宿遷村莊污水處理設(shè)備TH-88省時省力

宿遷村莊污水處理設(shè)備TH-88省時省力

其中進(jìn)水區(qū)有效容積為150m3，實現(xiàn)了進(jìn)水與回流硝化液、回流二沉池污泥的充分混合；A池有效容積310m3，水流下進(jìn)上出，有效保持了較高污泥濃度；O池有效容積3200m3；二沉池表面負(fù)荷為0.80m3/（m2•h），池型為輻流式，沉淀效果好，有效保障了生化系統(tǒng)的高污泥濃度。

1.2 A池污泥反硝化速率測定試驗

采用批次試驗對系統(tǒng)中的污泥進(jìn)行反硝化速率測定。具體方法：在3000mL燒杯中加入1000mL系統(tǒng)進(jìn)水與1000mL硝化回流液（O池末端混合液）；缺氧狀態(tài)下攪拌，每隔10min取樣適量混合液樣品，加硫酸酸化至pH小于2，高速離心，測定上清液中COD、NO2--N、NO3--N、TKN的濃度。由于系統(tǒng)進(jìn)水與硝化回流液混合后溶液所含NO3--N濃度較低，故在此基礎(chǔ)上額外補充了10mg/LNO3--N以提高反硝化速率測定的準(zhǔn)確性。

1.3 O池中污染物降解試驗

為了考察污染物在O池中的降解過程，在O池中沿水流方向每隔10m設(shè)置1個取樣點，分別標(biāo)注0#、1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#取樣點；并在二沉池出水處取樣（9#取樣點）。測定各取樣點上清液中COD、NO2--N、NO3--N、TKN的濃度，分析其降解過程。

1.4 分析測定方法

廢水水質(zhì)的COD、NO2--N、NO3--N、TKN和pH以及表征污泥性質(zhì)的混合液懸浮固體濃度（MLSS）均參照《水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）》測定；污泥含氮量參照《城市污水處理廠污泥檢驗方法》（CJ/T211—2005）測定。

需要指出的是，由于味精精制生產(chǎn)廢水中的氮主要源自含氮有機物所以實驗均用TKN進(jìn)行研究。

2、結(jié)果與討論

2.1 味精精制生產(chǎn)廢水生物處理裝置運行效果

該工程自2013年5月投入運行以來，運行穩(wěn)定，考察生產(chǎn)過程中100d運行的監(jiān)測數(shù)據(jù)。監(jiān)測結(jié)果表明：廢水流量為（1270±335）m3/d，原水COD為（1724±897）mg/L，TKN為（93.5±41.5）mg/L，pH為8.5±2.4，處理系統(tǒng)活性污泥的混合液懸浮固體質(zhì)量濃度（MLSS）為（5.3±0.2）g/L。

進(jìn)水水量水質(zhì)波動很大，水量平均波動26.3%、平均COD波動52.0%、日COD負(fù)荷平均波動92%，但出水COD為（10.4±5.1）mg/L，平均COD去除率為99.4%，處理效果好而且穩(wěn)定；出水TKN為（0.6±0.4）mg/L，平均TKN去除率為99.4%；出水TN為（7.2±1.5）mg/L，TN平均去除率為91.7%，說明系統(tǒng)不僅對氨氮、有機氮有的去除（硝化）作用，而且有很高的反硝化能力。

2.2 脫氮途徑分析

對系統(tǒng)進(jìn)行了30d的現(xiàn)場測定，包括進(jìn)水流量、進(jìn)出水水質(zhì)、污泥濃度、污泥VSS/SS值、污泥含氮量、計算氮的去除總量、剩余污泥排放中氮的去除量。實驗期間，為確保現(xiàn)場測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將進(jìn)水總污染負(fù)荷保持在一個較為穩(wěn)定的狀態(tài)。

統(tǒng)計30d的系統(tǒng)進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)可知，系統(tǒng)進(jìn)水流量為（1400±45）m3/d，COD為（1256±64）mg/L，TKN為（84.7±6.0）mg/L，NO2--N、NO3--N未檢出，故進(jìn)水TN可用TKN代替；出水COD為（14±3）mg/L，TN為（7.4±1.9）mg/L。通過計算可得，系統(tǒng)平均COD、TN去除量分別為1739、108.2kg/d。

統(tǒng)計生化系統(tǒng)排泥數(shù)據(jù)得到：30d總計外運脫水污泥約9.6t，污泥含水率為84.5%±1.5%，VSS/SS為0.77±0.02，污泥含氮量為（54.6±1.1）mgN/gVSS。測定期間系統(tǒng)污泥濃度變化不大，在表觀污泥產(chǎn)率系數(shù)計算中基本可以忽略；系統(tǒng)出水SS小于5mg/L，也忽略其對污泥濃度的影響。經(jīng)統(tǒng)計計算可得，平均剩余污泥產(chǎn)量為208.7kgVSS/d，表觀污泥產(chǎn)率系數(shù)為0.12kgVSS/kgCOD，泥齡約100d。

筆者研究中，認(rèn)為該生化系統(tǒng)的脫氮總量M按發(fā)生的位置可以分為3個部分：（1）A池中的脫氮總量記為M1；（2）O池中的脫氮總量記為M2；（3）經(jīng)剩余污泥排放的脫氮總量M3。其中系統(tǒng)M=M1+M2，M3是被包含在M1與M2中的，因缺氧狀態(tài)與好氧狀態(tài)污泥產(chǎn)率的差異導(dǎo)致無法區(qū)分。根據(jù)日均剩余污泥產(chǎn)量與污泥含氮量計算可得，通過剩余污泥排放的脫氮總量M3為11.4kg/d，約占TN去除總量的11%。

2.3 A池COD與氮降解分析

系統(tǒng)進(jìn)水、硝化回流液和污泥回流液在A池前進(jìn)水區(qū)混合均勻，此階段A池進(jìn)水流量為（8400±270）m3/d，混合后A池進(jìn)水COD、TKN、NO3--N分別為（222±13）、（14.6±1.2）、（6.7±0.2）mg/L，A池出水COD、TKN、NO3--N分別為（125±11）、（13.9±1.2）、（0.2±0.1）mg/L，進(jìn)出水均未檢出NO2--N，COD、TN平均去除量分別為806.4、60.9kg/d。由此可知A池中M1為60.9kg/d，約占系統(tǒng)TN去除總量的56%。

A池出水NO3--N為（0.2±0.1）mg/L，NO2--N未檢出，說明NO3--N在A池中幾乎實現(xiàn)了反硝化。A池有效容積310m3，MLSS為5.3g/L，可計算出污泥反硝化速率為1.86mgN/（gSS•h）。

為了進(jìn)一步了解污泥反硝化活性，采用1.2所述的方法對A池污泥反硝化速率進(jìn)行了測定。混合液初始COD、NO3--N、TKN分別為638、14.1（含補充的10mg/LNO3--N）、

氟、氯是工業(yè)廢水中常見的污染物，尤其是在銅、鉛、鋅冶煉過程的制酸工序產(chǎn)生的污酸廢水含量特別高，通常具有高酸度、高濃度氟離子和氯離子等特點，酸性條件下的氟、氯離子不僅在生產(chǎn)過程中對管道設(shè)備有很大的腐蝕作用。因廢水同時還含有砷、鉛、汞、鎘等有毒有害元素，水質(zhì)復(fù)雜，是一種典型難處理的工業(yè)廢水，隨廢水排出的氟、氯進(jìn)入水體會污染環(huán)境，對農(nóng)、牧業(yè)和人體健康造成嚴(yán)重危害，過量的氟會對植物造成毒害作用，抑制作物的新陳代謝、呼吸作用及光合作用，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水中含氟質(zhì)量濃度高于4．0mg／L時，會引起骨膜增生、骨刺形成、骨節(jié)硬化、骨質(zhì)疏松、骨骼變形與發(fā)脆等氟骨病，另外對肝臟、腎臟、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、感官系統(tǒng)等非骨組織均有不同程度的損害。因此，國家對于含氟、氯廢水、廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。

國內(nèi)目前處理污酸廢水的方法主要有硫化鈉一石灰中和法、石灰一鐵鹽共沉淀法、離子交換法、膜法、電滲析法、光催化氧化法、生物技術(shù)等，應(yīng)用較多的是前兩種。但這兩種工藝對氟、氯去除效果一般，處理后的水由于氟、氯濃度高等原因，嚴(yán)重制約著水的回用，同時中和處理產(chǎn)生大量含砷及重金屬的危廢渣需要專門地方堆存，占用大量土地，并且滲透水對周邊環(huán)境造成一定污染。

污酸中的硫酸用途廣泛。污酸經(jīng)過除雜、濃縮，即獲得純凈的稀硫酸，可代替工藝水補入成品酸中，也可用于電解、選礦、制磷肥等，因此硫酸的再循環(huán)利用是污酸廢水處理的核心目標(biāo)。但若除雜不好，由于氟、氯離子的存在，并且濃度會越來越高，輸送過程中腐蝕管道，回用于電解，提高了陰陽極的消耗，降低了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，并對冶煉系統(tǒng)的設(shè)備和現(xiàn)場操作環(huán)境造成較大影響，因此在污酸回用前¨3|，氟、氯的去除尤為關(guān)鍵。

由于經(jīng)濟(jì)及技術(shù)原因，國內(nèi)外企業(yè)深度凈化或全部處理回用的企業(yè)較少，這樣不僅浪費資源，而且容易造成環(huán)境的二次污染，所以資源化處理是今后污酸廢水處理的發(fā)展方向，研究出新的，具有好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的工藝，通過資源回收，變廢為寶，實現(xiàn)效益。本文針對污酸廢水中氟、氯的特性，實驗研究利用硫酸中氫離子與污酸廢水氟離子、氯離子反應(yīng)生成氣體，達(dá)到去除氟、氯的目的，為進(jìn)一步污酸廢水處理后回用打下基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中有多種差別較大的微生物，不同功能的微生物對營養(yǎng)物質(zhì)和生長條件的要求都有很大的不同，要保證所有的微生物都達(dá)到生長條件是不可能的，這就使得系統(tǒng)很難達(dá)到高效運行。

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2．2 泥齡問題

由于硝化菌的世代期長，為獲得良好的硝化效果，必須保證系統(tǒng)有較長的泥齡。而聚磷菌世代期較短，且磷的去除是通過排除剩余污泥實現(xiàn)的，所以為了保證良好的除磷效果，系統(tǒng)必須短泥齡運行。這就使得系統(tǒng)的運行，在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。

2．3 碳源問題

在脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面。其中，釋磷和反硝化的反應(yīng)速率與進(jìn)水碳源中易降解的部分，尤其是揮發(fā)性有機脂肪酸的含量關(guān)系很大。一般說來，城市污水中所含的易降解的有機污染物是有限的，所以在生物脫氮除磷系統(tǒng)中，釋磷和反硝化之間存在著因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。

2．4 回流污泥中的硝酸鹽問題

在整個系統(tǒng)中，聚磷菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌及其它多種微生物共同生長，并參與系統(tǒng)的循環(huán)運行。常規(guī)工藝中，由于厭氧區(qū)在前，回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶人該區(qū)，一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸，就導(dǎo)致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細(xì)菌與聚磷菌對底物形成競爭，其脫氮作用造成碳源無法滿足聚磷菌的充分釋磷所致。

3、生物脫氮除磷新工藝

3．1 DEPHANOX工藝

DEPHANOX工藝是BortoneG等于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統(tǒng)的技術(shù)，是為了滿DPB所需的環(huán)境要求而開發(fā)的一種強化生物除磷工藝。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應(yīng)池，可以避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失并穩(wěn)定系統(tǒng)的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，含氨較多的上清液進(jìn)人固定膜反應(yīng)池進(jìn)行硝化，污泥則跨越固定膜反應(yīng)池進(jìn)入缺氧段完成反硝化和攝磷。

該工藝具有能耗低，污泥產(chǎn)量低且COD消耗量低的特點。但該工藝中磷的去除效果很大程度上取決于缺氧段硝酸鹽的濃度，當(dāng)缺氧段硝酸鹽不充足時，磷的過量攝取受到限制；反之硝酸鹽又會隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬醵危蓴_磷的釋放和聚磷菌體的PHB的合成。

該工藝優(yōu)點在于不但能解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源不足的問題和降低系統(tǒng)的能源(曝氣)消耗，而且可縮小曝氣區(qū)的體積，降低剩余污泥量，尤其適用于處理低COD／TKN(TKN為總凱氏氮)的污水。不過由于進(jìn)水中氮和磷的比例很難恰好滿足缺氧攝磷的要求，從而給系統(tǒng)的控制帶來一定困難。工藝流程見圖4。