厭氧膨脹床處理城鎮(zhèn)污水工藝和機(jī)理研究.pdf

1、厭氧處理工藝以其低能耗、建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用省、污泥產(chǎn)量低、占地面積少、能產(chǎn)生甲烷氣體為能源回收提供可能等特點(diǎn)而成為一種可持續(xù)的污水處理技術(shù)。在我國一些氣候適合的地區(qū)，利用厭氧工藝處理城鎮(zhèn)污水將是一項(xiàng)很有吸引力的技術(shù)。厭氧處理與合適的后續(xù)處理相結(jié)合，不僅可以削減有機(jī)污染負(fù)荷，還可進(jìn)一步凈化城鎮(zhèn)污水并達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。本課題立足于目前的現(xiàn)狀，研究了低能耗、易管理的厭氧膨脹床+接觸氧化及厭氧膨脹床+土地處理組合工藝。通過小試實(shí)驗(yàn)研究了以顆粒污泥

2、和礦化垃圾分別作為厭氧膨脹床生物載體處理城鎮(zhèn)污水的效果，研究了進(jìn)水COD波動(dòng)、溫度突變、進(jìn)水SS等對(duì)反應(yīng)器穩(wěn)定性的影響；以中試裝置及組合工藝研究了處理實(shí)際城鎮(zhèn)污水的效果及機(jī)理，分析了顆粒污泥的特性，并對(duì)厭氧膨脹床的水力學(xué)特征和組合工藝能耗進(jìn)行了探索。 以顆粒污泥與礦化垃圾分別作為厭氧膨脹床的污泥載體，對(duì)比研究了低濃度高上升流速和高濃度低上升流速兩種啟動(dòng)方式，出水COD、顆粒污泥的生成量及粒徑等表明，低濃度高上升流速啟動(dòng)要比高濃

3、度低上升流速方式快10d使出水低于100mg/L。顆粒污泥床只需要45d順利啟動(dòng)，礦化垃圾床需要55d才能成功啟動(dòng)。評(píng)價(jià)城鎮(zhèn)污水厭氧可生化性的結(jié)果表明，厭氧處理可能達(dá)到的處理效率為81.5﹪；城鎮(zhèn)污水中的懸浮物能通過吸附、攔截及降解作用較好地去除懸浮物，CODss去除率穩(wěn)定在60﹪左右。停留時(shí)間增加，COD去除率提高，停留時(shí)間(X)與有機(jī)負(fù)荷去除量(Y)的關(guān)系為：對(duì)顆粒污泥床反應(yīng)器，Y=O．2619Ln(x)+2.1662：對(duì)礦化垃圾床

4、反應(yīng)器，Y=0．2715Ln(X)+1.9799。在系統(tǒng)長期運(yùn)行時(shí)，厭氧膨脹床對(duì)進(jìn)水COD變化有較好的適應(yīng)能力。當(dāng)溫度發(fā)生變化，會(huì)對(duì)厭氧膨脹床系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來影響，但隨著系統(tǒng)的逐步適應(yīng)，會(huì)逐漸降低溫度變化帶來的影響。增加回流比、提高水流上升速度，可有效提高厭氧膨脹床降解效果。由于單位體積中顆粒污泥床比礦化垃圾床生物量要豐富，在面對(duì)溫度變化、有機(jī)負(fù)荷沖擊和水力負(fù)荷沖擊時(shí)，顆粒污泥膨脹床適應(yīng)能力較強(qiáng)；而由于在單位體積內(nèi)礦化垃圾的Ca2+、M

5、g2+等陽離子要比顆粒污泥床反應(yīng)器多，礦化垃圾膨脹床對(duì)磷的去除效果較好。 在現(xiàn)場建立了中試裝置，具體探討了低溫下厭氧膨脹床啟動(dòng)和二次啟動(dòng)特性，并進(jìn)一步考察了上升流速、停留時(shí)間、溫度和堿度對(duì)厭氧膨脹床處理城鎮(zhèn)污水的效果。在處理低溫或常溫的城鎮(zhèn)污水時(shí)，當(dāng)進(jìn)水水力停留時(shí)間HRT為6hr，污泥膨脹床對(duì)進(jìn)水中的COD-去除率可達(dá)80一90﹪，實(shí)現(xiàn)了僅用厭氧膨脹床工藝一次性處理就能使出水COD值達(dá)到城鎮(zhèn)污水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。在進(jìn)行二次啟

6、動(dòng)時(shí)，通過較大的進(jìn)水量來滿足厭氧細(xì)菌對(duì)營養(yǎng)的需要，可以在一星期內(nèi)啟動(dòng)成功，并且達(dá)到出水COD低于100mg/L的良好效果。隨著水溫上升，顆粒污泥的平均粒徑逐漸增大，但污泥總量有所下降。 探討了接觸氧化及土地法進(jìn)一步去除厭氧膨脹床出水中的剩余污染物。HRT對(duì)接觸氧化去除氨氮的效果影響很大，當(dāng)排放要求為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，HRT=3hr就可以達(dá)到；而當(dāng)排放要求為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，HRT~_6hr時(shí)才能達(dá)到要求。在接觸氧化池中COD容積負(fù)荷與氨氮

7、去除率存在明顯的相關(guān)性，其關(guān)系式為Y=-817．32(X)+126.52。復(fù)合垂直流滲濾土地處理系統(tǒng)去除COD的一級(jí)反應(yīng)速率方程為-d[CODcr]/dt=1.014[CODcr]，其反應(yīng)速率常數(shù)K=1.014d-1。 對(duì)于厭氧膨脹床中的顆粒污泥，當(dāng)進(jìn)水水溫保持在25—30℃范圍內(nèi)，有利于污泥的顆?；?，即使進(jìn)水基質(zhì)很低(COD<300mg/L)也不會(huì)影響污泥顆?；倪^程；上升流速對(duì)污泥量的保持至關(guān)重要，當(dāng)出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象時(shí)可以通過

8、減小回流水量來減緩或消除。在同一反應(yīng)器內(nèi)，輔酶F420的含量可以有效的指示甲烷菌產(chǎn)甲烷菌活性，從污泥接種到穩(wěn)定運(yùn)行階段，污泥中胞外聚合物的量明顯增加。 厭氧膨脹床各上升流速的示蹤劑濃度歷時(shí)曲線呈偏正態(tài)分布，利用RTD模型可以準(zhǔn)確地分析出厭氧膨脹床反應(yīng)器的水力特征。厭氧膨脹床可以看成N個(gè)CSTR反應(yīng)器的疊加，隨著上升流速的升高，N個(gè)數(shù)在增加。在Vup=0．71mm時(shí)，N為2；當(dāng)Vup~1.89m／h時(shí)，N為3。提高水力上升流速可

9、以減小死水區(qū)容積率，當(dāng)上升流速為1.89m／h時(shí)，死水區(qū)容積率可降至3.7﹪左右。綜合考慮污泥膨脹度、反應(yīng)區(qū)死區(qū)容積和動(dòng)力消耗因素，厭氧膨脹床處理城鎮(zhèn)污水的最佳上升流速約為1.9mm。 在設(shè)定處理規(guī)模為1000m3／d時(shí)，厭氧膨脹床+接觸氧化組合工藝運(yùn)行的噸水能耗為O．177元，為傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理噸水能耗的75﹪左右；厭氧膨脹床+復(fù)合垂直流土地處理系統(tǒng)組合工藝運(yùn)行的噸水能耗為0．084元，約為傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理噸水能耗的36﹪左