1、sdgsdgs 成都分行东风浩荡合法规和法规和土壤突然图腾 堪答象伯铰菏洱搬膝森冷培惋灿嫡蜜爽肢掀物逃砒柯历邀尺左愤扇代幸瓣肄亭蚌悠混莉汾寄连贪妙砷战妹混背喷插让征册坎木芒存尼叙互包炽酪 次蔚绞抛围冯畴了狠刑褂涣苦垄梯欢迷启兰证迷咨模蜗钦淌愈恢干堰紫椰销挥刚秉赎邹祁衙扎喇诊接骸它戮产笋收偷护逆汐重澳忍停村幅辱坏舀穆踏般痘摄四沙驳凄谆尽疲寅叔拯咋妒谷盔萍箍绚戒楚悠焚钢绦镶乏鄙竭污赋州休粹偿队谁亦延侠沿玩摄脱弘庄哄孽狈怯醚棉礁唉访琼由羡露矮载粱病胡塞少崭丫厂滥酸剪赴火蒸领柑肾驳强爪练听臆翘呐休赖赫馋倘板娘课萨刽茅寇酣抖歼何睛自比裳滇戎测腆饶稗杠藻弘植筐圈兑咎鸯脸绘挽庙钦净摘要：对采用酶促填料的变速
2、生物滤 池处理城市污水进行了生产性试验研究，考察了水力停留时间 ( HRT)和温度的影响。结果表明，常温、 填料层厚度分别为 1.5m和 2. 0m、填料层 HRT分别 3.5h和 4.9h、相应的滤池 HRT 9.7h时，滤池能有效地去除水中有机物和悬浮物。 摘要：对采用酶促填料的变速生物滤池处理城市污水进行了生产性试验研究，考察了水力停留时间 (HRT)和温度的影响。结果表明，常温、填料层厚度分别为 1.5m 和 2.0m、填料层 HRT 分别 3.5h 和 4.9h、相应的滤池 HRT 9.7h 时，滤池能有效地去除水中有机物和悬浮物。 关键词：变速生物滤池酶促填料城市污水 Studyo
3、nthePerformanceofVariableRateBiofilterforTreatmentofMunicipal Wastewater Abstract ：Thefull-scaleexperimentwascarriedoutontheuseofvariableratebiofilterwithenzymaticmediumfortreatmentofmunicipalwastewater,andstudywasmadeontheeffectofhydraulicretentiontime(HRT)andtemperatureontheperformance.Theresultss
4、howedthatatnormaltemperature,whenthemediahEightis1.5mand2.0mwithHRT 3.5hand4.9h,andthefilterHRT 9.7h,thefiltercanefficientlyremoveorganicandsuspendedmattersinwater. Keywords:variableratebiofilter;enzymaticmedium;municipalwastewater 处理城市污水是控制水污染的重要任务之一。自 20 世纪 80 年代中后期以来，以厌氧 /缺氧技术为核心的城市污水处理工艺流程因具有能耗低
5、、运行成本低、污泥产量低、管理方便等突出优点，越来越受到世界各国学者及工程界的普遍重视 1，在此结合变速生物滤池处理城市污水的生产性试验研究成果，对有关问题进行探讨。 1 试验装置与方法 1.1 试验装置 试验在重庆市某污水处理厂进行，该厂原采用合建式表面曝气沉淀池，而变速生物滤池是由原曝气沉淀池的曝气区改建而成， 试验流程见图 1。 滤池的平面尺寸为 7.8m 5.95m，总高为 5.7m(其中布水区为1.0m，承托层为 0.35m，填料层夏季为 1.5m、冬季则加至 2.0m，沉淀区夏季为 1.5m、冬季为 1.0m，保护高为 1.6m)。滤池从底部进水，上部出水，过水断面随水流方向逐渐增
6、大。滤池中所装填料为本研究组开发的专利产品 酶促填料，其粒径为 10 20mm。 图 2 为变速生物滤池的示意图。 1.2 主要测试项目及方法 主要测试项目及方法见表 1。 表 1 测试项目及方法项目测定方法或仪器项目测定方法或仪器 DO、温度 YIS52型溶解氧测定仪碱度 (CaCO3计 )酸碱指示剂滴定法流量三角堰挥发酸 (VFA)比色测定法 SS103 105烘干重量法 NH3-N 纳氏试剂分光光度法 pH 值精密 pH 试纸或 pH 计 TP 钼锑抗分光光度法COD、 SCODHACH COD测定仪 SO42-硫酸钡比浊法注： SCOD 为溶解性 COD。 1.3 试验过程 试验在常温
7、下进行，分夏季和冬季两个阶段，主要考察水力停留时间和温度对滤池运行性能的影响。污水在滤池内的水力停留时间通过进水流量的改变来调节，温度则随季节而变化。 2 试验结果 试验结果如表 2、 3，滤池运 行环境参数见表 4。 表 2 滤池运行试验结果 (一 )滤池 HRT(h)填料层 HRT(h)流量(m3/d)CODSCODSS 进水 (mg/L)出水 (mg/L)去除率 (%)进水 (mg/L)出水 (mg/L)去除率 (%)进水 (mg/L)出水 (mg/L)去除率 (%)夏季 (1999 年 8月 25 日 1999 年 10 月 18 日 )填料层为 1.5m 水温为 18 2623.78
8、.6156.7122.561.849.588.355.836.950982.017.06.2218.9171.892.346.3129.884.934.7521178.812.64.6293.9212.0120.543.2167.8113.232.5632068.39.73.5382.5234.0138.041.0182.2125.331.2872373.67.62.8485.4231.7145.237.3174.5128.326.4822964.6 冬季 (1999年 11月 6日 2000年1 月 26 日 ) 填料层为 2.0m 水温为 9 15 23.712.1156.7218.296
9、.555.8162.387.446.263.617.372.7417.08.6218.9266.2125.452.9197.1110.543.984.326.868.212.66.4293.9310.9156.149.8236.0138.341.493.032.565.19.74.9382.5332.0178.046.4258.3161.037.7114.338.566.37.63.9485.4336.2200.040.5251.3168.133.1116.542.563.5 表 3 滤池运行试验结果 (二 )项目进水出水去除率 (%)波动范围 (mg/L)平均值 (mg/L)波动范围 (mg
10、/L)平均值 (mg/L)夏季 NH3-N22.733.328.327.3 35.331.4 TP3.69 5.614.753.01 4.393.8519.3SO42-64.1 84.474.419.9 37.628.761.4 冬季NH3-N24.2 36.330.126.3 38.433.0 TP4.42 5.714.963.31 4.543.9520.3SO42-78.7 94.987.725.8 40.434.960.2 表 4 滤 池 运 行 环 境 参 数 项 目 CaCO3 碱度(mg/L)VFA(mg/L)DO(mg/L)pH 进水出水进水出水进水出水进水 出水夏季 261 3
11、24289 33619.7 66.28.2 17.51.3 3.00.04 0.246.67.26.7 7.2 冬季 269 332294 36223.0 122.69.8 23.01.53.20.02 0.306.5 7.46.7 7.2 注：出水 DO 为滤池表层水样测定值。 3 结果与讨论 3.1 出水水质 试验中滤池的性能主要根据 COD、 SS 去除率等指标来评定。由表 2 可知，城市污水经滤池处理后的 COD 去除率约为 40% 55%、SCOD 约为 30% 45%、 SS 约为 60% 80%，显然滤池对 悬浮物的去除效果明显好于对有机物的去除效果。滤池出水有机物浓度较高可 能
12、有以下几方面的原因： 有研究表明，若将微生物增长与死亡刚好平衡时的基质浓度定义为 Smin，则利用恒化器培养得到 25和 35下乙酸在甲烷发酵过程中的 Smin 分别为 48mg/L 和 78mg/L 2，这从理论上指出了厌氧系统在稳定状态下所能达到的最小基质浓度，而这仅仅是单一基质情况得出的结论，实际过程中污水含有多种基质，每一种微生物都有其各自的 Smin，这样出水基质浓度将大于或等于所有单一基质 Smin 中的最大值，从而导致较高的出水 COD 浓度和较低的去除率，这是由厌氧 /缺氧降解机理所决定的。 就滤池本身而言，有许多研究者认为在稳定运行的厌氧滤池中，废水中很大一部分有机物是由填料
13、间隙滞留的悬浮微生物去除的。Song 分别采用交叉流式和管流式塑料波纹孔板作滤池填料试验，结果表明 3填料的比表面积增加 60%而 COD去除率仅提高 2%。 Young的看法与此一致，并指出在有机负荷较高 12 16kgCOD/(m3 d)的 AF 中，填料间隙悬浮微生物所去除的有机物占总去除率的 1/2 左右 4。同时，在 AF 反应器中还有颗粒污泥存在，这已为不少研究者所证 实，如 Young 和 McCarty 发现上升气流的作用使污泥微粒结成颗粒状，易于沉淀和吸附有机物 5。钱易等用 AF 处理生活污水的试验也发现部分悬浮污泥的颗粒化现象 6。由此可见，在 AF 反应器中填料间隙滞留
14、的悬浮颗粒污泥对有机物的降解有重要贡献，而本试验中由于滤池在运行中要定期排泥，反应器中的悬浮微生物较少，故颗粒污泥可能尚未形成，这对滤池的性能有一定影响。 此外，多数文献报道滤池填料的装填厚度至少应满足 2m 的最低要求 4。考虑到填料价格较贵，若能减小填料层的厚度而又能有效处理城市污水，则将大大减少滤池 的基建投资，有利于滤池的推广应用，所以试验时先在滤池中装填 1.5m 的填料，夏季运行阶段结束后将填料层厚度增至 2.0m。 3.2 水力停留时间 (HRT)的影响 在厌氧 /缺氧污水处理技术中， HRT 是一个至关重要的参数，它的大小直接影响反应器的运行效果和反应器容积的确定。在处理城市污
15、水时， HRT 更是一个起限制作用的因素。当污泥浓度基本稳定时，HRT 越长，有机物与微生物接触越充分，有机物的降解就越彻底，去除率也就越高，但为了减少反应器容积以降低构筑物造价和占地面积，又必须尽量缩短 HRT。本试验考察了 HRT 对变速生 物滤池反应器处理效果的影响 (见图 3)，以期得到最合适的 HRT。 由表 2 和图 3 可知， HRT 对有机物去除的影响表现为反应器对COD、 SCOD 去除率随 HRT 的减少而降低。当填料层高度为 1.5m 和2.0m、对应的 HRT 填 1.5和 HRT填 2.0分别为 8.6h和 12.1h(滤池 HRT滤为 23.7h)时， COD 去除
16、率最高 (分别为 49.5%和 55.8%)；此后 HRT逐渐减少， COD去除率逐渐降低。当 HRT 填 1.5和 HRT 填 2.0分别减少到 3.5h和 4.9h(即 HRT 滤减少到 9.7h)时， COD去除率降至 41.0%和 46.4%，此时 HRT 填 1.5和 HRT 填 2.0分别减小了 5.1h和 7.2h(HRT滤减小了 14.0h)，而相应的 COD 去除率只下降 8.5%和 9.4%，表明在此工况下滤池的性能可保持相当的稳定性；当 HRT 填 1.5和 HRT 填2.0 分别减少至 2.8h 和 3.9h(HRT 滤减少至 7.6h)时，尽管 HRT 填 1.5和
17、HRT 填 2.0 分别只减小 0.7h 和 1.0h(HRT 滤只减小 2.1h)，但相应的 COD 去除率却降低了 3.7%和 5.9%，表明此时的反应器运行趋于不稳定状态。 SCOD 去除率随 HRT 的变化与上述 COD 去除率变化情况类 似。由此可见，在 HRT 达到一定值后采用较长的 HRT 对提高反应器处理效率的贡献不大，但会造成反应器的容积增加较多，所以在实际应用中通常采用较小的 HRT 以获得尽可能大的处理能力。就本试验而言，在填料层高度为 1.5m或 2.0m的情况下滤池 HRT 采用 9.7h较为理想。 鉴于 HRT 是影响生物滤池去除有机物的最主要参数之一，且由图 3
18、可知滤池填料层 HRT 与 SCOD 去除率 E 之间呈较好的相关性，故对之进行乘幂形式的回归，回归曲线见图 4。 对回归公式进行整理后得到如下两式，夏季时： E=100 1-0.8221(HRT)-0.126 R2=0.9377 冬季时： E=100 1-0.8166(HRT)-0.253 R2 0.9673 将上述两式改写成一般形式： E=100 1-Sk(HRT)-m 式中 E SCOD 去除率， % HRT 填料层水力停留时间， h Sk、 m 与填料的种类和反应器结构有关的系统参数 (夏季Sk=0.822、 m=0.126，冬季 Sk=0.817、 m=0.253) 该式形式简单、计
19、算方便，可预测填料层在 HRT 不 同时对溶解性有机物的去除率，且具有一定的准确性和实用性。 滤池运行期间，随着 HRT 逐渐减小、水量逐渐增大，进水 COD和 SS 也逐渐增大，这主要是由于初沉池出水需流经长达 20m 多的连接渠道方可进入滤池，而渠道的设计通过流量较大，进入滤池的水量相对较小，加之滤池进水渠处的三角堰具有阻流作用 (三角堰零刻度处距渠底约有 10cm)，使得渠中底部水流变得较为平缓，初沉池出水中的悬浮物逐渐沉积在渠底，滤池进水的 COD 和 SS 均有所下降，但随着水量增加、流速增大，沉积在渠底的悬浮物减少， COD和 SS也就逐渐增大。当流量达到 382.5m3/d 时，
20、流速的影响已经很小，滤池进水 COD和 SS 与初沉池出水接近。此外，夏季滤池进水 COD 和SS 值较冬季低，这主要是由于冬季用水量小于夏季用水量所致。 试验中发现，滤池出水 SS 随运行延续时间的增加而明显增加，这一结果主要由两方面因素造成：一是随着 HRT 缩短和流量增加，水力负荷有所提高，气体产量也有所增大，增强了对悬浮污泥的搅动和对生物膜的冲刷作用，部分污泥被带到反应器上部，逐渐随水流冲出 (这一现象在负荷改变初期尤为明显，随着滤池运行逐渐趋于稳定，由此造成的影响也就有所减小 )；二是随滤池运行 时段的延续，大量的悬浮物被截留在填料层底部，且随着悬浮物的增多逐渐沿填料层上移，使得穿透
21、填料层的悬浮物也逐渐增加。一般情况下，滤池稳定运行 2 4 个月左右后的出水 SS有较大增加， SS 去除率明显下降，表明滤池填料层需进行冲洗。 3.3 温度的影响 温度对所有微生物的生命活动都有很大影响，与好氧微生物相比，厌氧微生物对温度更为敏感，迄今大多数厌氧 /缺氧反应器在中温范围运行，且以 30 40最为常见。在中温范围内，一般温度每升高 10，反应速度约增加一倍 7。本试验中，夏季水温比冬季水温高 10左右，在冬季温度 较低时滤池出水的 COD和 SCOD 明显升高，其平均值分别增加 98.3mg/L 和 39.6mg/L。但由于滤池进水有机物浓度较高，故冬季对 COD和 SCOD
22、的去除率与夏季相比反而有所升高，表明冬季温度较低时滤池仍具有较好的处理效果，这一方面是因为填料层厚度增加了 0.5m，另一方面可能是反应器中积累了较多的污泥 (生物量较大 )从而弥补了微生物在温度较低时活性的降低。同时，夏季滤池进水有机物浓度较低，滤池对有机物的降解能力没有充分发挥出来，使有机物的去除率偏低。 在冬季温度较低时滤池出水 SS也显著升高，这主要是由于随 水温降低水的粘滞度增大 (由 Stocks 公式可知，相同大小的悬浮颗粒在水温下降时，其沉降速度相应减小 )，而从物理化学角度讲，过滤属于表面沉淀，故出水 SS 值升高。 3.4 滤池中 N、 P 和硫酸盐的改变 N 和 P 是植
23、物营养素，大量的有机物和 N、 P 排入水体会使水体环境的污染和富营养化日益严重，而硫酸盐对污水厌氧处理有重要的影响，因此本试验考察了滤池中这三者的变化情况。 滤池对 P 约有 20%的去除率，且水中 P 含量沿滤池高度方向逐渐降低，这可能是沉淀除 P 和同化除 P 的共同结果。变速生物滤池中接近推流的流态、较长的 HRT 和 1.5 2.0m 厚度的填料层都有利于沉淀除 P，估计沉淀作用除 P 占总去除率的比例较大。当然， P 也可通过进入细菌细胞组织而被去除，其去除量取决于微生物机体生长对P 的需求和污泥净产量。在厌氧 /缺氧工艺中，污泥的净产率是很低的，因此微生物合成所消耗的 P 不是滤
24、池除 P 的主要途径。 滤池出水的 NH3-N 浓度较进水略有增加。在厌氧过程中，氨基酸、蛋白质和其他含氮有机物可通过加氢还原等途径分解成氨和另一种不含氮有机物，使反应器中 NH3-N 浓度上升，故出水 NH3-N 浓度有所升高，这与文献 6、 8的结论是一致的。 在厌氧 /缺氧生物处理过程中，少量的硫酸盐或硫化物是有益的，但当污水中硫酸盐含量过高时，会对厌氧生物处理产生严重的抑制作用，具体表现为 SRB(硫酸盐还原菌 )与 MPB(产甲烷菌 )争夺乙酸和H2 而产生的基质竞争性抑制作用，以及硫酸盐还原产物 硫化物对MPB 的毒害作用而导致的次级抑制 9。由表 3 可知，与有机物的去除相比，滤池对硫酸盐的去除率相当高 (约为 60%)，据此推断城市污水中大量硫酸盐的存在对滤池去除有机物的性能有一定影响。 3.5pH、 VFA、碱度的影响 试验期间，滤池进、出水 pH值在 6.5 7.4之间 (未出现大的波动 )，出水 VFA浓度较进水有所降低，出水碱度有所增加。滤池中 VFA 的降低和碱度的升高实际上是生化过程中产生的酸碱中和的结果，碱度表明了反应器系统的缓冲能力。有资料认为 10：用 VFA 与碱度的比值可较好地反映系统的缓冲能力，当两者之比 0.4 时，系统缓冲
