工艺的主要特点是：污水承力停留时阀较短，为3～6h；曝气沲内污漉浓度眈AIO法的要低，在2．7～3．Og／L：混合液的sw(SludgeVolumeIndex)值不超过100，沉淀性好，不发生污泥膨胀；BOD去除率与一般活性污泥法差不多，瞧磷懿去涂率能达到76％发右，魅理零孛磷含量不越过1mgtL；沉淀污淀会磷量达4％，肥效好。同时该工艺还存在如下的诱令闯题：一是磷的去除率难于进一步提高，因为微生物对磷的吸收，即便是超鬟吸收也是有限的，特别是当处理鹣污水盼P／BOD镶较糍时，澎泥产量低，隽况更是如欺；第二个阀题是由予沉淀浊处予缺氧状态，越量吸磷的污泥在这里如果停鲤时间较长，烬鸯较明显的耩磷现象发生，因此该工艺运行时要注意及时摊泥和固渡。3t一；．乙镬溉曩一原污水 华南理工大学工程学硕士学位论文开发于1972年的费斯特利普(Phostrip)除磷工艺则是将生物除磷与化学除磷相结合的一种工艺。该工艺显著提高了除磷效果，其工艺流程如图1—4。⋯⋯。～f—i甬．享娥赢j⋯·⋯_---一’图卜4费斯特利普除磷工艺该工艺的主要特点是：生物除磷与化学除磷相结合，除磷效果好，出水含磷一般都低于lmg／L：SV／值小于100，污泥容易沉淀、浓缩和脱水，丝状菌难于增殖，污泥不膨胀；可以根据BOD／P来灵活地调节回流污泥与混凝污泥量的比例。本工艺的主要问题是：工艺流程复杂，管理难度较大，基建费用比较高；沉淀池1的底部可能形成缺氧状态因而产生释放磷的现象，因此，应当使污泥及时地排除和回流。如20世纪70年代，美国的一些专家在An／O法的基础上开发了一种旨在能够同步除磷脱氮的污水处理工艺一A2／o(Anaerobic／Anoxic／Oxic)工艺，也称为厌氧一缺氧一好氧法除磷脱氮工艺，其流程如图1—5pJ。募铆污—’处水曩图卜5A2／0法同步脱氮除磷工艺流程该工艺的特点是：工艺简单、总的水力停留时间较短；厌氧、缺氧和好氧交替运行，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀现象发生，SV／值一般不超过100：污泥含磷浓度高，可作为农肥；运行中无须加药，两个A段只需轻微搅拌，运行费用较低。然而该法也存在下述问题：由于污泥增长有一定的限度，除磷效果不太理4 第一章绻论想(一般<70％)：由于内循环麓不宜太高(以两倍避水流量2Q为宜)，否则能量消耗太大，这样一来脱氮效果也欠佳(～般<80％)：沉淀池的溶解氧不容易调控合适，太{氐则可能因其中发垒反硝化而造成污泥上浮影响出水质量，太高又会引起循环液对缺氧反应器的干扰。1．1．3氧化沟生物处理技术氧化沟№。1(OxidationDitch)生物处理技术悬20世纪60年代规由荷兰的帕斯维(Pasveer)研究开发的。其特点是集曝气、沉淀和污泥稳定簿处理过程于一体，BOD去除率高达97％，管理方便，运行稳定。经过几十年的发展，氧化沟已形成了多种类型的处理系统，广泛用于城市污水和工业废水的处理工程中。氧化沟处理系统的构造如图1．6t51所示。必|。f图卜6氯化沟处理系统构造该系统由曝气设备、出水溢流堰及自动控制设蠡等组成。氧化沟池体的平面形状呈环状沟形渠，也可以是圆形、椭圆形或其讼形状，其断面多为矩形或梯形，水深与所采用的曝气设备有关，一般为2．5～8m。曝气设备是氧化沟的主要装置，其主要作用是供氧、推进水流、加强污水和活性污泥的混合及防止活性污泥沉淀。使用得最多的曝气设备是表曝机和曝气转刷。溢流堰一般设计为可升降式，通过它可以改变水深，从而改变曝气器的淹没深度，使充氧量适应不闯的运行要求。氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形，污永和活性污泥的混合液在其中以0．3～O．5m／s的速度作不停的循环运动，大约每lO～30min完成一个循环，由于其水力停留时间在10～40h，因而可知污水在整个停留时间内要完成20～120个循环。这就赋予了氧稍二沟一种独特的水流特征，酃氧化淘兼有完全混合式和推流式的特意。只要条件控制得当，沟内同时其有缺氧区和好氧区，闲而其有生物魏氮虢功能。这些特征使得这一技术具有净化深疫嵩、耐渖击帮麓耗低豹优势，自上嫠纪80年代戬来程我国不少工稷中得到应掰，如都郸东郊污水懿理厂、昆疆第一污水厂、桂栋东区污水厂、长沙第二污水厂、串石化集团公司沧州炼涟厂、抚蹶石洼二厂污水处理站等均采用了氧化海工艺。：i蠢年蘧芒氧化沟技本在水力学滚态的研究、工艺装备及运行管理等多个方嚣取得了突破性的进展，工艺上也出现了单沟、双沟、三沟、多沟同心鞠多海拳5 华南理工大学工程学硕士学位论文联等布置形式，有将氧化沟与二沉池合建的、也有分建的，有连续进水的也有交替进水的，充氧和搅拌装置有转刷曝气机、转盘曝气机、表面曝气机及水下潜水搅拌器等。氧化沟的类型较多，比较典型的有Carrousel型氧化沟、Orbal型氧化沟、交替工作型氧化沟、转刷曝气型氧化沟及一体化氧化沟等。特别是，如果在沟前增设厌氧池或留有厌氧段，氧化沟还将具有除磷的功能。这就使氧化沟既能有效的去除BOD，又能同步的除磷脱氮。这正是氧化沟技术被看重的重要原因。1．1．4SBR生物处理技术SBR(SequencingBatchReactor)即序批式活性污泥法，也称为间歇式活性污泥法。该方法早在1914年即已出现，只是由于当时的自动控制水平低，而该工艺的运行操作又十分烦琐，因而该法逐渐为后来的连续式活性污泥法替代。到了20世纪70年代，美国的Irvine教授等人在现代控制技术的基础上，对这一古老的工艺作了进一步研究开发，使之成为一种好氧生物处理新技术，并在污水处理工程中得到应用18“9]。迸水期——’反应精—--·院淀精—--悱水悱扼朝—}两置朝图1．7SBR运行周期内的操作过程SBR在工艺上的主要特征是：由于曝气池兼具二沉池功能，因而不需设二次沉淀池和污泥回流设备；曝气池容积小于连续式，建设费用和运行费用较低；Sw值较低，污泥易于沉淀，一般情况下没有污泥膨胀现象；易于维护管理，运行管理得当，处理水水质优于连续式：通过对运行方式的适当调节，在单一的曝气池内能够取得脱氮除磷效果；各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于系统的优化运行。图1—7【9】为常规型SBR一个运行周期内的操作过程，它包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期和闲置期。从图1．7可以看出，常规型的SBR是间歇进水、间歇出水，处理周期较长。由于SBR周期运行在开始和结束阶段的污泥负荷较低，故降解速度比较慢，到了滗水末期反应装置的有效容积仅占总容积的2／3左右，且滗水装置构造复杂，单位时间出水量有一定限制，因而制约了其大规模和大范围的应用。同济大学顾国维教授等经过多年的研究，综合了A2，0、氧化沟及CAST等除磷脱氮工艺的特点，开发出改良型序批式活性污泥法新工艺(Modified6 第一章绪论SequencingBatchReactor，简称MSBR)，并在中试运行中显示出良好的处理能力和运行稳定性。|·k：·b·■o1Q璺宴城蝴藏!瓣警1，“t-一内拍耳刨琬拍盎求叠---上淆旗lQ昃氧}t：乞#箕№l张孵埘嚣髫主覃气艳盏担{乞．。’|，一一．亭进承暹鸯趟瓣*一出水迥台城IQ图l一8biSBR系统各沩熊漶及运行示意该系统霹以根据不固的农质疑处理要求灵活地设澄运行方式，霭1．8￡∞】为MSBR系统各功驻波及运霉方式之一。扶缝构上来巍，它由6个功熊漶组成，分别为厌氧池、缺戴邀、主曝气池、泥水分离浊和两个廖批波(SBRl秘SBR2)。该系统的特点主要是：结构篱单紧凑、占地少、自动化程度高；微生物经过厌氧、好氧、缺氧、和沉淀4个阶段多葶争逸径进行代谢，脱氮效果更好、鸯枫物降解更完全；MSBR系统独特的构造和流程安排为所需的优势菌釉提供了最佳的生长环境。可以最大跟度地发挥其群体优势，使系统处于藏效运彳亍状态：由于MSBR系统中活性污泥交替地经历不同的环境条件，不仅筛选了优势菌种，而且还能抑制丝状菌的生长和异养菌的大量繁殖，使污泥具有良好的沉降和脱水性能，剩余污泥浓度较高，污泥产率较低，降低了后续污泥处理、处置的困难；MSBR系统中序批池在出水时，其特殊的构造形成了污泥层的过滤和截留作用，降低了出水中悬浮物的浓度。使出水水质优于普通二沉池的出水；MSBR系统可以维持较高的污泥浓度。当然该技术尚有待完善，而且据报道fl01，其各项去除指标还不是很理想，这与其内循环的循环比限制等难以突破的因素是有关系的。同时，国内有研究者H”将生物膜法运用予SBR中，研究结果表明淹没序批式生物膜法生物量丈、降解性好，其除磷率到达90％戳上，脱氮率也达到了50％。本入对交替曝气的生物膜法SBR的研究表明，经该法处理的污水BOD、霉^r和孓P的去除率可分别达到90％、60％和80％以上，且实现了连续进水。因此，这是一种值褥迸一步研究的工艺。1．1．5Unitank污水处理工艺Unitank即廊道交替池污水处理工艺，是当今世界上先进的污水处理工艺之～，是比利时史格斯清水公司开发的专利，世界务地已有100多个项目成功地应用了这一技术。我国除澳门已有2座污水处理厂应用了该技术以外。石洞口、佛山和坪山污水处理厂等也已采用该工艺，并正在设计或施工中。7 华南理工大学工程学硕士学位论文___I"111-E__-E_--日__l自_l自自_E!_IE__t!#=l!_I-#=j_#=自__≈=__=自_ll≈目1日#jl_∞_E_j__#2达遂盛盛出傩薹戮&从裹，4毒_+剩余辑泥b从毫g《左寒遴交替溉出三洮(黥两个边涎耱一个中漓涟)组成，鲡鹜1-9。三滟呈串联毒霪。嚣道公用池璧以管遂呈水力摆逶。每个漶多必方形，连可势矩形。三池蛉邀形和体积哥一榉，选可不一榉，俚鼹个边池瘟一榉。三池均设置鸯曝气设餐(熙曝域表曝)秘送水装鬟，嚣个边池设鸯潜水搅拌器、出忒堰秘剩余污滋摊蹬装置。三池一般为“一”字型毒鬟，也可为“L”型毒置。两个迭涎可按时序处予“三袋”(厌袋、缺畿和好氧)黟境，中池仅处于好氡(曝气>珏壤。Unitank的主要特点是#动态的“三氧”环境使其处理效果好且稳定；没有污泥回滚靼混合波的内德环设施，熊耗里省：一体化程度高，占地更少，±建费用也更少。该工艺也还存磁一些有待完善的地方【12】；对于脱氮赊磷的廊邋交替池，考虑到污泥的粒度较小等原因，水力负荷不宣大；进水和出水系统夜待完善：剩余污泥的排出也需要进一步考虑。1．2OCO污水处理技术及进展在上述工艺基础上，经过多年的研究和实践，丹麦的PuritekA／S公司推出了OCOrl31污水处理工艺。“OCO”是对该工蕊中生物反应器的形象化称呼。该工艺自动化程度高、运转方式灵活，更重要的是它具有很强的除磷脱氮功能，且出水水质稳定。因而深受欧洲尤其是西北欧一些城市的青睐，目前有数十座污水处理厂采用了该工艺。1．2，{传统OCO7-艺的特点及分析与Orbal氧纯漆等工装穗比较，OCO工艺妻孽主要不同之处在予其生纺反应步骤是奁热圈l，lO胬示能一个圆形反应器巾完成豹。进零与圆滚污泥褒反癍嚣懿漆圜中混合劳进褥茨氧反瘫。由于燎瑷氧反应控铡在羧他除段，曩熬是将大分予及难予生物降鼹毂蠢极物水勰必低分子黪鼹羧，嫠燎太分予中豹鸯枧氮转化为焉极态约餐氮，这裁戈鹾续熬好氧与蛱氧盼段有极甥消化及氮熬聪除刨造了条搏；麟对，黢回渡污泥进入厌氧段的聚磷萤农厌氧条馋下释放如体内孵磷酸盐，产生能量用于吸收BOD并转化为PHB(聚B羟丁酸)锉于体内，该PHB熄在好筑区氧化，利用氧化时产生的能量，聚磷藏憋超量吸收污水中的磷，8 第一章绪论并随着剩余污泥排放，达到除磷的目的。也由于该生物反应器这种特殊的构型，使其中的泥水混合物在运动过程中，运动方向不断地改变，产生良好的湍动效果，因而污水中有机质与活性污泥接触得更好，有利于生物反应。然而经过多年的研究和实践，人们发现随着循环污泥返回厌氧区的NO；对聚磷菌的厌氧释磷是不利的：同时我们也可以看到，要使污泥能成功的返回厌氧区，必须使用污泥泵及与之相配套的管道系统，尽管有报道称能实现污泥的自动回流[141，但这还仅限于实验室小型实验；同时要使厌氧区的活性污泥悬浮良好，还必须设置搅拌装置，如何控制该装置的运转使污泥悬浮良好而又不至于破坏反应区的厌氧状态，这是一个必须重视的问题；再则，污泥反复在厌氧区停留，为丝状菌的滋长创造了条件，尽管丝状菌对污水亦有净化作用，但它却引发污泥膨胀，给活性污泥法工艺正常运行造成极大地威胁。虽然由PuritekA／S公司提供的资料及其他有关OCO工艺的报道并未提及工艺运行中的污泥膨胀问题，但这并不等于该工艺不存在污泥膨胀。据报道【l51，欧洲50％、美国60％的城市污水处理厂每年都发生污泥膨胀，国内几乎所有的城市污水及工业废水处理厂都不同程度地存在丝状菌污泥膨胀问题。在OCO这类接近完全混合的活性污泥工艺中，这一问题显得特别突出。1．2．2一体化膜泥法OCO污水处理工艺针对上述问题，在小型实验(进水流量为20L／h)的基础上，本课题组提出了一体化的膜泥法OCO污水处理工艺，如图1一ll所示。票《j：般量：；：慧臣：：毒耨图1—10传统OCO工艺累4斟采哼坭j：嫠魏嘻籍肇：}竺糯图1-11一体化膜泥法OCO工艺本工艺的主要特点：一是将生物反应器与二次沉淀池合建，二次沉淀池底部的污泥除少量作为剩余污泥排放，其余自动返回缺氧、好氧混合区；二是在厌氧区放置填料，即将生物膜法用于厌氧区。这样做的优点是：应用一体化方法可以节省项目占地和减少基建费用；省却污泥回流泵和厌氧区搅拌器，减少设备购置、运行和维护管理费；既利用生物膜法运行稳定、微生物种群多数量大、处理效能高的特点，又利用了活性污泥法流体运动阻力小、泥水混合良好9 华南理工大学工程学硕士学位论文等优点，使滚性菌在皱氧区和好氧区之问不断循环以实现脱氮，并最大限度的降低污永的BOD。1。3本文研究目的、意义和内容本章介绍了若干种较为典型的、具有除磷脱氮功能的污水处理工艺，并对这些工蕊的特点和存在的问题进行了简单分析和讨论。总的来看，这些工艺在降低污永BOD和除磷脱氮效能、运行状况及建设投资等方面各有其特点，同辩它们有的只能脱氮、或是能除磷，有的因受限于污水回流眈而脱氮有限，有静除磷脱氮效聚好但占地多雨加大项舀建设投资。这些闯题的存在促使我们寻找一种能在一定程度上克服上述闯题瀚污东处纛工艺。蠢尽管传统静OC0污水处瑾工艺其有前述的一系列优点，餐该工篙在简纯系统装置、减少建设用臻和基建投资方面识奢待改遴移究善。因诧，本研究提出了生物反应嚣与二沉混合建、在淡氧区应用生物膜法酌一体化膜泥法OCO薪工艺设想，并{凳明了试验孛将豢重辑究移解决的一些闯遂。我翻江海湖泊穗_l臻海水域水体富营养悠丑趋严重，OCO工艺的最大饯点裁在予意强大鲍除磷脱氮功能，鄹有利于总磷和总氮豹控铡，因此本课题豹研究具毒重要的现实意义。本课题为广东省教育厅自然科学研究矮尽及广东省科学技术厅技术攻关项目。主要研究内容包括：(1)以生溉污水为研究对象，测定污水的CODc，，BODs、T-N，T-P、pHtMLSS等主要指标，并依此确定污水的栩步处理方案；(2)设计相应的污水处理装置；(3)通过装置的实际运行确定最佳操作参数：为放大试验和投入规模化应用提供设计参考。10 第二章试验暴理与分据方法第二章试验原理与分析方法2．1有棍物的消化一去除BODs以一定的消耗尽可能多地去除污水中的有机物，或者说降低其BOD，这是所有污水处理工艺的基本目的。达到这～目的的方法有化学法和生物法，其中生物法以其低廉的消耗和良好的处理效果而得到广泛的应用。生物处理法又分为生物膜法和活性污泥法。生物膜法与活性污泥法的主要区别在于前者的微生物群体是固定地附着于滤料或载体的表面，而后者的微生物群体则悬浮于运动着的污水中，它们都是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解氧化污水中可生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从污水中分离出来，从而使污水得到净化。无论是生物膜还是活性污泥，它们的主体都是细菌，污水中的溶解性有税物，是透邀细胞膜而被细菌吸收的；固体和胶体状态的有机物则先由缁菌分泌的酶分解为可溶散物质，再渗入细胞而被利用。有梳耪在有氧条件下，通过好氧微生物的代谢佟用被分解氧化，从不稳定、需要耗氧的状态转仡为不需要耗裁豹稳定状态，最终生成二氧化碳和水。按照代谢产物，微生物赡代谢佟瘸分必合成代谢和分解代澉蘸部分。微生物以污水中静窍撬物海食辩，将一部分合成耨维毖焉将另一帮分氧亿分艇以获得熬量。与此同时，一帮分微生物缨胞物震自身也在氧化分解供应能量，这叫微生纺的内源呼吸作耀，宅在有规物接近糕尽黠，成必微生物获取熊量的主要形式。下藤为基度氧化过程的物料平餐关系图[21，它表示了上述一系列生物他学反应：图中，a：合成系数，表示被利用于合成反应的纂质(浮水中的有虮物)在i—玉型姓色缝i工垒兰丝一最终产妯CO，，H，0．N，．P躺埘2_{一鼍细胞——叫鬈瓣嬲3]基质总量中所占耽倒，即被去除的BODs用于合成反应部分的质量与被去除的BOD，的总震量之魄；a1：氧纯系数，表示被乖j褥予氧纯反应的基质在萋覆虢量中新占眈例，郢被去除的BOD5用于氧化反应部分的质最与被去除的BOD5的总溪量之跣；b：微生物群钵翡蠡身氧仡率，郯内源簿皲过强中单位对闻被氧仡豹徽生物量；b’：内源呼吸鑫身氧纯耗氯率，即内源呼吸过程中纂位质量的微生糖群体每天所消耗黪氧的威量。 华南理工大学工程学硕士学位论文2．2硝纯与反硝化一污水脱氦NH，对水生动物有毒，NH：对绘排水设旌蠢腐蚀作用，此外它们消耗水体中的氧，这蝗早已为人们所认识，因丽我国早期的废水摊放标准即对其排放量进行了限制[21。近年来，随着生产的发展和人们生活质量的提高，水体塞莺养化问题已引起了人们的广泛关注。氮的化合物是营养物质，因而其排放爨有必要加以跟制。因此，科研人员较晕就在研究和开发高效而又低耗的脱氮技术。如化学法中的气提法脱氮、选择性离子交换法脱氮；生物法中的硝化一反硝化脱氮等。其中，生物脱氮技术成熟、效果良好且无二次污染，因而应用十分广泛。在污水处理中，进厂污水中所含的氮部分以有机氮的形式存在，经厌氧水解和生物降解，有机氮变成氨氮，因此氨氮是常规生物二级处理厂出水中的主要氮成分。如果仅仅限制氨氮和甄硝酸盐氮的排放，则借助于皿硝化菌和硝化菌的作用，通过向反应器中供氧，即可以将氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮，从而使氨氮和亚硝酸盐氮含量降致允许的排放浓度，达到处理目的，这便是氮的硝化。然而这里所说的脱氮是指将污永中的总氮降致允许的排放浓度，此时不仅要有氨氮的硝化，还必须借韵子反硝仡菌的作用，在缺氧条件下，使硝酸盐氮转纯为无害的N2并离开污永进入大气。这是硝酸虢氮的反硝亿。硝亿是由两种鑫养壅细菌按如下的氧佬反应式来完成鹃H6】：NH；+1．5&---)NO；+2H+十墨0(亚稍纯肇胞菌藕)(2-i)NO；+O．5仅呻N07(硝佬蘩属)(2—2)在澎水处理中，反磷化一脱氮的实现途径楚：异养型鹣厌氧纲蓑透_邋利用NO；耱N03佟为分髂伐谢过程中鲍最终暾子受搭获得能量，恧污水孛的鸯搬物则作隽毫子豹荷体，以骞机饬海甲醇为例：5CH30H+61vo；----)5C02+3妈+7H2+60H一(2-3)2．3化学法除磷与生物法除磷磷是生物生长不可或缺的营养元素。在城市里，生活污水是磷黪主要来源，磷撄入水体会刺激zK生接甥黪生长、导致富营莠化。因此，寻求经济有效的除麟技本一直是本处理技术人员菲紫关心豹闷题。2．3，1纯学法除磷磷通过人体排泄物、食物残属和洗涤剂进入污水中。污水中的磷一般具有三种存在形式：正磷酸盐、聚合磷酸鼯和有机磷。后两种形式的磷经过水解绒生物降解，最后转化为正磷酸盐。正磷酸盈在污水中呈溶解状态，在接近中性12 第二章试验原理与分析方法的pH条件下，主蜃以HPO；-形式存在。这种形式的磷易于用化学沉淀法通过形成难溶的金属磷酸盐予以去除。因此化学除磷法的研究和应用十分广泛。例如14,51，瑞士的大多数污永处理厂采用同步化学沉淀除磷，瑞典的绝大多数污永处理厂采用后置化学沉淀除磷，此外在德国、荷兰和挪威等国家韵污永处理厂氇大多采用化学沉淀除磷。髓便磷有效遣麸永溶液中沉淀密来的阳离子相当多，其中最有实霜价值的是铁、韬和钙。它们都能与磷酸裰生成不溶褴沉淀物，艇价格便宜。一般认为，纯学沉淀法除磷的程度与下列尼个因素密锈檑关：初始磷酌浓度、所孺瀚离子浓度、与磷争夺阳燕子戆冀健秘离子浓度以及废采的pH傻。铝盐和铁盐在水溶液中发生农鳃，导致餐氧根离子与磷酸根离子争夺离子越产生淡淀。因姥，除辚效率取决予溶液孛这秀秘阴离子豹摆对浓度，因而瞧就取决予pH馕。因必pH下降氢氧根减少，鸯到予金属嗣离子与磷酸擞反应生成沉淀。姆钙离予进行沉淀反应时，与磷骏根争夺钙离予的是碳酸擐。此时的除磷效率取决于阴离子的相对浓度和pH僮。在高的pH下形成的羟基磷灰石Ca，。(O归)2(P04)。是最稳定的固态磷酸钙。2．3．2生物法除磷化学法除磷效果好，但也存在运行费用商的缺点。因此生物学家和废水处理专家一直在寻求灞生物法同时去豫有机秘和磷的技术，且取得了很大的迸震。税在生物除磷技术E经大瓶模遣应用于生产实践。从梳理上来说，在好氧一厌氧交替变化的条件下，聚磷菌能够敬阮普通活饿污滋离出3～7傣的球平摄取、贮存帮释放磷。研究藕生产实践涯绢，生物怒量摄取磷鹃量，取决于上一耱获氧步骤中释毒磷的数量。餐是，释瀣帮摄入磷的量也与被处理戆废窳中存在戆易于生物降解的有极甥蠢缀大关系。一般认为这些骞圾物在第一个厌氧步骤中技转化失低分子有极物热低分予量耀舫酸。偻助予聚磷羧盐水鼹时释出的能量，这些低分予脂肪酸放专门鲍缨蔻秘吸收，同时囱废水中释出夔磷酸盐。随最在好氧条传下，这些细嫠对吸收约窍掇物逆行降解，出此获得能量用于再合成聚合磷酸教，并将其贮存于细胞愿生质中。从处理系统的好氧部分排出的剩余污泥含磷约为于固体的3～7％【41，如重金羼等污染物不超标，这样的污泥是良好的富磷农肥。2．4污水指标检测分析方法2。4．1化学雾氯堂COD的测定～震铬酸钾法1主要仪器：全玻璃回流装置；变阻电妒；馥式滴定管等。2主要斌剂：重铬酸钾标揍溶液；试甄铁灵搀示液；硫酸亚铁铵标准溶液；13 华南理工大学工程学硕士学位论文硫酸一硫酸银溶液；硫酸汞等。3基本原理：以如sD4作为a一掩蔽剂，在强酸性溶液中，用一定量的重铬酸钾在Ag：S04的催化作用下，氧化水样中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴。根据用量计算出水样中还原性物质消耗氧的量心1。CODc,(D2，mg／L)：—(Vo—-—V1—)x．c_x—8x—1000(2．4)式中，c一硫酸亚铁铵标准溶液浓度，mol／L；Vo一滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml；VI一滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的用量，ml；卜水样的体积，ml；8一氧(1／2o)的摩尔质量，g／mol。2．4．2生化需氧量占∞的测定一稀释接种法1主要仪器：恒温培养箱(20±1℃)；5～20L细口玻璃瓶；10002000ml量筒；玻璃搅棒；溶解氧瓶；虹吸管等。2主要试剂：磷酸盐缓冲溶液；硫酸镁溶液：氯化钙溶液；盐酸溶液1氢氧化钠溶液；亚硫酸钠溶液；葡萄糖一谷氨酸标准溶液；稀释水：接种液：接种稀释水等。3基本原理：在20±1℃培养5d，分别测定培养前后的溶解氧，二者之差即为BODj值。BODs(mg／L)：—(cl—-—c2—)-_：(B—,—-B一2)fl(2—5)J2式中，Cl一水样在培养前的溶解氧浓度，mg／L；c2一水样经5d培养后，剩余溶解氧浓度，mg／L：B广一按种稀释水在培养前的溶解氧，mg／Li占2一接种稀释水在培养后的溶解氧，mg／L：，l一接种稀释水在培养液中的比例；，2一水样在培养液中所占的比例。2．4．3氮的测定2．4．3．1硝酸盐氮的测定一硝酸根电极法1主要仪器：带扩展毫伏的pH计；硝酸根电极；参比电极为双液接电极；电磁搅拌器。2主要试剂：硝酸盐氮标准溶液：缓冲液；20％氢氧化钠溶液。3基本原理：本方法用硝酸根电极与参比电极组成工作电池，通过电极头上的惰性膜对溶液中不同浓度的硝酸根离子有不同的电位响应来实现。应用标准加入法，甘汞．硝酸根电极的电位计算式为[17114 第二章试验原理与分橱方法E(蹦y)=E瞰一E撼=E坶一(‰，蹦一59·1619cx)(2-6)2(E砖一E&狮)+59·16lgc,2妒。一59·16lgc。式中，C。为待测水中硝酸裉浓度，液焉，电极的电位为：E2--妒o+59。16lgcn，戳No；一Ⅳ的mg／L表示。加入硝酸根标准溶(2。7)式中C：+；为加标后水中豹硝酸撮浓度，其计簿式为：Cx+s∞—CxVxq—-C，Vs(2-8)＼u，y#十矿#由于测试时是向20ml(v，)水样率加入0。5ml(v。)的标准溶液，所以有：k+匕zk(2-9)犍式5—5襄炎5-6代入式5-4，势与式5．3捃减霹褥；AE=E2一五=59。16遮望出(2．10)cxv‘将h=20，v产O．5，c。=O。994mg／L，代入上式并整理得；尘生c(NO；一N．mg／L)=24．38(1059’16-1)4(2—11)2．4．3．2氨氮的测定一电极法1主要仪器：带扩展毫伏的pH计；氨气敏电极；电磁搅拌器。2主要试剂：氨标准贮备液；电极内充液(氯化氨水溶液)；氢氧化钠一Na2一EDTA混合溶液。3基本原理f2，捕·”】：氨气敏电极为一复含电极，它以pH玻璃电极为指示电极，银一氯化银电极为参比电极。pH玻璃电极可以反映出水样中mt4浓度，并以电位表示出来。应用标准加入法。佟与前面类似的推导可得：』生c(NH3-N，rag／L)=28．67(10sg-”一l广(2—12)应蒲上式，从浏得的电位差确定样品中氮氮的含煮。需要说鞠的是，测定氨氮时，水样体积h为50ml，氨标准溶液的体积b仍为0．5ml，浓度“为0．994mg／L。2．4．3．3耍硝酸盆氮静测定～嵩锰酸镩氧{乏一硝酸校电摄法1主要仪器：带扩展毫伏的pH计；硝酸根电极；参眈电极为双液接电极：毫磁揽拌器。2主要试剂：磷酸盐氮标准溶液；缓滓液；20％氢氧化镳溶液；离锰酸镩溶液：双氧水溶液。3基本原理；对于曩测得磷酸盐氮为cl戆式样来说，走向其中奏曩入适量的 华南理工大学工程学硕士学位论文高锰酸钾溶液将水样中的Ⅳ昕氧化为NO；，过量的高锰酸钾用双氧水还原，再测定体系中的硝酸根氮C2。两次测锝的差值(c2一C1)即为亚硝酸根氮的含量。本方法是我院环境工程研究室陈少华等经多年的实践提出的，与N一(1一萘酚)一乙二胺光度法的测试结果进行对比，相对误差小于5％。2．4．3．4总氮M的测定一过硫酸钾氧化一硝酸根电极法1主要仪器：压力蒸汽消毒器；具塞比色管；带扩展毫伏的pH计；硝酸根电极；参比电极为双液接电极；电磁搅拌器。2主要试剂：过硫酸钾溶液；硝酸盐氮标准溶液：缓冲液；20％氢氧化钠溶液。3基本原理：在60"C以上的水溶液中过硫酸钾发生分解，产生氢离子和氧。加入氢氧化钠以中和氢离子，使过硫酸钾完全分解。在120"(2～124℃的碱性介质条件下，用过硫酸钾作氧化剂，可将水样中的氨氮、亚硝酸根氮以及大部分有机氮氧化为硝酸盐。而后，采用硝酸根电极法即可测得氧化后水样中的硝酸盐氮，也就是水样中的总氮。2．4．4磷的测定2．4．4．1溶解性正磷酸盐OP的测定一钼锑抗分光光度法1主要仪器：721分光光度计；微孔滤膜及抽滤装置等。2主要试剂：1+1硫酸；10％(m／V)抗坏血酸溶液；钼酸铵溶液；浊度一色度补偿液‘201：磷酸盐贮备溶液；磷酸盐标准溶液等。3基本原理：在酸性条件下，正磷酸盐与钼酸铵、酒石酸锑氧钾反应，生成磷钼杂多酸，被还原剂抗坏血酸还原，则变成蓝色络合物，即通常所说的磷钼蓝。先用磷酸盐标准溶液配成不同浓度的系列并通过比色绘制标准曲线，再测得稀释水样的吸光度，由此可从标准曲线查出所测水样含磷量：磷酸盐(P，mg／L)=三(2一13)V式中，m一由校准曲线查得的磷量(Ⅳg)gV一水样体积(m1)。2．4．4．2总磷厂-P的测定一过硫酸钾氧化一钼锑抗分光光度法1主要仪器：压力蒸汽消毒器；具塞比色管：721分光光度计。2主要试剂：5％(m／V)过硫酸钾溶液；1+1硫酸；10％(m／V)抗坏血酸溶液；钼酸铵溶液；浊度一色度补偿液；磷酸盐贮备溶液；磷酸盐标准溶液等。3基本原理：所取水样经强氧化剂过硫酸钾分解，其中的磷以正磷酸根形式存在，再应用钼锑抗分光光度法所测得的磷即为水样的总磷。2．4．5溶解氧00及,oH的测定溶解氧DO及pH的测定采用由中外合资上海任氏电子有限公司生产的9010型溶解氧测定仪和pH计分别从污水处理装置的相关位置进行测定。16 筠二牵试验爨遗与努辑方法2。4。6固体悬浮物脱嚣酾测定及潘淀指数SW的确定2．4。6．1固体爨浮物瓤嚣的测定一瓣绒法1奎要仪器：鼓风干僚箱；称蛩瓶；摘滤装置及鬣篱等。2蒸零原瑗：稻定量滤纸过滤承样，经i03105℃烘干后褥弱慈不可滤残涟魏含蔹：MLSS(mglL)《—(A—-—B—)x=10-00—x—1000(2．14)式审，A一总不鼙穗魏渣+游蘸及稼量瓤藿(g){B～滤羝爱称鬃簸霪《g)；v一隶释俸竣《m1)。2．4，6，2污浞辫数$澎秘磷定嚣浞指数SW黪资算摄撂下蕊进行：sw；奠塑黑<2，15)MLSS(g，翁式中SV％为污涎淀洚比，邸浮涯在量簿孛经0，5h瓣爨辫爱，淀溅俸积占总搭积黔蓄势数。2．5试验研究方法浮泰处理试验黪工艺潺疆鲡躞l-lO骚瑟，唯一黪篷剐是，台竣海水不爨要预赴瑾，经蓉燕蓬嚣誊接遴入坐物爱盛嚣凝戴疆，污嫩雀这墨经绣丈分子熬水解释翳辩解鸯巍糖戆漪纯，之戆进入缺袋送，并程缺氧隧和好裁区之鹅传反复循垮，以完成除磷驻氮及部分鸯桩物殴漤讫。最后在二次淀淀邀建与湾泥分舞，撵必斑承离野发痰器。工装运瑟j建程巾，每道一定驰时越(熟24h)从裂魄燃口、水勰滤出水懿及二次沉淀池出基躲取水样检测出样的CODe，、氨缀、硝酸根氮T-P帮FⅣ簿指标，胰好氧区拳l=次沉淀池融承日取承棒梭测MLSS，扶好氧蘸取承样测鬣SV，势鼹溶解氧仪帮p好计分剐灏取好氧区、缺氧睡、厌氧区及二=次沉淀涵镣区域多个豫置的漆麟氧浓度及p联使。从测褥的榷关稽稀W以了解工落运行薛状况，药操幸#参数的滴整鹭优识提供依据。17 华南理工大学工程学硕士学位论文第三章总体方案的选择论证与工艺设计寻求投入省、处理效果好、运行警理方便黪污本处理方法对我省及经济比较发达的广大地区来说，是一个经济和社会意义相当耋大鲍谍题。多年来，锌对所处理污水的特征及要求，人们研究和开发了多种污水处理工艺及檑应的装鼗。城市污水系由生溪污水和经视步处理的工业废水联组成，浓度较低，因焉遗合用好氧法进行处理【4】。其中的生物膜法具鸯微生物秽属多类裂全、对水质水量变动有较强的适应性及良好的硝化功能等优点，但也存在运行不够稳定、操作困难的缺点；另一方面，近四十年来人们对活性污泥法的生物反应和净化机理进行了广泛深入的研究，弗对该法在生产应用技术上作了不断的改进和完善，使其应用范围逐渐扩大，处理效果不断提商，工艺设计和运行管理曰臻科学，因而目前己成为城市污水的有效处理方法和污水生物处理的主流方法。据报道(211，目前国内外9070以上的城市污水和50％左右的工业废水都采用活性污泥法进行处理。3．1总体方案的选择和论证传统的活性污泥法仅有减少BOD负荷的功能、满足不了除磷脱氮的要求。针对这些问题，人们陆续研究和开发了多种适合不同情况和要求的新工艺，如A／O法、A／A／O法、Unitank和氧化沟工艺铸。这些方法有各自的特点，也有其共同之处，如增加厌氧区、采用污水回流等。其中有的受污水阐流比的限制使除磷脱氮效果欠佳，有的运行难于控制，有的占地较宽基建投资大，这些郁是污水处理项目的建设和管理部门不得不加以考虑的重要因素。丹麦PuritekA／S公司的技术人员在研究和总结上述方法的基础上开发了OCO污水处理工艺。从污水处理全流程来考察，OCO工艺与氧化沟等工艺的主要区涮在于它独特的生物反应泡。它汲取了氧化沟等工艺其备高的BOD，N、P去除率高的长处，又巧妙地利用了流体作圆周运动时湍动效采更好的原理，将生物葳应器设计戚圆柱形。从菠应动力学的角度来说，这样将使运动中的污水帮活往污泥的接触面更新得更快，事实上增大了生物反应的传蒺搐动力，对掘抉反应的进行是十分有利的；从顼蟊静建设投资来看，上述特征使OCO污水处理工艺较之于氧化沟、A／A／O等工兹，县有梅蒺物结梅紧凑，因而占建少、建设投资省豹优点。妇鬻1-9所示的PuritekOCO污水处理工艺f221，污水经浮油沉砂羼通过分配器，与来惫二次滋淀池的回滚污淀混合并从生物反应器戆厌氧区底郄流入反18 第三章总体方寨的遗铎论证与工慧设计成器，由于漩有机械搅拌装置，湾水和活性污泥在这里接触良好，在兼髓厌飘菌的作用下，部分有机物被分解为水和二氧化碳，部分有机物通过细菌的细胞膜进入细菌体内合成聚～13羟基丁酸(PHB)，大部分大分子有机物及难于擞物降解的有机物在细菌的生物酶作用下发生永解生成易于擞物阵解的小分子。并髓混水湿合物～同进入反应器缺氧隧。程反应器好戴嚣，由爆气装鬣提供氟，溶解氧的浓度大予0．5mg，L，在好氧菌的佟稽下酸水纯舍物被氧仡为水稻二氧化碳，阊时将污水中的氨硝能，谯获氧麟释放了磷盼聚磷藩，诧时会以戴纯体肉的PHB提供的能豢，越量缝摄取污永中盼磷，并戳聚磷酸盐髓形式储存于箕俸内，因此来自好戴区瓣湾漉怒一种鬻磷污漉，遥避捧狳多余鹃污淀帮哥达剿除磷麓鑫麓，这便熬生物滁磷。反繇嚣巾翡污永与活彀海淀混合秘甜掰簸予不麟酌运麓串，采自好裁速煞浮水与寒叁蚨载送豹污永在溪会嚣淫会，瓣分溶宥褒努筑嚣产生静No；熬污隶又避入袋氧嚣，在这里，囊予洛熬氧浓爱缀甄<夺予o，5m鐾怒)，予是NO；成了毯子受镕，帮NO；与碳承缀合鹣发生氧豫还源反瘫，将麓者襞钝为承鼗二氧饯碳戆溺隧，NO；留努被述黎海肌掰释蕊，鄂掰谗反硝纯，邀霪是燮锯艇氨。谯◇eo反壤嚣墼，移在藕令罐环：一个是溪燃污漉程茨袋嚣搬皱、好氧毽之灏懿捱筇，这愁为生携豫磷创造条孛#；男一个是缺辗、好戴嚣躲瀑水混会物在疑形通邀里躲缀蓼，鸯静猕之必内缮嚣，泥水混合楔从缺裁隧和好袋送寒到混合送重糕瀑含，叉分别浚入缺筑聪秘好裁区，这为好氧趟他瓤缺氛反硝化创造了蓉4孛。在反复斡撰琊中，考规I物也实现了消化，即嚣水的BOD降低了。从源水处理效果、基建投资嬲运行管理等方面考虑，OCO污水处理工蕊具有明显的优势葶Ⅱ特色，鸯必要对其进行研究和完善。3．2新的OCO工艺的憨体穷案设计凝的oco海水处理王毯在流体走向、生物反或器功裁分隧等方睡与PuritekA／SOCO污水处理工艺基本上是～致的，其主骚的区别在于：前者将她理数曼中的生物反应器与二次沉淀池合建，这样做豹好处是，使污水处理构筑物结构更紧凑以节省用地降低基建投资；有利于设计污溅自动回流装置，省去污泥回流裂，节省设镊购置、维护和运行费用。同时，考虑到PuritekA／SOCO的生物反应器采用的是垒混法，即不仪在缺氯区和好氧隧、而鼠衣厌飘区也鼹采用活性污泥法，缺氧区和好氡区由予有推进装鬣使流体(污泥和污水混合物)律循环流幼，在好飘区还有曝气，敞而不存在污泥沉降阅蕊，德在茨裁区赠不得不采用搅拌装馐以防污溅沉降并改蒋滞水和浠泥的按触状况；宵文献碍¨认为，使污泥在好氯与厌毓狄态之间流动，环境条件不断她改变，对活骸污泥酌 华南理工大学工程学硕士学位论文适应性也提出了新的要求，而且由于丝状菌的过量生长而带来的污泥膨胀问题也显得比较突出，而若在反应器厌氧区采用生物膜法，剜活性污泥不必阐蜀厌氧区，而是赢接回弱缺氧、好氧褫合区去作循环运动，这样做更有利于设计一体亿处理工艺和污泥自动滔流装置，置有利于抑翩丝状菌的生长。在沃氧区应麓生物袋法，运行静稳定憔不成溺题，量由予生物貘上生长着参与净亿爱应豹微生物种属多、类型全、构成的食物链长而复杂，形成了独特的优势微生耪种群睁l，焉傻获氧区的消忧帮降解效果更德。本磷究方案歪楚基于以上设怒来进行设计的，其主要特点是在厌氧送采用了生物膜法，省去了获氧区搅拌器。3．3本章小缩本章主要对～体纯膜泥法OCO工艺的设想进行论证，并进行总体方案没计。蓄先从工艺漉程释原壤上对OCO工艺在降{荛污水BOD戳及除磷脱氮效果进嚣魄较彝分橱，然嚣在l鞋：基破上提出了～体纯膜泥法oco工艺静矮体设计方案。 第靼章研究装置的设计计算第四章研究装置的设计计算4．1设计的依据研究装置的设计依据主要来自两个方面。一是实验室原有的一个自行设计加工的小型OCO污水处理装置，该装置曾经运行过几个月，运行状况及试验结果可提供重要的参考依据；二是根据资料[22,241介绍的有关PuritekOCO工艺参数及装鬣的结构参数：三是有关资料介绍的污水高级处理技术中某些典型的除磷脱氮工艺的相关参数及其设计计算规范。4，2工艺参数的确定及装置结构参数的计算4．2．1工艺参数的确定4。2．1。1污水流量的确定一般试验规模的装置，污水流量尽可熊的小，这样做的好处是运行成本低，对于试验装置离污水源较远的情况来说就更是如此。但这样一来，曝气、水流推进的控制难度会增加，而且由此所取得试验数据在工程上有多大的代表性，是值得加以考虑的。综合考虑以上两方面，确定污水流量Q为80L／h。4．2．1．2水力停留时闻的确定据介绍i2¨，A／A／O除磷脱氮工麓的水力停留时间为6～8h。各段时间分布为，厌氧：缺氧：好氧=1：1：(3～4)；天津东郊污水处理厂采用的A／O脱氮工艺水力停留时间为9h；丹麦的凡家OCO污水处理厂的污水停留时间及在备区的分布情况‘22’如表4。1。由该表可以看出，一般其有除磷脱氮功能的活性污泥法，其水力箨留时阀在6～9h，OCO工艺的水力停留时间基本在7～13h，亟各厂的停留时闻不一致，但在各区的分布是簇本一致的，邵厌氧：缺氧：好氧=l：2．3：(2．9～3)。据诧，确定反应器韵求力停留辩闯HRT为10h，在各个功煞区豹分布为：厌氧区1。60h，缺氧区3．65h。好氧区4．75h。表4一I丹麦凡家污永簸理厂污承停留对褥及分布厂名总箨留时间(h)spjaidSkavinge7．509。7S各区停窝对阊(h)停留时间比厌氧区缺氧医好氧区(厌氧：缺氧：好壤)1+202．703．60l：2．3：31．563．5i4．681：2。3：321 华南理工大学工程学硕士学位论文4．2．1．3原水污染指标及其去除鼙的确定参照我国南方地区的城市生活污水盗测指标‘朝，以及国家污水排放标准‘2“，确定原永、出水的主要污染指标(中值)如褒4．2。表4-2原水、出水的主要污染攒标及去除率撮撵上述指标，考虑到维持镦生物整好生长所需要营养条件，确定试验所用合成污水的合理配方如表3．3。表4-3合成荐永配方(g／撒3水)4．2。2装置结构参数的设计计算4．2．2．1生物反应器有效容积总有效容积：80×10≈∞3Ih)×910(h)=O．800(，，13)；厌氧区有效容积：80×10_3咖3／h)x1．缸O．128(m3)；缺氧区有效容积：80x104∽3／h))(3．65=O．292(m3)；好氧区有效容积：80×10。(m3／h))(4．75=O．380(m3)。4．2．2．2二次沉淀池的计算二沉池的表面积按下式诗算澍】：A：旦(4．1)3．6u式中，Q为污水最大时流量，取0．1m3／h；u为活性污漉成层沉淀速度，取1．4mm／s。由此可计算国二沉池的表面积为0．02m2。由予本装置是一俸仡静，二沉池豹下方是班约0．3m／s流动静污水混合物，永流静擒蔽作甭使污浇沉降更侠，圆两一般豹关于二沉洼搿度的计算_舞：在这墨不适用，狠据从处理量为20L／h装要上实测秘结果，有效泌高0．35m帮足以让污泥与清水较好地分牙，因雨确定二沉池有效高菠为0。35m。有{三l土数据哥确定二滋涎懿鸯积必；0。007m3。4．2．2．3反应器高度秘各功能区壹径的确定考虑至《反应器农结构上的会理性，设定必：直径：莛度=3：l，即H=D／3， 第四章研究装置的设计计算于是有：v坐D2H：lrD3412由上式褥：肚(1_石22y)；=景×o．s∞≯=1．456燃，H=0．485m考虑到加工材料静合理利用，实际取反应器有效高度为离0．1m，反应器实际高度为0．600m。(4．2)0．500m，考虑余于是可潋计算整厌氧区稻缺氧送的相关尺寸为：援氧区井径0．570m；缺氧区内径0。590m，夕}径1．040m；好氧区内径1．060m，#1-径l，440m。4．3装置结构简图矗l一郯董噬．2-糗置噬．铲灌木掌4一昃置区．5-混合噬．5一。玩弛a俯视图划叫l一内强筒下齿蛾2一遴水曹．9一填辩b纵向剖面图图4-1一体化OCO装置的俯视熙和从向剿面图 华南理工大学工程学硕士学位论文第五章试验研究5。1预备试验5．1．1菌种的培养试验所采用的菌种的培养方法为：厌氧菌的培养是向内装填料的厌氧区加入经过滤的塘泥浆，并适当加入按合成污水配方所配制的静养液；对滚性厌氧菌及好氧菌的培养则是在另外的容器中进行的：向容器中加入经过滤的塘泥浆后连续进行曝气，且每过12h加入一定的营养液。经过3～4d的培养，好氧菌己大爨繁殖，明显的特征怒一且停止曝气，污泥便开始凝聚并下沉，上清液开始变清。因此只要观察到泥水能进行分离，就要定时的停止曝气，清除陈水，换上新配成的营养液再继续曝气，这样活性污泥会成长得更快、更好。试验装首一一体化OCO生物反应器按照前述方案加工和安装好以后，向反应器中引入事先培养的菌种，即可启动反应装置进行试验。5。1．2试验用污水本试验所恩污水有薅秘，～秽力取自茂震学院学生生溪区蛇实际污水。在取水时，吸入管日和排出管口分别装有滤阚以去除较粗的尉体杂质，经网滤的污水逃入薅个各lm3的配水池(兼有沉砂作用)。由于该澎水为纯粹的生活污水，可生化性好，但其水耐油污比较严重。男一种污水系合成污水，之所以用合成污水，怒因为一方瓶暑假期间大部分学生离校，污水源无水或少水；另一方面2002年暑假雨水特多，即使有水可取，其检测指标也不具有代表性，例如雨天的CODc，就下降到了100mg／L以下，为了保证试验用污水供应且所用污水具有代表性，暑假期间必须配水。合成污水的配方见表4—3。5．2工艺的运行污水用离心泵加压后，经转子流量计计擞，进入生物反应器的厌氧区，经平均1．8h左右的停留后，依次流入反应器的缺氧区和好氧区，并反复在缺氧、好氧区循环流动，交替性的流过缺氧和好氧区。经过混合区时，部分污水和污泥的混合物进入二次沉淀池，泥水分离后，这部分水作为出水离开污水处理装置一Oc0反应器，污泥的一部分作为剩余污泥外排，大部分污泥则返回混合区。在厌氧区，由于使用了纤维填料，因此应用的怒生物膜法，即以细菌为主 第五章试验研究的微生物群落是附着在填料上的，随着膜层厚度增加，代谢产物逐渐增多，使生物膜逐渐老化，这种老化的生物膜在水流的扰动下脱落，新的生物膜又开始生长，如此反复进行下去。污水在与生物膜的接触中，被生物降解、消化。在缺氧区和好氧区采用的是活性污泥法，由于循环泵的搅动作用(在好氧区还有空气的搅拌作溺)，活性污泥均匀地悬浮在污水中并作圆周运动，在此过程中流体运动方向不断地改变，这种良好的紊动有利于及时更新污泥与污水豹接触表面，加大传葳推动力，改善反应过程中的传质效果。在这里，起推流作用静怒一台潜水泵，通过一个三通可戳将泵的出水分为两股，一股弓i商缺氧逸一癌耩，舅一股粼零|囱好氧区一辨稽，通过装在两檄引水管上豹阀门，还可以调节两攘的流量分醚，以控制海外槽的流动速度，实际。t相当于控制缺氧区茅蒌好氧嚣静停留辩阕。好氧区静瀑气装置为酱_l夔气泵，充气量通避气体转予流塞诗进纷调控，调控的依据是好裁区及缺氧区熬溶解氧大，l、。5．3试验过程中的活性污泥特征5．3．{污泥浓度ML$S在活性污泥法处理污水过程中，一定的污泥浓度是保证有效地降低污水BOD及豫磷脱氮的必要条件。表5一l为一些活性污泥法MLSS的适宜范围。表5-1常觅滔性污泥法遭宣的MLSS范静“1OC0工艺既怒一种完全混合法，也与延时曝气法相近，其适宜的MLSS在3．O一6．Og／L，本工蕊运行中通常控箭在3．0g／L以上。5。3，2污泷体积指数Sg／活襁污泥体积指数SVI系指lg千污混经30min溅降看所占体积。Sw越繇，污巍越容易沉降。表5-1必02年5月至11月试验装露静SVl(沟取舞平均值)。袭5-22002年5月至ll是试验装置熬SVI从上表可以看出，SVI在50至80之间波动，符合一般城市污承活性污泥处理工艺中SVt黔蒗霭(50至120f坫1)。事实上，8、9月瀚装霞痰有一定程度救污浞膨胀。基越，对于OCo这孝孛全混式工艺来说，SVI静上限盛毖凿避活柱污泥法控制褥小一些。 华南理工大学工程学硕士学位论文5，3．3各反应区溶解氧DO的分布情况溶解氧DO是一个非常重要的水质指标。污水的一个十分明显的标志就是水中溶解氧偏低。这是由存在于污水中的有机物及氯态氮造成的，因为这些物质的氧化要消耗水体中的氧。在污水生物处理过程中，有机物的好氧降解、氨氮的硝化以及聚磷菌的超爨摄磷都必须在一定的溶解氧浓度下才能实现(一般在1．0mg／L以上)，有机物的水解及聚磷菌的释磷必须在厌氧条件下才能实现，硝氮的反硝化则至少要在缺氧条件下才能完成(一般在0．5mg／L以下)，可见严格控制生物反应器内相关反应区的溶解氧是保证设施磁常运行及良好的污永处瑾效果的重要措施。表5—3为～羧试验时阂内反应器中各相关反应区的溶解氧浓度(平均傧)。表5-32002年8胃各蠹应嚣静溶解氧浓度扶上表可髓看出，郢使在曝汽区，溶解氧浓度也对不辩出现小于1．0mg／L静对候，然i嚣帮傻这样，氨氮翡磷纯仍然缀好，一般出水氨氮浓发小子l。0mglL。哥见氨氮的磷化是与当时的总碳、污泥浓度以及水温等有关系鑫孽。同样的曝气量却测出不阕的溶解氧浓发，其爨因是污水中骞枧物及氨氮浓度有变化。这二者浓度大时，氧化反应淡糕黪氧爨然多，于是溶解氧的浓度变小。显然，这一段时阕溶解氧浓度偏低，对翔制丝状蘩生长是不利的，同瞅也容易造成二沉池发生反硝化藤出现污泥上浮现象。因此，在接藿来的运行中，提高了溶解氧浓度。S．3。4T艺中相关部位污永的oH在工艺运行过程中，由于在贮水池中停留数小时，污永会发生酸化，同时污永经过厌氧水解酸度也会提高。因忿为保证垒纯反应在适宜静pH范围内进行，辩装置中褶蒺部位的酸度迸行测定，并疆之进行调节燕必要的。试验期溺是将贮水池中的污水pH调节到8．5左右。5。4工艺运行过程中出现的问题及程应对策5．4．1污淀瓣胀的成因及其处置办法污泥膨胀被称为活性污泥法的癌症，它一旦发生则不仅威胁工艺的运行， 第五章试验研究而且要恢复正常也相当困难。在本研究的试验过程中，从8月20日到8月28日出观了污泥膨胀现象。污泥从正常沉降比的20％膨胀到58％经历的时间比较长。据现场观察。在此过程中除了污泥沉降性变差，其它方面所受影响并不明湿，尤其是二次沉淀泡里的上清水倒显得眈膨胀现象发生前还要清澈，这可能是由于污漉膨胀君，表面糟大，对纲徽颗粒的蔽附效果更好。然而有资科“51认为，污泥膨胀发生辩，水中的镦生物的结构群体发生变化，SVI升裔，大量的微生物随着潜水流失，浮水处理系统串静微生物慧量减小，羚理能力下降，赉承会慧纯。因此有螫要采取措施解决污溺膨胀溺题。现在已经认识到1231，污泥膨胀的主要原因是由予丝状菌增殖。弓|起丝状菌发生异常增殖豹主要原因是：(1)溶解氧过低。潘洼污溅中黪菠胶团缨菡是较为严格豹好氧萤，其正常生长懿溶瓣氧应在2．O～4．0mg／L，焉熊状藩是兼性蘸，它农低氧甚至无氧状态下均笺缀好逸代谢。因此当溶解氧低予1．0mg，L时，菌胶翻细萤的生长受到很大的抑制，丝状菌却能很好的繁赡，瑟弓l发污泥膨胀。(2)进水营葵关系出现较大失调。此时蒽胶团缨蘩的生长因罄莠摄取受到影响露被严重削弱，丝状蘸却因此丽褥到增殪，由此导致污泥膨胀。(3)曝气池的嚣0D，负荷短时间内变化幅度很大，菌胶团细菌抵抗能力差生长受限，箍丝状蓠却有很强的适应力蕊锝到增殖，诱发澎泥膨胀。(4)进水中会较多的有毒或抑制物。丝状菌比菌胶团细菌有强得多的耐性，冀生长占了优势两引起污泥膨胀。从工艺运行实际情况朱看，试验中发生污泥膨胀的主要原因是溶解氧太低(1．0mg／L左右)。因此，采取了加大曝气最及向曝气池中投加适量硫酸亚铁及少量新培养的污泥等措施，经过一段时间的运行，污泥沉降比逐渐下降到了正常范围(20％左右)。进水BODJ的变动幅度确实比较大，但污水从厌氧区进入缺氧区以至曝气区后，立即得到稀释，因而这种负荷的波动只是局部的，对整体不会有多大的影响，因此可以断定BODj负荷的波动不是引发污泥膨胀的主要原因，当然，进水BOD5负荷的变幅完全可以也应该限制在实际生活污水可能的BODj负荷变幅之内。本次出现污泥膨胀现象，据分祈，主要原因应该燕溶解氧太低。5．4．2进水鲫％大幅波动的原因及解决途径试验过程中，进水的CODc，波动范围较大(约300700mg／L)，之所以如此，势非蠢意之举，丽是由于同一批合成污水在配好以质，从开始使用到基本用完的过程中，未能充分溶解的可溶性淀粉及蛋白膝等有机物向配水池底部下沉，因丽当取水样测取其CODc，时，若配水池中尚有较多的污水，则测得的COD曲值比较小；而若配水池中所剩污水不多，则测得的CODc，值比较大，且 华南理工大学工程学硕士学位论文余承越少测褥的CODc，．值越大。可见同时采水样来测取其CODcr，由此所得到的CODc，去除率并不能客观地反映该时翔所进水的有机物被去除情况。解决这一问题的途径是，配水时加水量及加药量尽可能准确一些，同时使用一个功率适当的循环泵不停地搅动污永，使未髓溶解的有机物比较均匀逢悬浮在污水中。事实上，生产实际中浮水足连续进入调节漓的，因而不存在上述溺题。遴诧，这一接施仅仅是钎对试验的。5．4．3硝化一反硝化困难的原因分祈及采取的对策在2002年5～11月份的试验中，由于反应器中水温始终保持在25℃以上、好氧区BODs较低，加之硝化菌数量充足，氨氮的硝化比较容易实现。试验中发现，即使曝气池(好氧区)的溶解氧DO低至1．0mg／L左右，固体悬浮物浓度MLSS低至1．69／L，氨氮的硝化仍然相当彻底，即此时出水氨氮不超过1．0mg／L。然而硝酸根氮的反硝化则没这么容易发生，试验中发现，有时即使缺氧区的溶解氧DO低至O．05mg／L，BOD5大至60mg／L，反硝化也不会发生。一般认为fM’2翻，要成功的实现反硝化，除了污水中的碳源要满足BODs／T-N需大于3～5、pH值应介于6～8、溶解氧介于O～0．5mg／L、温度介于20～40℃之外，固体躲浮物浓度MLSS不能低于3．09／L。本试验研究中，2002年9月中旬出现的污泥膨胀导致了滔性污涎的流失，因而污泥浓度曾经下薄弱29／L以下，这狠可靛是导致一段时间整反硝纯效采差静主簧原函。困诧，防丘泻泥膨胀的发生保证反应器串的污泥浓度是避免出现爱硝讫效栗差戆重要手段。当然，保{芷适当的碳源，注意调节pH傻及溶解氧浓度，以及足够豹污浞龄，对予保涯曳好懿反磷纯效梁，同样是十分重要的。然霖，在2002年11月至2003年1是一段薅间里，采用垂医生活污承进行豹试验却及映邀另一方蘸的阀题，郑就是氨氮的硝化出现了溷难。霹能戆原因：蕊先是处理系统中污本温度下降，尤其是03年1月初，污求漫发下降到15℃。虽然不少黪资料、认为，在5～45℃范围虑都可以实瑷氨氮的磷化，但是若将硝化反应视为一级反应，则可以知道，反应速度与绝对温度呈指数关系，因此湿度的下降会明显地减缓氨氮的硝化。第二个可能的原因是活性污泥的浓度太低，由予推进装置搅拌效果欠佳筹原因，一段时间内污泥悬浮状况不好，从曝气区取样测得的MLSS在1．842．89／L，离～般资料上要求的3．09／L以上还有一定的差躐。屉然，改善沉降条件减少污泥流失，改进推进装置搅拌效果使污泥悬浮状况更好，都应该是研究过程中可以力争做到的。5．5本荤小结本章介绍了预备试验、工艺的运行情况、工艺运行中活性污泥特征及环 第五章试验研究境条件的控制、工艺运行中出现的一些问题及相应的解决措旅。预备试验中的关键工作是细菌接种暨污泥培养以及使试验装鬣迸入正常运转状态，这一步工作完成得比较顺利；污泥特征指标和环境条件的控制主要是：使悬浮固体浓度MLSS不小于3．Og／L，污泥体积指数SVl在50～80，曝气区、缺氧区的溶解氧DO分别大予1．OgtL和小于0．59／L，活饿污泥的pH控制在7．O^v9．0：试验过程中存在的主要问题是污混膨涨，必须在溶解氧大小、BOD负荷及细菌的营养平衡等多方面进行综合考虑；其次是避水的BOD及氨氮等受荷的大辐度波动，这可敬通过对贮永静适当搅拌予以缓解。 华南理工大学工程学硕士学位论文第六章试验结果与讨论6，{考枧物的消化一黝的去除使污水中的有机物被消化，或者说去除污水的雪0D，是污水处理工艺最基本、也最重要的功能。在污水处理装置运行过程中，无论是厌氧、缺氧还是好氧阶段，都具有降低污水BOD的功能。就本试验装露而言，厌氧阶段的有机物消化是与大分子有机物的水解同步进行的；在缺氧阶段，有机物消化的同时，硝酸根郛亚硝酸报则发生反硝化；在好氧阶段，有机物的消化与氨(铵)的硝纯也是问时迸行的。由于CODc，的溺定比艿OD5的测定要简单方便，因此，试验研究中通常采取测定水稃CODf，的办法来反浚水样中有机物的含萤及其交仡。丽BOD，值受是做少量的几次测定。事实上，由于原永的BODs／CODc，奁0．76～0．78，交化范阑穰小，鬣诧灏定了永样CODc，便丽戳攉知其BODj。为了了解一体优OCO污永翘理工艺在去除BOD方面的性能，试验中致合成污承为处疆对象，溅定了原承(进窳)、水解洮出东及二沉漶出承的CODc，。试验耀阂的环境条侮热表6—1。褒6-12002年7～s月薹l：壤条纷强6-1必2002年5胃1吕至11月1爨爨水及出痰熬CODc，及CODcr去除率。强6．2必圈期水解涟出水豹CODc，及CODc，去除率。从图6．1可以善出，缀水或进水的CODe，在较大范围蠹波动，出水的CODc，也毒相应的波动，只是波动幅度较，l、；污水经过处理后，CODcr去除-f90％左意，尤其是8月份以后去除率一般在90％以上，出水CODc，一般在60mg／L发右，符合《污水综会排放标准》(GB8978．1996)规定的～级允许排放浓度(60mg／L)。另一方面，图5．1表明CODc，去除率夜90％，且波动不大，这是由于缺氧及好氧区慰全混流反应，且停留污水量大耐负荷冲击能力强，这说明去除搴能客观地反映有机物的总体去除情况。 第六章试验结果与讨论5．15156．16．15717．15818159．19．1510．110．1511．1日期图6·15至11月进出水CODc，(rag／L)及其去除率(％)图6．2表明，水解池出水的CODcr是明显波动的，这一方面与进水CODc，的波动趋势相关，同时与水解池的生物膜状况有关。从5月初至6月20日左右，水解池出水的CODc，比较高，这是因为装置启动时间不长，厌氧生物膜还没能充分成长起来，即细菌浓度不大，降解COD“的能力有限；此外9月1日前后CODc，比较高，去除率比较低，这是因为试验中刻意地取出了一部分填料以观察厌氧区容积减小对处理结果的影响，事实上这样做的结果是，细菌的量减少了。总体上来看，厌氧水解段的CODD去除率在50％70％，可见占总停留时间20％左右的厌氧段CODcr去除比例是很大的。当然，这里首先去除的是易降解有机物。5．15．156．16．157．17．158．18．159．19．1510．110．151"．1日期图6·2水解出水CODc／mg／L及其去除率，％6．2氨氮与总氮的去除6。2．1氨氮的去除7158．18．159．19．1510．110．1511．1日期图6—35—11月氨§K／mg／t．及其去除,／O／o污水中的氨腐蚀排水管道，氨进入受纳水体后会消耗水体中的溶解氧，氨3l啪伽瑚。蒹凿峭_；嗡吉E、。ooo湖脚差暑恸瑚∞o4￡畸逝悄“薯f飞D8∞∞∞∞虬∞o尊篮咐“3≥纛蹶 华南理工大学工程学硕士学位论文对鱼类等水生动物毒性大，因而其排放浓度向来是严格限制的。为了解试验装置及其运行过程的氨氮脱除效果，试验中对原水、水解池出水及二沉池出水含氨浓度进行了测定，图6—3为5月1日至11月1日的氨氮含量及去除率(％)。从该图可以看出，本装置及工艺运行中的去氨氮(硝化)效果非常好，氨氮去除率一般达95％以上，出水氨氮一般在1mg／L以下，效果远好于有关排放标准"J，这与本工艺中污水与活性污泥的充分混合及在好氧区反复循环有密切的关系。同时水解出水的氨氮比原水中的要高，高出部分应为尿素及蛋白胨中的有机氮在厌氧区氨化的结果。6．2．2总氮的去除一脱氮在绪论中谈及，氮是一种营养元素，限制总氮(T-N)的排放是必然的趋势。良好的脱氮效果应是本法的优势所在。脱氨氮(硝化)只是将NH，和,vi42形式的氮转变成了NO；及Ⅳ啦形式的氮，对总氮并没有什么影响。只有当污水中的硝氮在反硝化菌的作用下发生反硝化，变成气态的形式(N2)并从污水中逸出，才能称得上真正意义上的脱氮。为了解本工艺的脱氮效果，试验中对进出水的总氮及硝酸根氮进行了测定，差1器嚣60辩蹈07．Z87．3l8．38．68．98．128．158．188．218．Z4日期图6．4进出水总氮／mg／L及脱氮率／％图6-4表示出了7月下旬至8月下旬的进出水总氮、出水硝酸根氮及总氮去除率。由该图可以看出，出水总氮及出水硝酸根氮的变化趋势是一致的，总氮与硝酸根氮的差值应为出水中所含氨氮、亚硝酸根氮及有机氮。随着运行时间的推移，污泥浓度增大，反硝化菌增多，反硝化逐渐加强，从8月15日以后，出水硝酸根氮低于6mg／L，总氮低于lOmg／L，脱氮率大于60％，一般稳定在80％以上。应该说，脱氮的效果虽然不是十分理想，但也相当好。有文献例认为，由于来自好氧区的循环液含有一定的溶解氧，使缺氧区很难保持理想的缺氧状态，影响了反硝化的进程，因而脱氮率很难达到90％。6．2．3脱氮效果与温度及污泥浓度的关系生物脱氮是一个复杂的生物化学过程，这种复杂性首先体现在它由氨氮的32 第六章试验结栗与讨论硝化与硝氮的反硝化两种反应构成，在不同的条件F氨氮可能转他为皿硝酸根氮或硝酸根氮，硝氮的反硝化自然也就包括这两种硝态氮的还原，因此实际上这是～个多步骤反应；其次选种复杂性还体现在影响硝化和反硐亿的鳓索众多，而且这姥因索馘互相关联的形式结合在一起共同影响反应的最终结梁。禚这两方两，入们作了很大鲍努力，也取得了一些成果，僵就其应用范围和效果而言，离实际的需凝和人们的爝鬻仍有很大的躐离。试验过程中对硝化效果与滠发的关系避彳亍了研究，黼6—5为02年12粥20瀚至03年l胃19跨装置进出水酌戴氮及其去滁率。滥120誊1嚣墨蔷蠲聪雠如墨2。里0辩一20肘N／d图6—502．12．10—03．t．9进出水氨氮／mg／L及其去除率／％扶该爨霹以看出，进水的爨氮基本上稳定雀48～53mg／L，波动蠖发不大但在03年1月翅略骞增大。遂是因为滢本来自学生生添小区，禽氮懿是基本稳定鲍，但03年1胃裙气温踢显下降，学生洗涤用水减少，因此不仅氨氮舟赫，恧且海水的CODc；也是增大的。网融也可以看出，这段时间内整个硝化效粜不健，氨氮去除搴在60～70％。从02年12月20臼鬻03年1月9日期阃，氨氮去除率由60％逐渐下降到10％左右。与此相对应的是在此期间由于环境温度下降导致水温明照下降(最低时低致14℃友右，这可以视为硝化效檠趋差的酋要原因{同时由于污泥沉降性不佳，泻泥流失较多，使得MLS$降致2．Og／L发右，事实上造成硝化细菌数趱不足，成为硝优效果稳差韵另一个重矮原因。6。2．4海水处理邀稷中的亚硝酸根本试验研究涟～个嚣常耋娶豹蠹寮就是海水燧氮，聪氮鳇黄妥步骤是篡氮抟硝德，鼹尊先是农亚磷纯孳熬越匏作蘑下掩铵氧化魏鞭硝酸根，接羲氆硝优秆整的佟瘸下迸一步氧纯为磷酸擐。掇据溶辩氧、温度等条件的不同，亚硝酸掇氧化为磷酸根豹完全程度也不一样。稳试骏璐究中，凝自好载瑾豹水榉中一般能捡如l。O～2。Omg／L的照磷羧根，但由于二淀浊巾考～是的溶解氧驰磷化抒菌，即氧化反应仍在继续，故如水中的亚硝酸掇浓度已小于0。5mglL。 华南理工大学工程学硕士学位论文6．3生物除磷与化学除磷7．257．287，318．38．68．98．128．15日期N6—6进出水总磷苎100稃慧∞搭=鹫807．257．287，3{8．38，68198．，2&15日期圈6-77-8月份总磷去除率心由予本工艺中，在厌氧区与好氧区之间没有活性污泥的循环，因而不存在聚磷菌的超量摄磷与释磷，生物除磷仅限于细菌正常生长所需，这部分随莱0余污泥排出的磷的量是非常小的，因此除了上述生物除磷，还在厌氧区出水位置滴加硫酸铝，滴加量为2509硫酸铝，m3污水。图6，6为2002年7月25臼至8月15曰迸永、出水含磷浓度及磷的去除率。从该图可以看出，尽管进永含磷浓度有一定的变化，但渤永含磷均小予1mg／L；从图6—7可以看出，除磷率在稳定90％以上。可觅采用生物和化学方法联合除磷的效果是相当理想的。6。4本煮小结本章介绍了试验研究结果，重点报告了5月至11月期间工艺运行过程中污水的CODc，、氨氮、孓Ⅳ及T-P的去除情况，并分别进行了讨论。研究结采表明，～体化膜泥法OCO工艺降低污水BOD和氨氮的功能、尤其是其同步豫磷脱氮功麓蹩相瓷好的，处理永的水质完全符合有关标准。1／脚蓍避鞋 结论结论1．本文首先介绍了现有凡辫典挺的、其有除磷脱氮功镌的活性污漉法污窳处灌工艺及其磅究遴展，并对务群工艺的优缺点进符了分耩和评价，崮予传统的OCO工艺(PuritekA／SOCOprocess)是在其它除磷脱氮工艺静基础上开发感来酌，阂两在去除骞机物穗憨磷总氮方霆以及装譬运幸亍稳定性方瑟，都有良好黪表璎。2．在传统OCO工艺(PuritekA／SOCOprocess)的基础上，结合污水处理实际馕敬，本文提嫩了一种一体化膜泥法OCO污水处理掰工艺，它既霹保证良好的游水处理效果，又能进一步降低污水处理成本，还舆有装鬟结构紧凑节省占地因两减少建设投资，省去污泥回流系统和厌氧区搅拌器因蕊减少建设和运行费用等优点，因而该一体化膜泥法OCO工艺具有较高的研究意义和良好的应用前景。3．在介绍一体化膜泥法OCO污水处理工艺去除有机物、除磷脱氮殿理的基础上，对试验装置进行了结构设计并给出了结构简图，确定了试验研究装置的工艺参数。4．以合成污水及生活污水为处理对象，本工艺装谖从2002年4月至11月期间进行试验运行。通过对试验结果分析，得到如下几点结论：(1)具有良好的去除污水有机物(BOD)功能，出水CODc，在15～40mg／L；同时OCO生物反应器具有良好的耐负荷冲击能力，尽管进水CODc，有明显波动，但出水CODc，始终在合格范阐。(2)应用生物膜法的厌氧反应区在水解大分子的同时，降低BOD的效能突出，尽管水力停留时间仅1．8h，其去豫BOD占总去除羹的50～70％。(3)在蠢常运彳亍期间，击水氨氮一般在0．1～lmglL，最大不超过3rag／L，硝化效采好。(4)一敬时间的运行试验结果表明，总氮去除率达70％，总氮静除去效果较好；逶过操作条件静优纯，还哥进一步提篱惑氮去除率ef5)采髑生物一纯学联合除磷戆方法，除磷效果好，感承总磷浓度在1mg／L以下。慈之，本污本处理工艺在BOD去除及除磷黢氮方瑟都表现出良好戆性能，经过进一步黟}究秘突善，它将具鸯良好应用蓑景。 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