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书书书述评与讨论!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!水处理用悬浮载体填料行业标准解读与投加量设计吴!迪!青岛思普润水处理股份有限公司山东青岛##$$$#!!摘!要!!通过对行业标准$水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料%!%&’()#*&+*)#的解读分析了悬浮载体材质’形状选择’投加量设计’选型依据阐述了有效比表面积的涵义及鉴别方法(悬浮载体应选用空心柱状的纯,-./材质(投加量以表面负荷为设计依据其参数受温度’-0’有机负荷’基质出水浓度’1,值等影响(以悬浮载体填充率作为设计及选型合理性依据保证流化及载体进一步扩容空间(有效比表面积可参考行业标准%&’()#*&+*)计算方法及图样样例确定(工程实践中多以有效表面积作为购置指标并换算成体积或质量验收(以山东某污水厂为例介绍了相关设计参数(建议有关部门尽快出台设计标准结合行业标准%&’()#*&+*)为2334工艺的设计和载体的选型提供技术依据(!!关键词!!移动床生物膜工艺)!行业标准)!悬浮载体)!设计)!有效比表面积)!表面负荷中图分类号!56+78*!!文献标识码!3!!文章编号!*+++9)#+!+*6*#9++*79+$!#$%&%$#’#())*!#$%&’()*+,-*&)$*-&’&./(0&’1&12344&45,463)&474&3)8&’)’+,’-./-’#())*0++$+01)/#)*2/3&$+$+,’%%($%:;-!!#$%&’()*#$+&,-*.,*-&,/-#,0’12,%1#!#$%&’##$$$#03#&!!043#%’.#$!(=?@A=B=CDBC1CBEB?D?FB=C?GG@1EB?DHBEDIEI?F4$35-#6,78’97-,379-#-(:6.)-#%-%0&**-*;’*+&,-**-&,/-#,#B=CE11?1EBCJEBCEK#B=CH=E1C#EIICIEJ?@DBGEKG@KEB?DEDIHCKCGB?DLEHH?FH@H1CDICIGECMCCDB?I@GCIDB=H1E1C8NDIB=CICFDB?DEDIICDBFGEB?DJCB=?I?FB=CCFFCGBOCH1CGFGH@FEGCECEMCCICHGLCIEHMCKK8P@H1CDICIGECH=?@KILCJEIC?F1@C,-./JEBCEKEDILC=?KK?MG?K@JDE8(=CICHADEIICIEJ?@DBMEHLEHCI?DB=CH@FEGCK?EIM=G=MEHDFK@CDGCILQBCJ1CEB@C#-0#?AEDGK?EI#H@LHBEBCCFFK@CDBG?DGCDBEB?D#1,EDIH??D8(=CFKKEBC?FH@H1CDICIGECMEH@HCIEHB=CLEHHB?ICBCJDCM=CB=CICHAD1?GCHHMEH?11?1REBCB?CDH@CCFFCGBOCFK@ISEB?DEDICD?@A=GECCT1EDH?DH1EGC8(=CICBCJDEB?D?FCFFCGBOCH@RFEGCECEG?@KICFCB?B=C?GG@1EB?DHBEDIEIGEKG@KEB?DJCB=?I?B=CIEMDAHEJ1KCH8UD1?VCGB1EGBGC#B=CCFFCGBOCH@FEGCECEMEHEKMEQHEI?1BCIEHB=CJEDDICT?FH@H1CDICIGEC1@G=EHC#EDIBMEHG?DOCBCIDB?O?K@JC?W@EKBQDICTCHB?G=CGXEDIEGGC1BB=C1?VCGB8(=CICHAD1EEJCRBCH?FEMEHBCMEBCBCEBJCDB1KEDBDP=EDI?DA.?ODGCMCCDB?I@GCIDB=H1E1C8UBMEHEKH?H@ARACHBCIB=CCKCOEDBIC1EBJCDBH1?1?HDA2334ICHADHBEDIEIHEHH??DEH1?HHLKC8(=CICHADEDI?GG@1EB?DHBEDIEIM?@KILC@HCIEHCFCCDGC?FBCG=DGEKH@11?BHF?B=C1?VCGBICHAD8!!5$67)%+3$!J?ODALCIL?FKJCEGB?%!?GG@1EB?DHBEDIEI%!H@H1CDICIGEC%!ICHAD%!CFFCGBOCH1CGFGH@FEGCECE%!H@FEGCK?EI&7*&第77卷!第*#期+*6年Y月!!!!!!!!!!!!中国给水排水%,UZN:N(/4[:NP(/:N(/4!!!!!!!!!!!!!\?K877Z?8*#N@A8+*6!!移动床生物膜工艺!2?ODA3CI3?FKJ4CEGRB?#2334起源于+世纪]+年代的挪威#至今已发展近7+年#在国内外得到广泛应用’国内自++Y年在无锡芦村(*)成功实施一级N升级改造以来#已完成超过Y+项工程项目#累计处理水量超过6++^*+)J7’I#并在解决低温*高盐*强冲击等方面表现出极大的优势和稳定性#应用于市政污水*工业废水等领域(#7)’随着2334的推广#关于悬浮载体标准及工艺设计问题被广泛讨论’+*$年#住建部牵头#由国家城市给水排水工程技术研究中心起草的+水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料,!%&’()#*-+*)!以下简称+行业标准,正式实施#为规范悬浮载体参数及设计提供了重要依据’在解读+行业标准,相关概念及意义的基础上#结合工程实践讨论2334设计依据#为工程实施提供技术支持’!悬浮载体材质及设计+行业标准,中#界定了适用范围为高密度聚乙烯!,-./悬浮载体#并未将..*.P*N3P*.\-_*.\%等其他材质纳入’对比各系列材质#需综合考虑材料密度*耐老化性*耐候性*热塑精密性*抗压*压缩回弹*耐磨性等’2334为实现低能耗运行#载体挂膜后的密度应与水的密度接近%考虑水处理系统整体寿命#一般要求载体寿命应在*$年以上%同时要考虑运行环境变化*加工等情况’纯料,-./在各项指标中均能满足使用要求#成为首选’同时#+行业标准,中明确要求#材料应选用,-./纯料#不添加炭黑或其他染料#使用加工过程中的回用料不超过$‘#均是综合考虑载体性能和寿命’工程实践中#纯,-./载体应用已超过$年#国内最早的无锡芦村(*)项目运行近]年#载体性状均良好’虽然对已有材质进行改性或成分改良*使用添加剂等方式#可在上述因素中的某一方面有所改善#但并没有试验数据表明能同时满足各方面要求#关于悬浮载体材质方面的研究#有待进一步深化’对悬浮载体的设计#一方面要考虑尽可能使有效比表面积大#提高单位体积处理能力%另一方面要考虑载体的拦截#悬浮载体尺寸过小将给载体的拦截带来困难#一般载体直径!$JJ%内部构造设计时要兼顾传质效果#并满足载体的加工*抗压*抗磨损等性能需求’扁圆柱状悬浮载体在国外使用已超过$年#外观设计上#+行业标准,充分吸取了国内外先进经验#将流化性能好的悬浮载体形状纳入标准#推荐采用空心圆柱状#且标准内已列出的典型载体均在国内外工程实践中表现出良好的性能#其他类型载体的流化性能及挂膜性能并无可靠结论#尚需在工程中进一步检验’#悬浮载体投加量设计悬浮载体投加量的设计#需保证满足处理效果需求#同时做到.量入为出/#防止过度投加造成的浪费’标准中#指出了载体挂膜后!a+b的硝化速率应!+8$AZ’!J&I#有机物氧化速率应!*+A%0-’!J&I#同时给定了测定方法#实际上推荐了2334悬浮载体投加量的设计方式#即按表面负荷设计#这与传统活性污泥法按污泥负荷设计方式不同’活性污泥法已有较为成熟的计算方式#通过确定污泥负荷进而确定池容及其他相关参数的计算方式已被广为接受’2334设计上#有些学者参照活性污泥的计算方式测定生物量#转换为污泥浓度后再按污泥负荷设计’为验证这一方法的可行性#笔者选取了山东三座运行效果稳定的污水厂的悬浮载体!见表*#进行了相关测试’表!悬浮载体来源水厂特征(EL8*!::(.G=EEGBCHBG?FH@H1CDICIGECH?@GC项目污水组成氨氮浓度’!JA&c9*载体投加位置组别污水厂N生活污水)+d#+好氧区中部!污水厂3生活污水#含部分工业废水)+d#+好氧区全池*#*$污水厂%高浓度生活污水#+d*++好氧区全池%!!生物量测定采用先碱洗#再酸洗#最后经过超声波清洗的方式#将生物膜剥离回收测定#每个污水厂的样本为++个#测定结果如表所示’表#悬浮载体生物量测定(EL8!3?JEHHJCEH@CJCDB?FH@H1CDICIGEC项目有效比表面积’!J&J972cPP’!JA&c9*\PP’!A&J9PP’!A&J9\PPePP’‘!组)$++6#8**+8Y*6**$876Y66+87)组)$+*]$$8***8)776*)8)Y7Y$8Y$#组#+$6#8$Y*8+*7$*78Y$#Y#86$组Y++7*#8$$**86#*78)+7Y)8**%组#+*Y7*8*Y8#)7Y]8Y)$Y68Y+!注$!2cPP为载体7+‘填充率时折合的污泥浓度’!!由表可以看出#不同污水厂的载体其水质及&)*&第77卷!第*#期!!!!!!!!!!!!!!中国给水排水!!!!!!!!!!!!MMM8MEBCAEH=CEB8G?J培养条件不同#相同载体类型的单位面积生物量存在一定差异#最高相差787‘%由*#*$可以看出#同一水厂相同培养条件下#不同载体类型的单位面积生物量则相差不大%载体的\PP’PP除!组外#其余均超过Y)‘#远高于一般活性污泥水平’可见#载体生物量与表面积存在密切关系#载体的有效生物膜面积越大#相同体积载体内的生物量越多’整体上#\PP为Y8#d*8$A’J#与文献报道!见表7基本一致())’表$不同培养方式下悬浮载体生物量项!目生物量’!APP&J9填充率’‘生物量’!APP&J97反硝化]8)$6#Y+反硝化#8*$6*6)+有机物氧化Y#+Y)++硝化*8]#+7Y6+!!综合表及表7可以看出#单位面积生物量受培养条件影响较大#有机物氧化f硝化f反硝化’一方面#与相关功能菌群的产率系数有关#如硝化菌群产率系数低#产泥量少%另一方面#受生物膜动态更新影响#如虽然反硝化菌群泥龄短#产率大#但反硝化过程产气也加速了生物膜更新’同时也应指出#生物量测定也存在一定问题#处理后载体上仍有残留物#会造成一定误差!)‘dY‘’因此#采用载体生物量折合成污泥浓度#再按活性污泥法设计具有一定局限性#难以真实反映工艺处理性能’为进一步验证#参照+行业标准,进行了载体硝化负荷的测定#结果如图*及表)所示’测定条件$温度为+b#进水氨氮为!$$g$JA’c#在+c反应器*载体填充率为7+‘时按P34运行#控制-0为)d#JA’c#每隔*=取样测定#直至反应器内氨氮h$JA’c’!#$$%&$&%’$(%)$*+,$,%$!-!./!##,*%(&$!0123%!####$#%#$%-4图!不同来源悬浮载体硝化速率测定表%不同来源悬浮载体硝化负荷项目表面负荷’!AZ&J9&I9*2cPP’!JA&c9*2P’!XAZ&XA9*2cPP&I9*2\’!XAZ&J97&I9*!组+8]7+6#8*+8+#*+8*#组*8+7*]$$8**+8+6*+8*7]#组+8]67$6#8$Y+8+6++8*Y*$组+8]$+7*#8$$+8+6*+8Y%组+8]Y**Y7*8*+8+]]+8*Y!!从表)可以看出#若按折合的污泥浓度核算污泥负荷#不同污水厂载体的污泥负荷与容积负荷相差较大#这说明采用折合污泥浓度进行载体量设计并不科学%由