再生纸废水处理技术的生产性试验研究 59页

'摘要造纸废水是水污染的主要污染源，在我国己成为制约造纸工业发展和水污染治理的瓶颈。废纸再生造纸由于具有节约纤维原料、减少对环境污染等优点而被造纸工作者寄予厚望，再生纸行业，尽管污染负荷大大降低，但排放废水中COD、BOD含量仍较高，实现对再生纸行业废水的有效治理，有着重要的现实意义。本文以某公司再生纸废水为研究对象，概述了再生纸行业废水的来源、特点及国内外对该类废水处理工艺的研究和应用现状。通过实际工程调试，比较深入地探讨了混凝沉淀池一生物筛选池一生物接触氧化池组合工艺处理该类废水的运行参数，系统研究了各单元的运行效果、效率、影响因素及控制条件等，以期为同类废水的处理提供可借鉴性参考。本次生产性试验采用在生物接触氧化池前面加一生物筛选池，国内未见有相关工程实例的应用报道．生物筛选池兼有活性污泥和生物膜的两种优点。筛选池体积小，只有60分钟的停留时间，该池不设搅拌器，也无通风曝气，废水与回流污泥按一定角度对流进入该池，实际上处于漩涡状态，但废水与回流污泥(污泥回流比控制在100％～120％)充分混合处于兼氧状态。这种条件可抑制丝状菌的生长，而使菌胶团细菌处于优势生长。这样就避免了曝气池中丝状菌过度生长而造成的污泥膨胀的现象。研究发现：l、采用混凝沉淀池一生物筛选池一生物接触氧化池组合工艺经实际运行证明，其技术上是可行的，经济上是合理的。2、通过正交试验确立了再生纸废水混凝处理的最佳工艺参数，絮凝剂PAC、药剂投量200mg／L、PAM3mg／L时，CODcr、SS去除率分别稳定在37％、70％以卜。3、生物筛选池污泥负荷控制在0．45kgCOD／(kgMLSS·d)，对COD去除效果较好，可以达到30％左右。4、将生物接触氧化池的DO浓度控制在5．0mglL左右时，生物接触氧化池的CODcr去除率最高，为84％。5、生物接触氧化池的CODcr、SS去除率很高，当容积负荷为1．7kgCODcrl(m3,d)，去除率分别为84％、45％，保证了废水的达标排放，6、生物接触氧化池的有机物降解动力学模式为：u=未荽害荨；；==；；未去，动力学参数Umax=153，859／m2．d，Ks=536．77mg／L。关键词；再生纸废水；混凝处理；生物筛选池；生物接触氧化池： 广东工业大学上学硕士学位论义ABSTRACTAsoneoftheprimarypollutionsourcesofwater，pulpingwastewaterhasbecomeavitalmatterforthedevelopmentofpapermakingindustryandthetechnologyofwastewatertreatment．Becausetheadvantagesofthewastepapersuchaslowpollutionloadandsavingfiber,secondfiberreasehasbeenpinnedmuchhope．Wastepaperreasecanreducethepollutionload，buttheeffluentstillhadgreatamountofCOD、BOD，itissignificanttotreatpaper—reproducingwastewater．Thispaperstudiedthepaper-reproducingwastewaterofsomepapermill，thepapergeneralizestheSOUrCeS，characteristicsofpaper-reproducingwasterwaterandpresentresearchsituationintreatingsuchkindwastewater．Basedonthepracticaloperation，designparametersofcoagulation、bio—filtration、bio-contactoxidationprocessaredeeplydiscussedanddisposalefficiency,influentialfactors，operationandcontrolofeachunitarestudiedsystematicallyinordertOprovideusefulreferencesforthetreatmentofsimilarkindsWaterwateLAdoptingonebio··filtrationreactorbehindbio··contactoxidationinthisexperimentitisnotapplicationreportofcorrelationengineeringcaseinhome．Bio—filtrationreactorhastwovirtuesofactivatedsludgeandbiologicalfilm，Alittlebulk，sixtymintuesstayingtime，it’Snostirrerandventilation，wastewateralongwithrefluencesludgeenterintothisreactorbysomeangleconvection，itisswirlstateinfact，SOitisdoubleoxygenthatmakeswastewaterandrefluencesludgeplentymix．Thegrowthofsilkbacteriumcanberestrainedinsuchcondition，andthatmakezoogloeabacteriuminthegreentree．Itcouldnotmakesludgeinflatablebecauseofavoidingexcessgrowthofsilkbacteriuminthisreactor．Themainconclusions：1、Practicaloperationdemonstratestreatmentofpaper—reproducingwastewaterbycombinedprocessofcoagulation·-bio·-filtration—·bio·-contactoxidationprocessispracticabletechnologicallyandreasonableeconomically．2、Theoptimalparametersofcoagulationfortreatingpaper-reproducingwastewaterwasacquiredbyorthogonalexperiment，when200mg／LcoagulantPACand3mg／LwereputintothelI wastewater，CODcr、SSremovalofexcess37％、70％respectively．3、TheCODerremovaleffectisgood，canbereachat30％，whensludgeloadinbio—filtrationreactoriscontrolled0．45kgCOD／(kgMLSS_d)．4、CODcrcanbehighreachat84％，whenDOiscontrolled5．0mg／L．5、WhentheloadingrateofBio—contactoxidationtankisl．7kgCODcr／(m3．d)，theCODcr、SSremovalefficienciesare84％、45％respectively,whichCallmekewastewaterreleasedunderthestandard．6、ThekineticmodelofBio_contactoxidationis：u：!!!：坚苎二!!：!型，thckineticDar锄eters"as536．77+(S一15．12)‘Umax、Ks，ale153．859／m2．d、536．77mg／Lrespectively．Keyword：Paper-reproducingwastewater；Coagulationtreatment；Bio—filtrationreactor；Bio—contactoxidationtankIII 第一章绪论水是地球上宝贵的资源，是生命之源，是人类生产和生活不可替代的自然资源n·，虽然地球表面的7l％为水域，然而其中仅不足3％为淡水，在这仅有淡水资源中只有不足1％可供人类直接使用。自从进入21世纪以来，淡水资源短缺已成为全球气候变暖之后的虽大问题，并严重威胁人类的进步与发展。2000年8月lO日，世界21世纪水资源委员会主席、世界银行副行长伊斯梅尔·萨拉杰丁在出席斯德哥尔摩国际水资源问题讨论会时说，造成水荒的主要原因有两个：一是世界水资源的分布不均；二是水资源被压重污染和浪费。据亚洲开发银行((2001亚洲环境展望》介绍：有1／3的亚洲人没有安全可靠的饮用水，而不断恶化的环境质量和对自然资源的依赖正在阻碍经济发展”1。1．1我国水资源现状我国的水资源总量是丰富的，但是与世界各国相比，人均占有量较少，仅为世界人均占有水量的1／4，在联合国的统计中，我国人均水资源占有量在全世界149个国家中仅排列109位，是世界13个贫水国家之一u1；我国水资源主要来源于降水，随着经济的高速增长，城市化进程加快，社会需水量持续增加；水资源短缺日益严重。2000年因春夏连旱造成北方100多座城市被迫限制供水n】。目前我国所统计的666座城市中，有333座缺水，108座严重缺水，日缺水量达1600万吨，由缺水造成的年工业经济损失达2300多亿元。尤其是在我国经济较为发达、人口相对集中的华北地区，缺水问题更加严重“1，缺水己成为阻碍我国经济发展的瓶颈。同时，我国的主要江河、湖泊水域受到了不同程度的污染和破坏。全国七大水系，75％以上的湖泊水域、50％的城市河段、90％以上的城市水域及50％的地下水不同程度遭到破坏m。水源的污染给人体健康及后代带来了十分严重的危害，水质污染己使许多地区的人民开始品尝到了自己种下的苦果。整治污染，保护水源已经到了刻不容缓的时刻。 广东工业大学工学硕士学位论文1．2再生纸行业废水简介1．2．1再生纸行业废水的来源及成分废纸作为一种重要的再生资源，其回收利用具有良好的经济及社会效益，对环境保护和资源利用都具有十分重要的意义。目前，世界各国大都十分重视废纸的回收和再利用。全世界每年约回收1亿t废纸作为造纸原料，以美国、日本等国家及欧盟废纸回收利用量较高，约50％。目前我国纸张消费量每年约3500万t，以废弃1，3计算，每年可回收利用的废纸达1000万t以上，但实际回收利用率还不到40％，可见国内废纸回收利用的潜力还很大。使用废纸进行制浆造纸，不仅可以减少森林砍伐，并且可以减少直接用原料进行制浆所造成的污染。一般来说，It废纸可造纸400～800Kg，可节省2～4m3木材，节电1000KW·h及节水300m3左右。国内一些企业利用废纸生产已经取得了明显的经济和社会效益。废纸作为造纸原料，也可称为二次纤维，指用过的纸类经处理再用作造纸原料的旧纸。造纸行业大量回收利用废纸，不仅可以保护环境，并可以减少焚化或掩埋废纸所消耗的社会成本“，。再生纸以废板纸、废报纸、废书刊纸等为主要原料，生产多种规格的白板纸、箱板纸、瓦楞纸等产品。主要工艺流程为碎浆、净化、筛选、浓缩、贮浆、打浆、上网、压榨、烘干、卷取等，再生新闻纸的生产则增加了脱墨工艺。生产工艺根据产品不同有一定的差异，其污染物大致为：CODcr600～2400mg／L、BODsl25～585mg／L、SS650～2400mg／L、色度450～900倍，外观呈黑灰色”⋯，废水排放主要来自制浆部分的洗涤废水，当有脱墨工艺时，排出脱墨废水。废纸造纸废水中主要含有半纤维索、木质素、无机酸盐、细小纤维、无机填料以及油墨、染料等是形成废水COD及BOD的主要成分；而色度主要来自于废纸的油墨和染料等。1．2．2再生纸废水特点随着废纸再生造纸行业的迅速发展，生产过程中产生和排放的污染物也随之2 增加，对环境造成的污染也日益严重，尤其是废水污染。根据生产工艺，主要分为有脱墨制浆废水和无脱墨制浆废水。主要特点为：(1)废水量大，一般生产it脱墨浆，废水量为30--100t，著再加上打浆、净化和纸机湿部所产生的废水，则废水量就更大。(2)废水中含有的悬浮物主要有油墨、纤维、填料及助剂等，其絮凝物经650℃灼烧后的组成见表1-1表1—1废水中絮凝物的组成单位：％(Tab．1-1CompositionofflocculationinwasterwaterUnit％)(3)废水中SS、COD、BOD等污染指标较高，COD含量比BOD含量高，一般为3：1，且废水颜色比较深。另外。国外最近的研究结果表明，在脱墨废水中含有有毒的氯化物质，这就跟加重了脱墨废水对环境的危害性，虽然国内许多造纸厂已转向利用废纸进行造纸，使植物纤维资源得到回用，并减轻直接利用植物原料进行制浆给环境造成的严重污染．但在利用废纸的过程中仍产生许多废水，这些废水中含有墨泥、树脂、色料等污染物，SS、COD、BOD的含量远超过国家有关的废水排放标准191，再加上废纸原料品种多，杂物含量较大，有些废纸使经数次回收再用的，导致这类生产废水的成份比较复杂，主要表现为悬浮物含量高，这些悬浮物为细小纤维、填料，同时还夹杂有塑料、泡沫纤维性杂质、泥沙等，细小纤维及粒径分布在lO～一10。cm很大的范围，其中10～一10’4cm细而轻的粒子是造成混浊及有色的主要原因m·，废纸制浆废水作为一种新的污染源已引起人们的高度重视。1．3再生纸行业废水治理方法概况在目前的技术和经济条件下，很难实现废纸造纸的无废生产，废水的产生和排放是难以避免的，因此需要对废水进行必要的处理，经处理后的一部分废水可回用作某些生产工序用水，剩余废水也可实现达标排放。目前，造纸废水常用的处理方法主要有物理法、化学法以及生化法。 厂东_L业大学工学倾士学位论文一、物理方法处理废水物理方法主要基于物理作用的原理，以去除不溶解的固体悬浮物为主，同时也有去除部分导致产生生化需氧量的物质，降低和消除废水色度的作用。处理过程中并没有改变污染物的化学性质。通常采用的处理方法包括依靠压力差作用的过滤法，依靠重力沉降作用的沉淀法，依靠浮选作用的气浮法、离心法等。(1)过滤法过滤法是利用过滤设施截留废水中固体悬浮物的方法。常用的过滤设备和设施包括格栅、沉砂池、滤网、压滤机、真空过滤机等。工厂应用最多的是格栅和沉砂池。格栅的作用是除去大块的悬浮物和漂浮物，保证管道、阀门和泵的畅通无阻。沉砂池用来预先除去砂，已防其在沉淀池和输水渠道内积沉，堵塞和磨损污泥泵。如果除去砂中的有机物，可以利用曝气沉砂池，以避免引起后续处理工序的麻烦。(2)沉淀法废纸造纸废水中含有较多悬浮物，必需采用沉淀法去除掉，沉淀法是利用废水中不溶解的污染物与水的密度不同使固体和液体分离的原理。沉淀分为自然沉淀和混凝沉淀两种。自然沉淀靠水中固体颗粒的自重进行沉降，此法仅适用于较大颗粒，混凝沉淀是在废水中投入电解质作为混凝剂，使废水中的细小颗粒与混凝剂结成较大的胶团，在水中加速沉降。对污水进行沉淀处理的设备为沉淀池。(3)气浮法气浮法适用于废水中存在大量相对密度接近于水的微小颗粒状物的情况。气浮法处理废水是利用空气在一定的压力下溶解于水中产生高度分散的微小气泡来吸附水中的细小悬浮物，使其随气泡一起上浮到水面而加以分离的一种处理方法。气浮法具有分离时间短，浮渣含水率低，除渣方便及操作简单等优点。一般说来，疏水性颗粒易被气泡吸附，亲水性颗粒不易被气泡吸附。废水中的悬浮颗粒上浮速度决定于颗粒的大小和密度以及周围溶液的密度和黏度。为了提高气浮法的处理效果，常常需要在处理过程中加入浮选剂和絮凝剂。常用的浮选方法有加压浮选、曝气浮选、真空浮选、电解浮选和生物浮选等，国内企业开发生产的气浮设备主要有超效浅层气浮、涡凹气浮系统，主要用来处理造纸机网部白水以4 第一章绪论回收纤维n‘。(4)离心法离心分离法是指含有悬浮物的废水在受到高速旋转作用时，由于水和悬浮物的质量不同，在离心力的作用下得以分离的方法。高速旋转的离心力使造纸工业废水中质量大的悬浮固体颗粒被甩到外圈，沿离心装置的四壁向下排出，废水则由内圈向上运动而达到分离的目的。离心分离的方式有水力旋转和机械旋转。水力旋转是指废水的旋转依靠水泵的压力，使废水由切线方向进入水力旋转器，产生高速旋转。在离心力的作用下，将固体悬浮物甩向器壁，并沿壁往下流到锥形底的出口。净化的废水则形成螺旋上升的内层旋流，由中央溢流管上端排出。机械旋转的离心分离方法是采用离心机处理废水，通过离心机的高速旋转，产生离心力，使水甩出转鼓，悬浮固体颗粒被截留在转鼓之内而被清除“⋯。二、化学方法处理废水化学方法是利用化学药品的作用，以调节废液、pH值、降低和消除色度为主，同时也有去除部分生化需氧量和固体悬浮物的作用。包括氧化法、中和法以及絮凝沉淀法(1)氧化法化学氧化法是降解废水中污染物的有效方法。废水中呈溶解状态的无机物和有机物，通过化学反应被氧化为微毒或无毒的物质，或转化为容易与水分离的形态，从而达至0处理的目的。常见的化学氧化方法由于氧化剂的不同可分为臭氧、过氧化氢、二氧化氯及高锰酸钾氧化等。(2)中和法中和法是为了使废纸造纸工业废水达到后序处理对水质的要求而使用的方法。此法只能使污染物质的浓度下降而其总含量不变。现在用这种方法主要是进行废水的预处理，为以后的各级处理提供方便。通常在废水处理装置之前设置调节池，用来调节废水的水质、水温和水量，使之均匀地注入废水处理装置，有时也可将酸性废水和碱性废水在调节池内进行混合，使废水得以中和，以便达到调节的目的。(3)混凝沉淀法 广东工业大学工学硕士学位论文化学混凝法是处理废水中较为常用的方法，这种方法可以有效地降低废水的浊度和色度，在工业废水的处理中应用十分广泛，即可以作为独立的处理工艺，也可以与其他处理方法配合使用，用于预处理段、中间处理段和最终处理段，它可以作为初级处理的手段，也可以作为二级处理或深度处理的一种工艺。混凝法的基本原理：在废水中呈胶体状态的污染物通常带有负电荷，因而胶体颗粒之间互相排斥，形成稳定的溶液。通过在废水中加入带有相反电荷的电解质，即混凝剂，使得污染物的胶体颗粒电性改变，失去稳定性，经互相碰撞以及凝聚，吸附架桥作用而形成较大的絮状物，继而在分子弓l力作用下凝聚成为较大的颗粒沉降，从而经沉淀或气浮法去除。由于在混凝处理中的吸附和电中和作用，因而在生产实践中，如果加入混凝剂量过多，就会出现胶粒再稳定现象或电荷变性现象。根据有关试验研究成果，单独加入一种水处理药剂的CODcr去除率低，必需无机混凝剂和有机高分子絮凝剂配合使用，才能有较好的效果。三、生物方法处理废水生物法处理废水主要是利用微生物的新陈代谢功能可以有效地处理废液。废水中溶解的或者呈胶体状态的有机污染物，作为微生物的营养物被其利用，有机物则在微生物的作用下逐步降解，最终转化成为无害的低分子物质，使废水得到净化。生物处理方法都是基于微生物群体的混合培养，混合微生物群体包括细菌、霉菌、藻类、原生动物、轮虫、酵母菌及病毒。其中对去除有机物起主要作用的是细菌。根据微生物在新陈代谢时需要或者不需要氧气，可以分为好氧法和厌氧法两大类。(1)好氧生物法处理废水好氧污水处理有两种传统方法：一种是活性污泥法，另一种是生物膜法。从废水生化处理基本原理一用微生物吃掉废水中的有机物并转化成无机污泥这一功能来看，两种传统方法的区别首先在于微生物存在的状态不同，在活性污泥法中，微生物以絮状结构悬浮于所需净化的污水中，经充分混合而成为混合液；在生物膜法中，微生物以生物膜的形态附着在固体填料表面上与所需净化的污水相接触。其次从吸氧方式来看，活性污泥法中微生物从所需净化的污水中吸收溶解氧，而生物膜法直接从大气中吸氧。6 (2)厌氧生物法处理废水厌氧生物处理法是在没有氧参与的条件下，通过对厌氧生物对有机物进行酸性发酵和碱性发酵两个阶段的厌氧分解，完成代谢过程，也即在产酸微生物的作用下，有机物转化为低级脂肪酸、醇、氮和C02等中间产物，而后再甲烷菌作用下再转化为甲烷和二氧化碳。1．4国内外再生纸行业废水的处理情况目前国内通常再生纸废水的处理技术主要是：混凝沉淀法、生化处理法、气浮法[12I。从再生纸浆所采用的原料及辅料分析，其废纸原本都来自术材或草类蒸煮制浆造纸而得，废水中污染物的成份与制浆造纸废水无多大差别，即废水中溶解性CODcr多是以术质素为主体的物质，其中，不溶性CODcr、BOD5可采用物化法去除，但木质素则几乎不能用生物法去除n”u。。一、混凝沉淀法采用如下处理工艺：混凝剂l纤维回用区匹陋l污泥另行处置该工艺具有节能、投资省、管理方便等特点，且运行费用较低。但该工艺只适用于BODs／CODcr值较小，原废水水质浓度较低或出水水质要求不高的工程，用该工艺处理，其SS去处率可达85％一98％，色度去处率可达90％以上，CODcr去处率可达60％一80％，难以达到国家环保局规定的排放标准。2、生化处理法国内有报道采用悬浮填料和活性污泥处理再生纸厂废水，有以下处理工艺流程臣堕巫]叫巫习一圈一匝圆上 ：三至三些奎茎三茎塑圭茎堡耋圣：：皇厂—————_]厂————————]I堂查I—l三姿塑鎏塑l此工艺虽然能达到出水回用的要求，但占地面积大，基建投资高，运行费用也搞，考虑生产实际情况，也不现实m!。3、气浮法医习1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一混凝剂该工艺具有占地省(约为沉淀法的1／3—1／5)，操作简单、保养容易、造价低廉、无须设污泥浓缩池，只要设计正确，处理水质要比沉淀法好，在进水CODer≤700mg／L的条件下，气浮出水可以达到国家一级标准，并且具有广泛的适用性，该工艺缺点是运行费用略高于沉淀法“”。国外对这类废水排入水体的污染负荷要求比较严格。美国环境保护局在新公布的联合法案初稿中已要求，新污染源的(即新建的)再生纸和纸板厂不应将废水排入美国的任何水体，即必须做到零排放。废水零排放的概念是，进入系统的清水和原料中水分应等于蒸发汽化水、成品中水分和筛渣(及污泥)中水分的总和。脱墨再生纸厂要实现零排放(即将处理后的废水在回用于生产)，必须对废水进行五级处理(即澄清、生化曝气、过滤、微过滤和反向渗透)才能将处理后的废水再循环回用。但此法投资较大，运行费用也较高，在目前的情况下，在我国难以推广使用。所以开发研究一种适用中国国情，而要满足环境要求的需要，操作简单，运行费用较低，处理成本不高的生产工艺，因此开展对再生纸废水生物处理工艺生困 第一章绪论产性实验研究是我国再生纸行业的一个重大课题m，。1．5本课题来源及内容1．5．1东莞市伟联纸业有限公司概况东莞市伟联纸业有限公司者专门用废纸生产瓦楞纸和挂丽箱板纸为主的企业，废水排放量为15000m3／d，生产废水主要来自于打浆、纸机前筛选和抄造等工序。造纸机在生产过程中纸料在造纸网上流动时，浆料中添加的辅助化学品和助剂一部分保留在浆料中，另一部分则随着用于悬浮纤维的水流向网下。废水的指标会随着原料、产品的不定期变化而有所不同。除生产废水外，总排放水还包括冲洗地面和设备洗涤水m。“，在目前工厂的生产工艺和原材料及产品的情况下，该厂的生产废水的平均水质如表l一2：表1-2平均废水水质单位：mg／L(pH除外)(Tablel—2TheaveragewasterwaterqualitiesUnit：mg／L(exceptpH))东莞市环境监测站对东莞市伟联纸业有限公司排放废水执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的一级标准，如表1—3：表l一3污水综合排放标准单位：mg／L(pH除Cb)(Tablel一3WasterwaterstandardofdischargingUnit：mg／L(exceptpH))本次生产性试验的水质COD。，、SS污染指标较高，而BOD5相对不高，因此针对此次生产性试验的水质特点，我们决定采用如下生产工艺：9 广东工业大学工学硕士学位论文混凝剂污泥去脱水机1．5．2本课题研究的内容本课题源于东莞市伟联纸业有限公司再生纸废水处理生产性试验工程。在深入考察了再生纸工业废水处理工艺的基础上，通过参与试验工程的调试运行工作，从微生物生态学、生物化学的角度出发，通过优势菌种的筛选、反应器的启动运行、整个系统的维护管理等实际参与，对以下方面作深入研究：1、考察絮凝沉淀一生化组合工艺处理再生纸行业废水的规律性、处理效率与工程效益、经济技术指标，探明各单元处理的最佳工艺参数、最大处理能力及系统整体最优化；2、对影响处理效率的环境因子进行分析，依据运行结果探明它们之间的关系，为工程的运行控制、维护管理提供科学合理、实用可靠的控制对策；3、对生物筛选池反应器和生物接触氧化法处理废水的处理效果进行分析，确定其在整个处理系统中的作用。10 ：；：。：!：：篓三兰量兰堡堡查堡璧璧叁：第二章再生纸废水混凝试验研究2．1再生纸废水混凝处理理论研究2．1．1再生纸废水的基本特征再生纸废水主要来自废纸的破碎离解、洗涤以及造纸过程中投加的如胶料(香料)填料、增强剂、助凝剂、消泡剂及防腐剂等辅助化学品n”。再生纸废水不仅ss含量高、色度大，而且还含有成分复杂的COD物质。这些COD物质由可溶性的浆料、化学添加剂及不溶的纤维等有机物组成。在可溶性的COD成分中，基本由分子量低于1000的低分子量组分(如废纸浆料中的可溶物)和分子量高达10万以上的高分子量组分(如化学药品、树脂等)构成，分子量居中的组分甚少m2⋯。由于再生纸废水中COD组分间的分子最差异较大，采用单一的处理方法只能去处一部分COD物质，难以取得满意的效果，再加上SS含量高，具有较多细小纤维，直接进行生化，会导致生化处理效果较差，容易造成填料的堵塞，排泥量增大，影响流程的稳定性，为了稳定达标，应在生化前面进行混凝沉淀，以有利后续工序的进行。2．1．2混凝机理研究目前，人们认为常规混凝机理主要包括以下几个方面：(1)压缩双电层作用废水中的悬浮粒子一般带有负电荷，使粒子间互相排斥。粒子越大或比表面积越大，对粒子表面电荷的影响也越大，因而粒子问不能互相接近也不能凝聚，处于稳定的悬浮状态。当加入某种带有相反电荷的药剂后，反粒子浓度的增加使胶体扩散层厚度减小，静电排斥势能逐渐降低，当排斥势能降为零时，胶体就失去稳定性，胶粒与胶粒就可以进行碰撞凝聚，使胶体脱稳，形成大块的颗粒最终沉降下来。(2)吸附一电中和作用天然或合成高分子化合物，或由高价电解质，如铁盐、铝盐等，在水中经水解缩聚而成的高分子物质，具有强烈的吸附作用。研究认为高分子的吸附驱动力包括氢键、共价键、极性键、静电引力和范德华力等。具体特征由高分子物质本身的结构和胶体特性决定。 j笨I业大学工学硕士学位论文带有负电荷的胶体溶液中加入带有正电荷的胶体溶液后，产生了电中和作用导致胶粒表面的电位降低，悬浮胶体的排斥势能降低，胶体问的引力增加，从而相互聚集、脱稳并最终沉降下来。(3)附一架桥作用高分子与胶粒间发生前列吸附后，同一个高分子可以和不同的胶体连在一起产生桥架连接作用，从而使粒子变大而易于沉降。然而，当高分子过多时胶粒表面被高分子所覆盖，接近的胶粒受到压缩变形而具有排斥势能，或者由于带电高分子的互相排斥，使胶粒不能凝聚，这种作用称为胶体保护作用。(4)网捕一卷扫作用加入混凝剂形成较大的沉淀颗粒后，沉淀的胶体颗粒可以网捕、卷带水中的细小颗粒形成更大的絮状物一起沉降。根据无机电解质和高分子聚合物在混凝过程中的作用，一般称无机电解质为混凝剂，而称高分子聚合物为絮凝剂。混凝剂不但可以起到中和作用使胶体粒子脱稳，而且还能在形成的金属氢氧化物的表面起强烈的吸附作用，此外其絮体还可以网捕一些胶体和溶解性的有机物。因此对TOC的去除效果会比有机高分子好[241。对有机高分子絮凝剂，一般认为：①线状高分子混凝剂性能优于支链状高分子：②分子量大的高分子吸附架桥能力强，其混凝效果优于低分子量聚合物；③优良高分子混凝剂沿链状分子分布应该有足够的能发挥吸附架桥作用的宫能团；④高分子电荷量越大，电荷密度越高，链状分子充分伸展开，吸附架桥的作用范围大，则混凝效果越好。2．2再生纸废水混凝试验2．2．1混凝试验用废水水质本次试验用水来自东莞市伟联纸业有限公司排入调节池中的废水，其废水水质平均指标为： 第二章再生纸废水混凝试验2．2．2试验设备及试剂本实验室所用设备与试剂主要有：COD快速消解仪U一ⅡI、pH计、HJ一5多功能搅拌器、选择常见的铝盐、铁盐(PAC、A12(S04)3、FeCl3)混凝剂和聚丙烯酰胺(PAM)絮凝剂进行试验(以上为工业级)。2．2．3分析及试验方法本次混凝试验先在实验室进行混凝烧杯(1000mg／L)试验，然后再进行生产性试验。目前国内外在该试验中采用的工艺参数上不统一，如表2—2所示㈣。本试验所选的实验参数为：快速搅拌120r／min，快速搅拌时间为2min；慢速搅拌速度为30r／min，慢速搅拌时间为2min；沉淀时间为15min。表2—2国内外混凝烧杯试验基本工艺参数(Tab．2-2Fundamentalprocessparameterofthecoagulatingtestinthehomeandoverseas)CODcr测定选用COD快速消解仪U—III，pH测定选用pH计；烧杯实验在多功能搅拌器上进行。 广东工业大学工学硕士学位论文2．3正交试验结果及分析2．3．1正交试验法考虑到实验工作量，我们选用了表2—3所示的L9(34)正交表。表2—3b(34)正交表(Table2—4L9(34)orthogonaltable)2．3．2因素和水平的选取根据正交表的要求，在众多影响因素中选出四个相对重要的影响因素。影响混凝效果的因素很多，很复杂。如混凝剂种类、pH值、水温、搅拌速度、浊度、搅拌时间、助凝剂种类等。在本实验中，由于所用水样为取自同一排污口的废水样，故浊度基本相同。因此，浊度因素忽略：实验是在室温条件下进行的，实验水样也要恢复到室温，敌水温因素也忽略；对搅拌时间、搅拌速度影响因素，实验参考了华南理工大学的烧杯试验参数。考虑到本实验的目的，本实验的因素选取为混凝剂种类、混凝剂投加量、助凝剂投加量、pH四个因素。对于上述四个因素各自水平的选取，我们采用了小样试验方法，同时参考了经验数值。各因素选定三个水平操作，尽最使水平值覆盖我们要考察的范围。本实验的因素水平见表44 ：量三塞塞兰兰堡查堡兰兰彗表2—4因素水平表单位：mg／L(Table2—4FactorleveltableUnitmg／L)2PACFEEl33A12(S04)3801202008．07．06．0表2—5混凝沉淀试验设计及结果(Table2-5Thedesignandmsultsofcongulatinganddepositonexperiments)5 ：，兰三些奎兰三茎矍圭茎堡鎏三表2—6正交试验结果分析(Table2-6Theresultandanalyseoforthogonalexperiment)由以上正交试验结果可知：(1)混凝剂种类、投药量、助凝剂均是影响再生纸废水混凝沉淀效果的关键因素。pH值也有一定的影响，但在pH6～8范围内对CODcr去除率的影响不明显。这四项因素的主次关系为：混凝剂投量混凝剂种类助凝剂投量pH值(2)结果表明PAC去除效果最好，A12(s04)3次之、FeCl3效果最差(3)试验确定的最适水平为：絮凝剂PAC、药剂投量200mg／L、PAM3mg／L混凝反应过程包括凝聚和絮凝两个过程，凝聚过程主要是快速搅拌使水解的凝聚剂分子与水中的胶体颗粒迅速混合，形成凝聚核。凝聚剂种类、混合速度及废水特征(pH值、水温、胶体浓度、杂质种类和浓度)都影响着混合反应的效果。絮凝过程则是慢速搅拌下，使凝聚核在水中一定的速度紊动，加速颗粒相互碰撞的机会，通过吸附、架桥等作用形成更大的絮体，最后沉淀去除。这一过程的主要影响因素是水力条件，大分子絮凝剂的加入也有利于絮凝反应的进行。这些影响因素中，水温、水力条件等因素不再另作研究，只对凝聚齐I投量、絮凝剂投量及pH值进行讨论。2．4试验结果分析一、不同混凝剂和助凝剂投量时的效果及分析在正交试验基础上，pH值不变，调宽PAC投药量范围进行研究，试验结果 第二章再生纸废水混凝试验如图2-1所示。图2-1PAC投加量对CODer去除率的影响(Figure2—1TherelationshipbetweenPACquantityandCODcrremovalratio)图2一l是pH值为6．5(原水)时凝聚剂和絮凝剂投量对CODcr去除率影响。结果表明，在原水pH值条件下，PAC和PAM投量增加均可提高CODcr去除率。在PAC投量小于200mg／L时，CODcr去除率随PAC投量的增加明显提高；在PAC投量大于200mg／L，CODcr去除率变化随PAC投量增加不明显，曲线变得平滑。而PAM投量对CODcr去除率的贡献并不如PAC显著。但是在PAC投量增至200mg／L以上时，CODcr去除率均可达30％以上。为了更有效地发挥凝聚剂和絮凝剂的效能，同时考虑到经济因素，选择最佳投药量为PAC200mg／L，PAM3mg几。二、pH值对COD去除率的影响调节废水pH值分别为4、7、9，在每个pH条件下，在80mg／L～300mg／L范围内投加PAC，仍然采用烧杯试验进行研究。得出在不同pH值条件下PAC不同投加量对CODcr去除率的影响，结果见图2—2 广东丁业大学工学顼士学位论文图2—2不同pH值下的CODcr去除率变化曲线(Fi92—2ThecurveoftheCODcrremovalratiobypH)如图2—2所示，从总体上看pH值由碱性到酸性，CODcr去除率逐渐升高，尤其是当pH值在4．0时，CODcr去除率保持较高的水平，均接近或超过30％，说明此时，凝聚剂的投加量已不再是主要影响因素。主要是由于在酸性条件下木质素的水化作用开始减弱，分子上的负电荷离解性基团吸引氢离子，木质素分子带电量降低，分子问的静电斥力削弱，相互碰撞的机会逐渐增加。pH值的作用占显著优势，PAC投量已不再是主要影响因素。当pH值在为7．0，随混凝剂的投量增加，CODer去除率有较大提高。此时，投加量是决定CODer去除率的主要因素。废水pH值在7．0附近时，投加量由80mg／L增至200mg／L时，CODcr去除率有较大幅度提高，超过200mg／L后，增加趋势渐缓。分析认为可能是pH值6～7附近时。聚合铝的主要水解产物是高分子的水解聚合阳离子，既有吸附作用，又有中和作用。当投量增加到一定值后表现出较高的CODer去除率，是pH值和投加量共同作用的结果。pH值在9．0时，CODer去除率始终处于较低的水平，且去除率不明显。此时混凝作用主要依靠A1(0H)3的吸附作用。此时pH值和混凝剂投加量都不起主要作用，主要是依靠PAM链状大分子的连带、卷扫作用使小的颗粒和絮体迅速增长，同时吸附、卷扫、网捕其它胶体和小分子絮体一起沉淀。直接影响处理效果的因素主要体现在两个方面：一是不同pH值下，高分子物质在水中的存在形态：二是PAC在不同pH条件下水解产物复杂的混凝特性。 第二章再生纸废水混凝试验2．5结论从以上试验结果可知，并不是混凝剂投加最越多越好，因为混凝剂水解中间产物对水中胶体及颗粒物具有高度电中和及架桥功能，能与胶体颗粒所带的负电荷瞬间产生中和作用，使胶体脱稳，脱稳的胶体颗粒在助凝剂的作用下，进一步生成大的絮团而快速沉淀；但是随着投加量的增加，会产生胶体再稳现象，使得脱稳的胶体由于电荷的相斥作用，阻止了胶体颗粒之间的互碰聚沉，重新分散而稳定。所以我们得出处理最适工程条件及控制参数为：混凝剂选择PAC，投药量为200mg／L，絮凝剂PAM的投量为3mg／L，pH值为7．0左右。2．6主要构筑物混凝池(2座)采用涡流反应池，池体规格：04．5x7．OMA3钢结构，内外环氧树脂防腐，设计流量Q=650m3／h，反应时间HRT=10min。2．7混凝沉淀池的启动运行将聚合氯化铝溶解稀释为5％一10％左右的浓度，阳离子PAM配置为0．5‰一1．O‰的浓度，然后将药液通过提升泵提到反应器顶部，保证药液能够稳定加入高效混凝沉淀池于2004年7月开始运行，我们通过对废水进出前后的CODcr、sS、pH值等指标进行了检测，具体数值如表2—7表2—7混凝沉淀池调试运行数据表(Table2—7Thedataafteroperationofflocculatonoxidationtechnologytreating) 广东工业大学工学硕士学位论文04．07．0410924216．476481125．7140．673．404．07．0511253986．286921326．1238．566．804．07．069864426．386501285．9834．171．004．07．0710924336．416851375．9337．368．404．07．1111134636．326671165，8640．174．904．07．129934456．546531235．9734．272．404．07．1310254196．516491245．8736．770．404．07．1410474276．526541175．9737．504．07．1510334266．536411085．8604．07．169974146．626241245．7404．07．2l11344186．716871155，6238．O37．439．472．674．570．172．504．07．2910954286．826711145．8138．773．4附注：04．07．08一04．07．10工厂停产末进行生产，故设备末运行；CODcr和ss单位均为mg／L。混凝沉淀池经过一个月的运行，处理效果良好，在开始运行阶段，由于加药量及沉淀池底部排泥周期操作工还未完全掌握，故导致出水水质有较大波动，经过培训后，基本出水稳定，CODcr、SS去除率分别稳定在37％、70％以上，出水pH值5．62—6．12之间变化，与小试结果差别不大。2．8本章小结本次生产性试验混凝沉淀部分，先采用实验室烧杯试验得出合理的工艺参数，再进行生产性试验，通过实验室正交试验表明：(1)混凝剂种类、投药量、助凝剂投药量和pH均是影响再生纸废水混凝沉淀效果的关键因素。这四项因素的主次关系为：混凝剂投量混凝剂种类助凝剂投量pH值(2)结果表明PAC去除效果最好，A12(S04)3次之、FeCl3效果最差(3)试验确定的最适水平为：絮凝剂PAC、药剂投量200mg／L、PAM3mg／L进行生产性混凝试验，出水稳定，CODcr、SS去除率分别稳定在37％、70％以上，出水pH值5．62—6．12之间变化，与小试结果差别不大。 第三章生物筛选池的启动和远行3．1前言第三章生物筛选池活性污泥膨胀是自活性污泥法问世以来在运行管理上一直困扰人们的难题之一。丝状菌过量繁殖引起污泥膨胀最为常见。活性污泥是菌胶团细菌和丝状菌的共生系统。菌胶团细菌和丝状菌平衡生长时不会产生膨胀问题，当丝状菌生长超过菌胶团时，污泥膨胀，沉淀性能变差。在研究活性污泥膨胀中，捷克学者Chudoba在1973年根据对丝状菌和絮状菌的动力学分析，提出了选择性理论，认为丝状菌在低的基质浓度下有比菌胶团细菌高的比增长速率1m。在选择理论的指导下，开发了用生物选择器控制污泥膨胀的技术。所谓生物选择器，是使选择器内的生态环境有利于选择性的发展菌胶团细菌，应用生物竞争机制抑制丝状菌的过渡生长和繁殖．从而控制污泥的生长和发展。具体做法是在曝气池前加一个停留时间较短的小反应池，起始基质浓度很高，局部提高F／M值，菌胶团细菌迅速在选择器中增殖，这样利用基质作为推动力选择性的培养和发展了菌胶团细菌．使菌胶团细菌成为曝气池中的优势菌种。根据选择器内部的运转条件不同将选择器分为好氧选择器、缺氧选择器和厌氧选择器。其中，缺氧选择器是在缺氧条件下，菌胶团细菌可以利用硝酸盐作为最终电子受体，实现有机物的吸收、储存和降解利用，而丝状菌则缺乏这种能力：在主曝气池中，菌胶团细菌可以氧化内源贮存物质得到增殖，而丝状菌则由于缺少食料而受到抑制，从而菌胶团细菌占优势，抑制了丝状菌生长。对城市污水而言，选择器中水力停留时间一般为10—30mm”“。而在生物接触氧化法中还未见有报道用选择器来处理再生纸废水的工程实例，本次生产性试验采用生物筛选池以区别，生物筛选池兼有活性污泥和生物膜的两种优点。 广东工业大学工学硕士学位论文3．2生物筛选池的目的采用好氧法处理废水带来的困扰是丝状菌的过度生长所造成污泥膨胀问题，丝状菌具有较大的比表面积，在低营养盐的环境下能够比较容易吸收营养供自身生长，因此需要一定数量的丝状菌以降低好氧段出水的COD，但丝状菌可压缩性差，如果其数量超过菡胶团细菌，会使污泥指数增大。一般当污泥指数超过150—200mL／g时，表明污泥已经膨胀，严重时会导致污泥在二沉池无法沉降，因而曝气池中污泥浓度难以控制，甚至造成活性污泥的流失。再生纸废水经混凝沉淀池后，进入筛选池，筛选池体积小，只有60分钟的停留时间，该池不设搅拌器，也无通风曝气，但废水与回流污泥按一定角度对流进入该池，实际上处于漩涡状态，但废水与回流污泥(污泥回流比控制在100％一120％)充分混合处于兼氧状态。这种条件可抑制丝状菌的生长，而使菌胶团细菌处于优势生长。这样就避免了曝气池中丝状菌过度生长而造成的污泥膨胀的现象”⋯。3．3生物筛选池的结构生物筛选池采用ABR(厌氧折流板反应器)水解反应池，20世纪80年代初，美国Stanford大学的Mccarty及其合作者在厌氧生物转盘反应器的基础上改进开发出厌氧折流板反应器ABR，该反应器因具有结构简单，污泥截流能力强，稳定性高等多种优点而一经出现即引起广大研究者的注意，自从ABR反应器问世以来，国内外的众多研究者对它进行了一系列的研究，由于对ABR不同结构的作用的新理解，针对所处理废水的水质特点，为了提高反应器性能和考虑到节省工程投资等因素，研究者对ABR反应器的结构作了多种改进。其最终目的就是为了：加强厌氧污泥的截留；针对不同废水水质，特别是难处理废水；使进水分布均匀，泥水混合良好。这些改进是ABR反应器性能稳定，处理效果好。图3-1为几种ABR反应器结构示意图。 第三章生物筛选池的启动和运行B，^甩‘二，’l2⋯“．1卜lna畸面碰12⋯OB)’’‘。’2裕”’“哟审期国黔目辫 !：二耋三些奎耋三兰竺圭兰竺耋三!!：器。本次生产性试验中采用的ABR反应池的结构如图3-1(B)。采用四格，内置弹性填料。3．4生物筛选池的作用机理为了促进快速生长菌(非丝状菌)的生长，抑制慢速生长菌(丝状菌)的生长而在曝气池的入口处设置的旨在维持较高的底物浓度的一段区域m，。根据在生物选择区内曝气与否，一般将其分为好氧、缺氧和厌氧三类。生物选择区是利用活性污泥基质的积累一再生理论，根据基质去除与污泥负荷以及呼吸速率之间关系的实验结果而设置的，在防止污泥膨胀及辅助脱氮除磷方面有良好的功能m-。3．4．1动力学选择机理选择性准则是由Chudobam，等人于20世纪70年代中期提出的。它基于不同种群的微生物的生长动力学参数的不同而提出。污泥中活性微生物的增长都符合Monodml方程：l积Si。I矿2∥2∥mxi_j了式中X一生物体浓度。mg／Ls一生长限制性基质浓度，mg／Lu一微生物比增长速率，d1K。～饱和常数，其值为∥=∥一／2时的基质浓度，mg／L12。；一在饱和微生物的最大比增长速率，d1大多数丝状菌的嚣。和∥～值比菌胶团细菌低，按照htonod方程具有较低K，和∥一值的丝状菌在曝气池内低基质浓度条件下具有高的增长速率，而在高基质浓度条件下则正好相反”(如图3—2所示)。24 第三章生物筛选池的启动和运行图3—2不同微生物的选择性竞争(Figure3—2selectivitycompetitionofdiffermicroorgannism)在筛选池中底物浓度较高，菌胶团细菌具有较高的生长速率，而进入主曝气区底物浓度较低，丝状菌生长占优势，因而在整个系统内将丝状菌和菌胶团细菌保持在一个合理的比例，将会起到控制污泥膨胀的作用．3．4．2吸收作用在介绍吸收作用之前需澄清一个概念：吸附作用(adsorption)和吸收作用(absorption)。吸附作用是指污水和污泥接触的初期，污水中颗粒状和胶体状的非溶解态有机物被活性较强的污泥吸附在表面，从而使混合液中的BOD迅速下降，在胞外水解酶的作用下吸附在污泥颗粒表面的非溶解态有机物被水解成可溶性小分子而回到混合液中，从而使水中的BOD又开始上升，即存在释放现象；而吸收作用是指混合液中溶解性小分子有机物穿过细胞膜进入细胞内，以前人们认为吸收作用对水中BOD的去除不会很快，但最近的研究表明，菌胶团细菌在负荷为150mgcoD／鲥ISS的情况下，最初30min内对混合液中可降解的溶解性COD的去除率)65％，一般认为由吸收作用引起的初期去除不会存在释放作用⋯】。生物选择区可根据实际情况设置在好氧或厌氧一缺氧的条件下运行⋯”，若以去除水中营养物质为目的，可选择在厌氧一缺氧条件下运行，并合理控制氧化还原电位(OPR)，以防止在非曝气阶段硫化细菌引起的污泥膨胀。Goronszy认为在生物选择区内加上若干折流板使进水呈现活塞流状态，且将预反应区内的水以 广东1i业大学T学硕士学位论文O．5：1的比例回流至生物选择区内，与进水和来自主反应区的回流污泥相混合，这样会取得更好的脱氮除磷效果。一般认为絮体菌比丝状菌对底物具有较高的吸收能力，在筛选池高低浓度条件，絮体菌吸收了较多的有机物并贮存在体内，进入主曝气区后利用这部分有机物继续生长，使絮体菌占优势，从而控制了污泥膨胀。3．5生物筛选池的设计(1)筛选池需分格设计在水力停留时间相同的情况下，选择器的分格数越多，则对丝状菌生长的抑制效果就越好。当然，分格过多将给施工和实际操作运行带来不便，一般的筛选池分格数多为4—6格。(2)尽量提高筛选池第一格中的F／lVl，并在筛选池中形成尽量大的浓度梯度研究证明，筛选池中第一格的微生物组成和特性对控制丝状菌的生长有重要的硬性。如果第一格中的F／M很大，便能有效地防止丝状菌的生长，并保证后续曝气池中污泥良好的沉降性能。(3)筛选池水力停留时间的考虑废水在筛选池中的停留时间以回流污泥能吸收80％一90％的可溶性有机基质为宣。若停留时间过短，废水中的可溶性有机物在筛选池中被菌胶团微生物的吸收较少，从而不能有效地控制丝状菌的生长。若停留时间过长，则会造成筛选池中微生物活性梯度的增大，同时也增加了运行费用。(4)增加曝气池的水力停留时间由于筛选池主要是利用活性污泥中菌胶团细菌对可溶性有机物的吸附(收)作用来抑制丝状菌的生长，因而为使回流到筛选池的活性污泥具有较高的对有机基质的吸收活性，就必须要求活性污泥在曝气池中将吸收进入细胞体内的有机物能充分代谢，即要求有足够的曝气时间，如曝气时间较大，能使回流污泥处于饥饿状态(饥饿理论)，活性污泥进入筛选池后便能很快地吸收和吸附废水中的有机基质，从而选择地使菌胶团微生物得到正常的生长。在处理城市污水与城市污水相近的工业废水时，完全混合曝气池的曝气时间一般为5-6h；如果废水的浓度 较高时，则宜适当延长曝气时间“”。3．6生物筛选池试验废水水质试验用水为混凝沉淀池正常运行出水，经多次取样分析，检测得具体水质平均指标如表3-1所示。表3．1试验水样水质(Tab．3·1Characterofwastewater)3．7生物筛选池试验研究生物筛选池生物先培养后驯化的循环法，即不补加废水，只通过补加营养液使得微生物增殖，而后再小流量连续加入废水进行驯化。测出水水质稳定，可认为生物筛选池已经挂膜。3．7．1污泥负荷与COD去除率的关系有文献报道，最容易发生污泥膨胀的污泥负荷是0．9kgCOD／(kgMLSS’d)，所以低负荷是控制污泥膨胀作用的条件之一m。图中绘制出了试验中系统的COD去除率和污泥负荷(单位时间内单位质量污泥所负担有机物的量，F／M)的拟合关系曲线。从图中可以看出，当污泥负荷小于0．45kgCOD／(kgMLSS。d)时，COD去除率达到最高，之后又降低。在污泥负荷较小时，既有菌胶团菌以较高速率降解有机物，也有丝状菌的降解和絮凝作用，所以处理效果比较好。当系统的污泥负荷较高时，虽然菌胶团菌也吸附溶解性底物，但相当部分的溶解性底物泄露到曝气池中，而大多数有机物的去除是在曝气池中完成的，所以COD去除率就比较低。 广东工业大学工学硕士学位论文(Figure3—3TherelationbetweensludgeloadandCODremovalratio)图3-3污泥负荷与COD去除率关系3．7．2温度对生物筛选池的影响在废水的生物处理过程中，温度是重要的影响因素之一，它不仅影响处理系统中微生物的生存和筛选竞争，而且通过对生物酶活性的影响而影响微生物的生长速率与对底物的代谢速率进而影响处理系统对有机质的去除效率，本次生产性试验生物筛选池采用ABR反应器的形式，具备ABR反应器的特点，生物量高，通过较高的生物活性酶浓度来补偿或缓冲运行温度的不利影响，使反应器可以在常温条件下进行正常的反应。S．Nachaiyasitm，研究了低温对ABR反应器性能的影响，研究结果表明在中等符合条件下，反应器运行温度由35"C降到25。C时，反应器对COD。，的去除率无明显影响，当温度进一步下降至15"C，反应器对COD。，的去除率明显下降，但仍然保持了一定的COD。，去除率。在本试验中，当反应器完成顺利启动运行后，将HRT控制在0．30h．运行期间，温度在15。C～24"C之间变动，在此条件下考察了运行温度对反应器COD。，的去除率的影响。试验数据如表3—2所示。从表中可以看出，温度对反应器的有机物去除率有一定的影响，COD。，的去除率随温度的降低而降低，当温度在20"C一24。C之间变动时，COD。去除率变化较小，当温度在15。C～18。C之间时。CODcr去除率变化较大，但总的来说，反应器对温度下降带来的不利影响具有一定的缓冲能力。寸啦镰莲稍oou 第三章生物筛选池的启动和运行表3-2COD。，去除率与温度的关系(Table3—2TherelationbetweentempretureandCODcrremovalratio)编号进水COD。出水COD。，COD。，去除率温度(℃)(mg／L)(％)3．7．3生物筛选池中GOD。，的沿程变化趋势在生物筛选池启动完成后，稳定运行过程中(HRT=I．OH；CODcr去除率为30％左右)，各个格室内的混合液CODcr的沿程变化情况如表3-3。表3-3CODcr的沿程变化情况(Table3—3TheCODcrchangeineachrule)29 ：：!：：：：：三至三兰查耋三兰竺圭茎篓兰圣图3—4CODcr沿各格室的变化情况(Figure3—4TheCODcrchangeineachroom)由表3—3作图3—4，从中可以看出生物筛选池的第一格室对整个生物筛选池去除CODcr的作用最大，其去除量占整个生物筛选池去除量的50％以上，对将近一半的CODcr是在第一格室中被去除的。第二和第三格室对CODcr去除率的贡献相差无几，第四格室对CODcr去除率的贡献最小，生物筛选池对CODcr去除率大部分是通过前面格室去除的。3．7．4生物筛选池中SS的沿程变化趋势生物筛选池稳定运行后，测得生物筛选池各格室的平均SS值见表3—4表3—4SS值的沿程变化情况(mg／L)(Table3—4TheSSchangeineachrule) 第三章生物筛选池的启动和运行13—5SS[的沿：!化情，120100：80≥060撄40∞20nI进水1234出水图3—5sS值的沿程变化情况(Figure3—5TheSSchangeineachroom)由表3—4及图3—5可以看出，生物筛选池稳定运行后，使悬浮物的浓度降到100mg／L以下，说明生物筛选池对ss也有一定的去除作用，去除率可达26％左右。3．8主要构筑物生物筛选池采用ABR水解反应池，共分4格，有效容积：Ve=168m3；池体规格：长X宽×高=12．Om×4．2mX5．Om；设计进水量Q=167m3／h，结构形式：钢混结构，半地上式，内置弹性填料3．9本章小结本次生产性试验采用在生物接触氧化池前面加一生物筛选池，国内未见有相关工程实例的应用报道，生物筛选池兼有活性污泥和生物膜的两种优点。筛选池体积小，只有60分钟的停留时间，该池不设搅拌器，也无通风曝气，但废水与回流污泥按一定角度对流进入该池，实际上处于漩涡状态，但废水与回流污泥(污泥回流比控制在100％～120％)充分混合处于兼氧状态。这种条件可抑制丝状菌的生长，而使菌胶团细菌处于优势生长。这样就避免了曝气池中丝状菌过度生长而造成的污泥膨胀的现象。生物筛选池采用ABR水解反应池，共分4格，生物筛选池污泥负荷控制在 厂东工业大学工学硕士学位论文0．45kgCOD／(kgMLSS·d)。对COI)去除效果较好，可以达到30％左右。温度对生物筛选池的有机物去除率有一定的影响，COD。，的去除率随温度的降低而降低，当温度在20℃～24‘C之间变动时，COD=去除率变化较小，当温度在15。C一18℃之间时，cO岵去除率变化较大，但总的来说，反应器对温度下降带来的不利影响具有一定的缓冲能力。由于本次生产性试验是在20℃左右进行的，而实际工程运行也是在20℃左右，所以温度对本次生产性试验的生物筛选池影响不大。生物筛选池的第一格室对整个生物筛选池去除CODcr的作用最大，由于回流污泥和填料对悬浮物有一定的吸附和过滤作用，说明生物筛选池对ss也有一定的去除作用，去除率可达26％左右。 第四章生物接触氧化池的启动和运行4．1生物接触氧化法的研究进展及特点生物接触氧化法也称淹没式生物滤池，其在反应器内设置填料，经过冲氧的废水与长满生物膜的填料相接触，在生物膜的作用下，废水得到净化。早在19世纪末，Waring、Ditter等人就试验了生物接触氧化处理污水技术。1912年Closs获处了德国的专利登记。随后，德国的Bach和美国的Buswell分别在Emscher和Albana处理场实现污水处理。直到20世纪70年代，随着填料和供氧方式上的较大突破，才使得生物接触氧化法得到迅速的发展，其中日本，美国和前苏联的生物接触氧化技术都有所创新。国内，1975年以来对生物接触氧化法进行了比较广泛的研究和生产性试验研究。北京市环境保护科学研究所、太原市市政设计院等单位用生物接触氧化法处理城市污水的效果良好。1977年后，国内在接触氧化技术的各项试验研究和实际应用方面达到了一个新的水平，主要表现在以下几个方面：使用领域拓宽、接触填料方式和曝气充氧设备等。目前，该技术不仅用于水体富营养化处理，而且广泛地用于生活污水、生活杂排水和食品加工、水果蔬菜罐头、鱼肉制品、酿造等工业废水处理中。生物接触氧化法属于投加载体的复合生物反应器中的浸没填料系统。是在生物滤池的基础上发展起来的，从生物固定和污水流动来说，相似于生物滤池法。从污水充满曝气池和采用人工曝气来看，它又相似于活性污泥法。因此被称为“浸没式生物滤池法”和“接触曝气法”。它的优点主要有“％(1)体积负荷高，处理时间短，节约占地面积生物接触氧化法的体积负荷最高可达3-6kgBOD5／(m3．d)，污水在池停留时间短的只需0．5～1．5h。(2)生物活性高生物膜由于曝气不断吹脱，可以保持膜的活性，抑制厌氧膜过度繁殖，同时由于膜对气泡的剪切作用，易于提高氧的利用率，使得生物膜活性和生物代谢速度提高。 广东工业大学工学硕士学位论文(3)有较高的微生物浓度生物膜上的生物相丰富。由于生物膜是固定生长的，具有形成稳定生态的条件，能够栖息增殖速度慢、世代时间长的细菌和较高级的微型生物，除细菌和多种原生动物和后生动物外，还有氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌。(4)出水水质好而稳定在进水短期内突然变化时。出水水质受的影响很小。另外，由于丝状菌大量滋生，填料表面生物膜可能形成一个立体结构的密集生物网，污水在其中通过，可以起到类似过滤的作用，能够有效地提高净化效果。(5)工艺过程比较稳定，挂膜方便，操作简单，运行方便。生物接触氧化法处理生活污水时不需专门培养菌种，连续运转4～5天生物膜就可以成熟。对含菌种少的工业废水，挂膜时接入菌种，运行十来天生物膜就可成熟。因为生物膜无须污泥回流，因而不需要经常调整污泥量和污泥排出，易于维护管理。生物接触氧化法也有其缺点：(1)填料上生物膜的数量视BOD5负荷而异。(2)采用蜂窝填料时，如果负荷过高，则生物膜较厚，易堵塞填料。所以必须有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。(3)大量产生后生动物。(4)组合状的接触填料有时会影响曝气与搅拌。4．2生物接触氧化池的型式随着处理水量的增大和要求处理程度的提高，接触氧化池的型式由单格完全混合型演变为多格完全混合式和推流式相结合的型式。这种池型是将长方形的接触氧化池分成数格．每格既是相对独立的单池，又是通过进水廊道相连的组合池。在每格中水的流态基本上都是完全混合型，而对整个氧化池来说又属于推流型。池的进口至出口负荷的变化是高负荷——中负荷——低负荷。每格填料上附着的微生物处于专性培养驯化状态，生物相同，负荷相适应。从微生物学的观点来看，分格是完全合理的，可以提高总的处理效果。这种池型往往用于水量较大和有机污染物浓度较高的废水处理。在本试验中，接触氧化池采用四并联二串联 第四章生物接触氧化池的启动和运行完全混合式和推流式相结合的型式。4．3生物接触氧化法的生物相生物接触氧化法中生物膜上的生物相是丰富的，起作用的微生物包括许多门类，由细菌、真菌、原生动物、后生动物组成比较稳定的生态系统“”“6”-。在正常运行和生物膜降解能力良好时，生物相中占优势的原生动物以固着性的纤毛虫为主，如钟虫、小口钟虫、等枝虫、盖纤虫、无柄钟虫等。有时也有游泳性纤毛虫，如草履虫、豆形虫、漫游虫等。此外还有匍匐性的檐纤虫、游仆虫，以及钟虫游泳体等。运行稳定时，生物膜上的生物相也是相对稳定的，细菌和原生动物之间存在着制约关系。一方面，原生动物纤毛虫吞噬细菌，抑制细菌群体的蔓延；另一方面，细菌被破坏后，又不断繁殖生长，这就需要以废水中的大量有机物作为食料，从而净化废水。所以，原生动物纤毛虫特别是钟虫、等枝虫、盖纤虫是生物接触氧化系统运转良好的有价值的指示性动物。在运行时，若有机物负荷或营养状况有较大变化，则原生动物中的固着性钟虫、等枝虫突然消失，丝状菌稀少，菌胶团结构松散，而游泳性草履虫、钟虫游泳体大量出现，出水水质较差；反之，若原来出水水质较差，一旦出现钟虫、等枝虫、丝状菌丛生，菌胶团结构紧密，而游泳性纤毛虫减少，则说明环境条件有了改善，出水水质变好。由于生物膜是固定生长的，具有形成稳定生态的条件，能过栖息增殖速度慢、世代时间长的细菌和较高级的微型生物生物”“；除细菌和多种原生动物和后生动物外，还有氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌。由于生物处理系统中食物链很长，作为能量消耗的比例也就很大，在这样的系统中存在的生物量相应比较少。根据测定推算，由细菌得到原生动物收率约为0．5，由细菌得到微型后生动物地收率约为0．3。如果微型后生动物捕食原生动物，则产生的生物量更小”⋯。生物接触氧化法生物膜上的生物相十分丰富，起作用的微生物包括许多门类，有很长的食物链，故剩余污泥和脱落污泥的发生量很小，无污泥膨胀产生，也大大减轻了后续污泥消化处理的负担；另外，生物膜上的厌氧膜对大分子有机物的分解也有一定的作用，食物链越长、微生物系统越稳定。由于丝状菌大量滋生，填料表面生物膜可能形成一个成立体结构的密集生物网，污水在其中通过，可以起到类似过滤的作用，能够有效地提高净化效果。 广东工业大学工学硕士学位论文4．4生物接触氧化试验研究4．4．1生物膜载体的选择作为生物接触氧化技术的核心，生物膜载体一即填料的选择直接决定着处理效率的高低m·。因其长期浸泡在污水里，要求其的较高的耐盐和耐腐蚀性，也就是说化学和生物稳定性要好，结久耐用，不溶出有害物质、且不会引起二次污染等特点。另外，为了提高处理效率和降低成本，在选择填料时，要有尽可能大的比表面积、高的亲水性能、空隙率大、水流流态良好和价格低廉等特性“9⋯。目前在我国使用的填料主要有两种：一是硬填料。又叫蜂窝填料，如聚乙烯塑料、聚丙烯塑料等；二是软填料，又称纤维填料，一般采用尼纶等化学纤维材料编结成束呈绳状连接。在本试验中，我们采用的是纤维填料一聚丙烯填料，其比重为1．02；空隙率大于99％，可以提供巨大的比表面积(约1400m21m3)，该填料特别适用于有机物浓度较高的污水处理。4．4．2微生物菌种的驯化和挂膜生物膜法去除废水中的有机物，主要是通过生物膜中各种微生物的酶系统作用得以实现的。生物膜法处理设备能否很快投入正常运行，首先的问题就是生物膜的培养与驯化。挂膜是指生物通过自身所分解的代谢产物和其它多糖类物质附着于载体表面成膜，此过程是生物膜法处理废水的关键所在，其挂膜速度直接决定了生物接触氧化池启动时间的长短。挂膜好，微生物繁殖快，新陈代谢良性循环，水处理效果就好，反之则较差。目前常用的挂膜方式有两种：一种是边培养边驯化的连续挂膜法，通过增加废水量，连续补充废水，使微生物在增殖的同时也适应了新的环境；另一种是先培养后驯化的循环法，即不补加废水，只通过补加营养液使得微生物增殖，而后再小流最连续)JnA．废水进行驯化。在本试验中，我们采取了边培养边驯化的连续挂膜法。本试验中加入部分生产废水、生活污水及河水作为进水(初始比例为l：l：8)，添加尿素和磷酸钠及人粪尿，使得BOD5：N：P=100：．4：1，以强化微生物的生 第四苹生物接触氧化池的启动和运行长。进入氧化池污水浓度CODcr在700mg／L左右，pH值6．5．7．0，进行闷曝一周，一周后放三分之一的水，进生物筛选池的水，并继续添加尿素和磷酸钠所配置的溶液，以保证微生物所需的营养盐，再闷曝三天，三天后的第一天进水一小时，第二天二小时，第三天进水三小时，二周后，发现填料上挂了一层黄褐色的生物膜，在逐步增加迸水，二周后镜检生物相，发现菌胶团较紧密，边缘清晰，并栖息着活跃的原生动物，主要是线虫，并有少量轮虫存在，此时氧化池中的水变得清澈，出水CODcr<100mg／L，较高的去除率以及良好的生物相，表明培养驯化和挂膜微生物过程结束。4．4．3生物膜镜像观察从接触氧化池内刮取生物膜一小块，用蒸馏水稀释，摇荡数分钟，制成供显微镜观察用的菌液。取一小滴菌液，放在洁净的载玻片中央，用盖玻片覆盖后，放在显微镜下观察。注意生物膜的厚度大小、菌胶团结构的疏松程度、菌胶团和丝状菌的比例以及生长情况、原后生动物的种类，代谢和活动情况等，具体操作步骤按照相关试验标准。通过镜检我们发现，接触氧化池内生物膜E生物相植物型的以菌胶团和丝状菌为主，动物型种属则较为丰富。通过对生物膜进行生物镜检我们还发现提示生物具有一定规律性，出水水质与指示生物的种类、数量、形态等有一定的相关性⋯。在挂膜初始阶段，菌胶团较小，结构较疏松、呈褐色，培养两周后，观察到生物膜外观呈黄褐色，有较明显的泥腥味，生物膜厚度达到了0．4rrun左右，内层有一定的厌气层存在，生物相中占优势的原生动物以固着型的纤毛虫为主，如钟虫、等枝虫、无柄虫等，也有少量游泳型纤毛虫，如草履虫、豆形虫、漫游虫等，生物膜上的生物相相对稳定。4．5生物接触氧化池的运行结果及分析4．5．1溶解氧对运行效果的影晌生物接触氧化法中瞰’，生物膜耗费溶解氧的总量一般为l～3mg／L，视BOD负 广东工业大学工学硕士学位论文荷而异。为使便面层的好气菌维持良好的生物相，通过填料后的溶解氧应是2—3mg／L，这样，要求废水在进入反应器填料之前的溶解氧为4—6mg／L左右。本试验参考以上资料，由于生物接触氧化池采用推流式运行，在生物接触氧化池的有效接触时间为8小时，水温为24℃，进水CODcr平均浓度为460mg／L时，我们通过调节曝气量，重点考察了DO分别在1．5mg／L、3．0mg／L、4．0mg／L、5．0mg／L、6．0mg／L等5个水平下，生物接触氧化池的运行结果。结果如图4．1所示。研究发现，当DO从1．5mg／L提高到6．0mg／L的过程中，CODcr去除率先升后降，原因可能在于溶解氧过低必然会影响氧化池进水端或生物膜内部细菌的代谢速率。会导致吞噬游离细菌的微型动物数量的减少。随着曝气量的进一步增大，池内水流的紊动过大，强烈的空气搅拌会使填料上固着的生物膜大面积脱落(此现象在第一格最明显)，脱落的生物膜随出水排出，造成处理效率显著下降，从而使得出水的CODcr增大，影响出水水质。因此在本次生产性试验中我们将DO控制在5．0mg／L左右。图4-1CODcr的去除率随DO的变化情况(Figure4—1TheCODcrremovalratioeffectsofDO)一。一广。}上1∑一∞踮∞佰阳嘶∞一．．．．，．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，．，．．，，．，．，．．．．，．．．．。．．，．．．．．．．．．．．，．。。．。，．。．．L一^．{6v碍篮杖3暑u 第四章生物接触氧化池的启动和运行4，5．2容积负荷对运行效果的影响：3鲁*_||图4—2容积负荷对CODer去除率的影响(Figure4-2TherelationshipbetweencubageloadandCODerremovalratio)从图4—2可以看出，在整个运行过程中，当CODer去除率变化较大，最大去除率和最小去除率相差9．5％，当CODer容积负荷在1．2kgCODcr／(m3,d)至1．7kgCODcr／(m3,d)范围内变化时，CODer去除率变化很小，当CODer容积负荷在1．7kgCODcr／(m3．d)，CODcr去除率都在84％以上，表现出生物接触氧化法具有很强的CODcr去除率，出水CODer浓度维持在80mg／L以内，达到国家规定的造纸工业《污水综合排放标准》(GWPB2—1999)中的I级标准。从图4—3可以看出，随着生物接触氧化池的CODer容积负荷的增大，其出水Ss浓度也增大，ss去除率相应下降，但出水ss浓度始终不超过50mg，L，ss去除率都保持在45％以上，显示了生物接触氧化法具有良好的ss去除能力。 广东工业大学_I=学硕士学位论文图4—3容积负荷对Ss去除率的影响(Figure4-3TherelationshipbetweencubageandSSremovalratio)4．5．3生物接触氧化池各格室COD。，降解情况从图4．4可以看出，在生物接触氧化池的CODcr容积负荷为1．7kgCODcrl(m3·d)左右，进水CODcr浓度平均为460mg／L，水温为22℃，DO为5．0mg／L时，我们对氧化池各格室的CODcr降解情况做了重点考察，结果如下图所示，第一格接触氧化池的平均出水CODcr浓度已经降到了118mg／L，CODcr去除率为74．35％；第二格接触氧化池的平均出水CODer浓度降到72mg／L，CODcr去除率为38．9％，去除率较低，整个生物接触氧化池的COI)cr去除率为84．35％；生物接触氧化池的有效接触时间为8小时。40 。。一。：一：：：：兰竺塞兰竺彗矍兰些!丝星塑墼至至，，。：!!!图4-4各格室CODcr变化情况(Figure4—4TheCODcrchangeineachroom)4．5．4生物接触氧化池各格室pH变化情况图4—5各格室pH变化情况(Figure4—5ThepHchangeineachroom)在生物接触氧化池的CODcr容积负荷为1．7kgCODcr／(m3·d)左右，进水CODcr浓度平均为460mg／L，水温为22"C，DO为5。0mg／L时，我们考察氧化池各格室的pH的变化情况，生物接触氧化池的进水pH在5．8～6．3之间变动，各个格室的pH变化情况如上表所示，第一格的pH较小，平均为6．5，第二格pH平均为7，1，pU值沿池长逐渐升高。一般的好氧生化处理的Ph可以在此区间变化，4 广东工业大学工学硕士学位论文因此我们在运行过程中未往生物接触氧化池内投加任何酸或碱。由于时间关系，我们并没有进行各个pH值条件对CODcr去除率的试验。4．5．5温度对运行效果的影晌表4一l为生物接触氧化池的有效接触时间为8小时时，温度对有机物去除率的影响结果表4-1温度对有机物去除率的影响(Table4—1Therelationshipbetweentheorganicmatterremovalratioandtempreture)由上表4—1可以看出，当温度在15"C以上时，其对生物接触氧化法的处理效果影响很小，CODcr去除率一直保持在84％2铕，由于整个试验过程中的水温始终保持在15。C以上，因此在实际工程中不需要为生物接触氧化池添加任何保温设施。42 第四章生物接触氧化池的启动和运行4．6生物接触氧化池有机物降解的动力学模型4．6．1生物接触氧化动力学模型的发展废水生物处理数学模型的建立对深入理解生物过程的机理和工艺的优化运行具有十分重要的意义。微生物降解废水中有机物的实质是一系列酶促反应的生物化学过程。废水生物处理的动力学主要包括”。。基质降解动力学：基质降解与基质浓度、生物量等因素的关系；微生物增长动力学：微生物增长与基质浓度、生物龟、增长常数等因素的关系：研究基质降解与生物量增长、基质降解与需氧、营养条件之间的关系。1942年，Monod把酶促反应的米--Cq(Michaelis．Menten)关系式应用到微生物生长上，提出了类似米一门关系式的公式来描述基质微生物比增长速率之间的关系，即Monod关系式51．：∥：誓譬(4_1)。K+S“一微生物比增长速率，即单位生物量的增长速率，—dx／—dt工一微生物浓度(质量，体积)∥一一在饱和浓度中微生物的最大比增长速率K。一饱和常数，其值为∥=∥一／2时的基质浓度S一基质浓度(质量／体积)在80年代初，我国有人将接触氧化作为一个微生物反应来考虑，用数学公式加以模型化。当系统处于BOD基质较低浓度时，生物降解BOD动力学呈一次反应式，即：一_dL：KzL(4—2)出、式中：L_t时间内残存的有机物(BOD)浓度(mg几)；K2．生长率下降阶段有机物(BOD)的降解速度常数43 一般在研究生物处理动力学时，均作如下假设：(1)整个系统是在稳定状态下运行的：(2)进入生物反应器内废水中基质均为溶解性的，水中也不含微生物群体；(3)微生物在二次沉淀池中没有活性，不进行代谢活动；(4)二次沉淀池中污泥没有累积，且固液分离良好；(5)除特别说明外，都假定生物反应器内的物料是充分混合的。鉴于上述假设，在1985年，胡纪萃和顾夏声根据化学反应动力学中的物料平衡关系式提出了接触氧化反应器动力学计算式，Q时(乳n+(熬K=as。睁s，式中：a一进水流量；y。一反应器内液体(混合液)体积；s。一进水基质浓度；S。一出水基质浓度(匐。一单位体积附着生物膜去除基质的速度：㈢]，一单位体积悬浮生物固体去除基质的速度。4．6．2生物接触氧化动力学模型结合Monod和胡等人的模型，推导可得生物降解动力学模型为u：掣(4-4)ⅣAu：石UmiaxSe(4-5)Kj+s，式中：U一单位面积填料基质去除速度(g／m2d)；Umax一单位面积填料基质最大去除速度(g／m2d)； 第四章生物接触氧化池的启动和运行Se一出水基质浓度(mg／L)：So一进水基质浓度(mg／L)；l(s一饱和常数，也称半速度常数(mg／L)；N一曝气池填料体积(m3)；A一填料比表面积m2／m3；Q一废水流量(m3／d)。如果基质中存在不可降解物质，设其浓度为sn，而且当基质浓度很低时设K=Umax／Ks，由上式可得：U=K(Se—Sn)，经整理可得：吉=苫三‘丽三葡+百三c4石，根据上式利用图解法，求得Sn、Umax和Ks值。4．6．3动力学参数的确定Umax和Ks为生物接触氧化法基质降解动力学常数，它的大小与基质本身性质、微生物种类、填料种类和性质和外界的环境条件密切相关。根据生物接触氧化池的几何尺寸和填料的一些性能参m·数，本研究选用的填料体积为71m3，填料的比表面积为1400m2／m3，填料的总表面积为99400m2，试验数据整理于下表4．2：表4—2试验结果平均值TableTheaverageresultsoftheexperiments45 广东工业大学1：学硕士学位论文分别以Se和1／(Se-Sn)为横坐标，U和1／U为纵坐标作图，结果绘于下图：我们以S为横坐标，U为纵坐标作图，通过线性回归我们求得Sn=15．12mg／L．相关系数R2=0．9899旨14葵12115055∞85707580排指标S(rag／])图4．6基质降解速率与残存基质速率的关系曲线Figure4—26Thel"elatiOilbetweenthesubstratedegradatiOnratesandtheremnantssubstrateo．10o09o∞o007—0∞o05001600180020002Z002400261／(s—Snl图4—7图解法求Umax和KsFigure4—7ThewaytogettheUmaxandRsbyscheme 第四苹生物接触氧化池的启动和塔行求得Umax=153．859／m2．d，Ks=536．77mg／L，相关系数R2妁．9863。根据试验数据和参数估算结果，我们获得了生物接触氧化法处理再生纸废水的基质降解动力学参数模型如下：U-!!!：堕苎二!!：!型(4．714．7结论及总结通过半年多的试验，生物接触氧化池成功进行了启动和正常运行阶段，在整个试验过程，我们发现生物接触氧化池具有如下特点：(1)在本试验中，接触氧化池采用四并联二串联完全混合式和推流式相结合的型式，从微生物学的观点来看，分格是完全合理的，可以提高总的处理效果。这种池型往往用于水量较大和有机污染物浓度较高的废水处理。(2)在本试验中，我们采用填料是纤维填料一聚丙烯填料，其比重为1．02；空隙率大于99％，可以提供巨大的比表面积(约1400m2／m3)，该填料特别适用于有机物浓度较高的污水处理。(3)将生物接触氧化池的DO浓度控制在5．0mg／L左右时，生物接触氧化池的CODcr去除率最高，为84％。(4)生物接触氧化池的容积负荷在1．7kgCODcff(m3,d)，其处理效果良好，CODcr去除率达到84％，出水CODcr浓度维持在80mg／L以内；出水SS去除率都保持在45％N上，出水SS浓度始终不超过50mg／L；达到国家规定的造纸工业《污水综合排放标准》(GwPB2．1999)中的I级标准。(5)研究发现，第一格生物接触氧化池对CODcr的去除贡献较大，第二格生物接触氧化池的CODcr去除率不高，二格生物接触氧化池的CODcr去除率分别为74．35％、38．9％。(6)pH值随池长也逐渐升高，而且在整个运行过程中都比较稳定，二格生物接触氧化池的平均pH值分别为6．5、7．1。(7)当温度在15"C以上时，其对生物接触氧化法的处理效果影响很小，CODcr去除率一直保持在84％左右，由于整个试验过程中的水温始终保持在15"(2以上，因此在实际工程中不需要为生物接触氧化池添加任何保温设施。47 ，=。：：!J二至±些查兰三茎竺兰耋堡兰圣：!!：：!(8)生物接触氧化池生物处理动力学模式为：啦嚣536喾装S型15击12降，，．77+(一．)、7Umax=153．859／m2．d，Ks=536．77mg／L，相关系数RL-O．9863。(9)经过调试运行稳定后，污水排放口水质指标稳定在CODer至100mg／L．BODs三30mg／L、SS至70mg／L、DH在6-9之间，全面达到国家所规定的造纸工业《污水综合排放标准》(GwPB2—1999)中的I级标准。 结论废纸再生造纸行业的迅速发展，生产过程中产生和排放的污染物也随之增加，对环境造成的污染也日益严重，尤其是废水污染，再生纸废水作为一种新的污染源己引起人们的高度重视。采用废纸再生造纸，尽管污染负荷大大降低，但排放废水中BOD5、CODcr含量仍很高，所以排放以前必须治理，本文以东莞市伟联纸业有限公司再生纸废水为研究对象，采用混凝沉淀一生物筛选一生物接触氧化法对再生纸废水进行生产性试验研究，得出优化工艺参数及各单元处理的最佳工况点、最大处理能力及系统整体最优化；试验结果表明，生物接触氧化法处理再生纸废水投资小、处理效果好，运行稳定。1、结论：本研究的主要结论如下：一、混凝部分(1)混凝剂种类、投药量、助凝剂投药量和pH均是影响再生纸废水混凝沉淀效果的关键因素。这四项因素的主次关系为：混凝剂投最混凝剂种类助凝剂投量pH值；结果表明PAC去除效果最好，A12(s04)3次之、FeCl3效果最差。(2)试验确定的最适水平为：絮凝剂PAC、药剂投量200mg／L、PAM3mg／L(3)进行生产性混凝试验，出水稳定，CODcr、SS去除率分别稳定在37％、70％以上，出水pH值5．62—6．12之间变化，与小试结果差别不大。经过实验室混凝烧杯试验得出合适的工艺参数，然后进行生产性试验，发现工程实际应用效果较好，可以为同类废水的前期处理提供参考。二、生化部分(1)生物筛选池采用ABR水解反应池，共分4格，生物筛选池污泥负荷控制在0．45kgCOD／(kgldLSS．d)，对COD去除效果较好，可以达到30％左右。(2)温度对生物筛选池的有机物去除率有一定的影响，但总的来说，反应器对温度下降带来的不利影响具有一定的缓冲能力。由于本次生产性试验是在20。c左右进行的，而实际工程运行也是在20|。C7亡右，所以温度对本次生产性试 广东工业大学r学坝士学位论文验的生物筛选池影响不大。(3)生物筛选池的第一格室对整个生物筛选池去除CODcr的作用最大，由于回流污泥和填料对悬浮物有一定的吸附和过滤作用，说明生物筛选池对SS也有一定的去除作用，去除率可达26％左右。(4)将生物接触氧化池的DO浓度控制在5．0mgm左右时，生物接触氧化池的CODcr去除率最高，为84％。(5)生物接触氧化池的容积负荷在1．7kgCODcr／(m3．c1)，其处理效果良好，CODcr去除率达到84％．出水CODcr浓度维持在80mg／L以内；出水ss去除率都保持在45％以上，出水sS浓度始终不超过50mg乱达到国家规定的造纸工业《污水综合排放标准》(GWPB2．1999)中的I级标准。(6)研究发现，第一格生物接触氧化池对CODcr的去除贡献较大，第二格生物接触氧化池的CODcr去除率不高，二格生物接触氧化池的CODcr去除率分另0为74_35％、38．9％。(7)口H值随池长也逐渐升高，而且在整个运行过程中都比较稳定，二格生物接触氧化池的平均pH值分别为6．5、7。l。(8)当温度在15。C以上时，其对生物接触氧化法的处理效果影响很小，CODcr去除率一直保持在84％左右，由于整个试验过程中的水温始终保持在15。C以上，因此在实际工程中不需要为生物接触氧化池添加任何保温设施。(9)生物接触氧化池生物处理动力学模式为：u：!i!：堕苎二!i：!型(4．71536．77+fS一15．12)Umax=153．859／mLd，Ks=536．77mg／L，相关系数R2=0．9863。(10)经过调试运行稳定后，污水排放口水质指标稳定在CODcr--<100mg／L，BOD5-<30mg／L、SS-<-70mg／L、pH在6～9之间，全面达到国家所规定的造纸工业《污水综合排放标准》(GWPB2--1999)中的I级标准。2、问题及建议由于时间和现实条件的限制，试验存在着一定的局限性和不足之处，也留有～一些尚待解决的问题：1、虽然所处理的再生纸废水进水量较大，但是进水浓度较低，因此生物接 结论触氧化池的水力混合条件不是最佳，生物接触氧化池内存在死区，如何使生物接触氧化池达到最佳的水力混合条件，进而提高处理率，尚需进一步研究。2、本试验未对生物筛选池的生物膜填料进行细致的分析研究，也未对生物筛选池内微生物的类型及分布状况进行研究，未比较其与其它工艺中生物选择器的优缺点。建议在以后的研究中进行。3、本试验的出水虽然测试的水质项目良好，但经混凝沉淀一生物筛选一生物接触氧化法处理后出水在水色、气味等方面还是有一定差距，建议进一步研究以提高再生纸废水的处理效果。对于再生纸废水的特点，今后应进一步研究提高生化处理效率的因素，进一步研究生物接触氧化工艺的动力学和降解机理，寻找提高处理效果的根本原因和更加经济有效的工艺参数。 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