搜索
.........口..........日口曰.粕日而口晰日.口目日.丫犷改良A日R预处理生活污水的启动研究张宝军`,2白晓龙2冯启言2(1徐州建筑职业技术学院,徐州221。。8;2中国矿业大学,徐州221008)摘要采用改良的折流式厌氧反应器预处理生活污水,在存在自然接种厌氧污泥的前提下,考察了反应器的启动情况,并研究了HRT对COcDr和55去除效果的影响。结果表明:反应器在2周后完成启动,COcDr去除率达到80%以上,且运行稳定;HRT对污染物去除影响较大,当HRT为4.sh时,COcDr和SS的去除率均达到75%以上,实现了较好的预处理效果。关键词折流式厌氧反应器生活污水启动停留时间厌氧污水处理技术作为高浓度有机废水常用的处理技术已经广泛应用,并取得良好的效果。这其中比较有代表性的是上流式厌氧污泥床反应器(UASB)以及近年来在此基础上快速发展起来的折流式厌氧反应器(ABR)l[,2口。近年来国内外对于ABR的研究多用于处理高浓度有机废水,并且已经取得一定得成果,而用ABR处理生活污水的研究却刚刚起步巨卜5〕。通过研究改良BAR预处理生活污水的启动,以便于生活污水的后续处理,取得了良好的效果。1ABR的改良本研究采用的改良型ABR结构见图1。进水隔室出水隔室沼气孔跳习水力排泥管月脱石厂、}二曰日斤、今人儿图1改良ABR结构示意(1)为了降低水流的上升速度,减少污泥的流失,设计出一种凹型折流式厌氧反应器,第一隔室和最后一隔室体积是中间单隔室的2倍,主要是在高度上增加,第一隔室体积的增大不仅可以减少水流的上升速度,还可以使进水中的悬浮物尽可能多地江苏省高校高新技术产业发展项目(JZH005一014);江苏省建筑节能工程技术研究开发中心基金项目(司ZX05一07)。沉积于此,增加了悬浮物的停留时间。(2)沉积的污泥可以在第一隔室通过水力排泥的方式排出反应器;而最后一隔室由于高度的变化,使反应器内污泥流失量大大减少。(3)为给导流区创造最好的水力条件,在每个隔室底部两侧均设置弧形流槽。(4)在每个隔室均填装纤维球滤料,进行纤维球挂膜生物处理,有效防止了污泥的流失。2试验部分2.1试验装置与流程改良ABR采用厚度为10mm的普通玻璃制作,内部为4隔室串联。可以清楚地看到内部污水处理情况。反应器尺寸1.6mXO.sm只.0sm。每一隔室过水板高度0.6m,进水下向流宽度。.lm,出水上向流宽度。.3m,折板宽0.lm,折板距底部。.lm。在每一隔室的折板与上向流区域之间,投加直径25~的纤维球滤料,反应器上部除留有取样孔和排气孔外,均用玻璃封闭。反应器有效容积为750L(见图2)。生活污水在重力作用下流人调节水箱中,经过改良ABR,实现生活污水的厌氧预处理。2.2测试指标与方法改良ABR仅对生活污水进行预处理,因此仅测试进出水的有机污染物指标COD和55。其中COD采用重铬酸钾法、55采用重量法困。3结果与分析3.1改良ABR启动稳定性试验试验启动在对A13R进行改良后进行,接种污泥给水排水vo一33NO.li2007167DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2007.11.051湘口获.粗月切日口月日.口曰曰晰...........曰..曰.丫惊’’…………{lllll图2试验装置示意为前期系统运行的自然接种污泥。根据经验,开始启动时HRT不能太短,本研究启动容积负荷为0.77kgC(卫》/(m3·d),启动HRT为12h,在每个隔室投加一定数量的纤维球,4个隔室依次按30个、60个、90个、120个的数量投人。改良ABR启动运行情况见表1和图3。反应器中的有机物去除率呈快速上升趋势。连续运行2周,COcDr去除率已达到80%以上,并且运行稳定。表1改良ABR启动运行情况运运行天数ddd/HRT/hhhC(〕玖!r/mg/LLL去除率/%%%进进进进水水出水水水222221222320001988838.1333444441222342221888845.0333666661222349991477757.8888888881222298881100063.0999111OOO1222416661222270.6777lll222l2224633394.77779,555511144412224433377.88882.4444lll66612224255583.77780.3111停留时间短、有机物浓度逐步加倍的方式使反应器具有更好的稳定性和更优的性能s[,洲。因为反应器以较长的停留时间启动时,气体和液体反应器的启动过程是通过自然或人工的方法对反应器进行微生物接种,通过培养驯化使厌氧池形成稳定的生物处理能力的过程。由于厌氧微生物,特别是甲烷菌增殖很慢,所以厌氧反应器的启动需要很长的时间,但启动成功后,再次启动就可以迅速完成。3.2HRT对污染物去除效果的影响3.2.1HRT对COcDr去除效果的影响HRT是控制ABR运行的主要参数,它直接影响了ABR中的COcDr去除率。赵金辉等l0E口在用A13R处理低浓度废水的试验中,HRT对COcDr去除率的影响比较明显。当进水COcrD为300mg/IJ,HRT从3.z7h到6.3h,出水CO(D二r去除率由20.19%提高到34.52%。但是当HRT在6.4h以上时,COcDr去除率变化不大,即使再增加停留时间,COcDr去除率的提高也有限。其原因与ABR中该阶段的去除机理有关,在这一阶段主要是相对分子质量较大的有机污染物在细菌胞外酶的作用下分解成相对分子质量较小的有机物(如有机酸等),污染物只是在形式上发生了变化,而在数量上变化较J/、。YullF〕的研究结果表明,在HRT为10h时,C(〕1久r去除率达83%,HRT下降到4h时,COcDr去除率仍可达68%,这表示ABR处理低浓度废水时,在一定的短停留时间内,都可以达到比较好的处理效果。但研究同时表明,要达到去除55的目的,HRT必须大于sh。HRT的变化对CO(Dr总去除率影响不大,当HRT较长(如gh),几乎所有的有机物去除都发生在第一隔室,第一隔室的污泥起着关键的作用,相对于第一隔室,第二、第三隔室只有少量的COcDr去除;但当HRT较短(如4h)时,第二、第三隔室对有机物去除也起着十分重要的作用,单靠第一隔室难以达到处理效果的。但是,当HRT再下降到Zh时,反应系统破坏,这时水力负荷成为主要因素。本研究进水为实际生活污水,对不同HRT条件下的(C)(Dr、SS去除效果进行试验分析,试验90807060504030加100芝排菠报46810121416运行天数d/图3改良ABR启动时CO及r去除率研究表明川,改良ABR启动时的最初负荷应稍低,以确保生长缓慢的微生物不会超负荷,气体和液体的上升流度应较低,才会促进絮状、粒状污泥的生长。初始负荷过高将由于中间产物挥发酸(VFA)的积累引起反应器的酸化而最终彻底失败。研究发现,保持初始停留时间长,然后在保持基质浓度不变的条件下逐渐缩短停留时间的启动方式将比最初的168给水排水vol.33No.112007..............口.................................................................口.........口......口曰.口日祠.叮曰曰日门口..丫犷表2改良ABR对COD匕和SS去除效果HHHRT/hhhC〔)氏氏SSSS进进进水水出水水去除率/%%%进水水出水水去除率/%%%/////mg/LLL/mg/LLLLL/mg/LLL/mg/LLLLL111.555420002977729.2999203331622220.22222222432222677738.1999219991277742.0111222.444397772233343.8333179991011143.588833333420001988852.86661555578.11149.6111333.4333419991699959.67772433395.88860.588844444428881366668.22222600083.44467.9222444.888453331100075.72222599962.55575.8777666664300098.33377.14442588857.55577.7111888884444497.66678.02222633353.99979.5111111OOO4299984.44480.33332533350.77779.96661.522月33冲344名6810HRT几908070印405030加100罗、铃鲤米温度25一32℃,试验结果见表2。图4为改良ABR中CODer的去除情况。从图4可以看到,在不断增大HRT的情况下,CODer快速下降,当HRT为4.sh时,出水COcDr为110mgI/J,COcDr去除率达到75%以上,在生活污水的厌氧处理过程中,水中的有机物经大量微生物的共同作用而得到初步降解,但在4.sh以后,随着HRT的增大,COcDr的降解己逐步缓慢。RZ=0.9536图5HRT与SS去除率关系表明,要达到去除55的目的,HRT必须大于sh。作为预处理系统,55去除效果较好,低于100mg/L时有利于托盘填料的正常运行,不至于发生堵塞现象。折流式厌氧预处理系统运行结果表明,HRT6h,可以得到较好的55去除效果,随着HRT的增加,去除率不断增大。55100mg/L时有利于托盘填料的正常运行,不至于发生堵塞现象。4结论(1)在存在自然接种污泥的情况下,向ABR每隔室投加一定数量的纤维球对系统进行改良,连续运行2周,仪坦)去除率已达到80%以上,并且运行稳定。(2)HRT对污染物去除影响较大,HRT为4.sh时,CO及r和SS的去除率逐渐稳定。当HRT为4.sh时,出水CODrC110mg/L,CODrC去除率达到75%以上,随着HRT的增大,去除率的变化趋于缓慢。HRT在4.sh时,出水55为62.5mg/L,去除率达到了75.87%;HRT为8一loh时,55去除率接近80%。ABR对有机负荷有较强的适应能力,其COcDr去除率随着容积负荷的增大而增大。908070605040302010岁、除渔术1522433`43448HRT爪参考文献图4HRT与OC氏去除率关系3.2.2HRT对55去除效果的影响HRT对55去除效果的影响试验结果见表2。图5为生活污水进人改良ABR中进、出水的55及去除情况。从图5可见,HRT越短,出水55越高。HRT在3h时,55去除率接近50%,而HRT在4.sh时,去除率达到了75.87%,HRT为8一loh时,去除率接近80%。HRT在3h时出水55低于100mgI/J,之后随着HRT的增加,去除率不断增大,出水55随HRT增加有明显的呈下降趋势,这对于后续生物托盘工艺起着重要影响。Yu口`〕的研究结果1王凯军,贾立敏.城市污水生物处理新技术开发与应用.北京:化学工业出版社,20012沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术理论与应用.北京:中国环境科学出版社,20013王建龙,韩英健,钱易.折流式厌氧反应器(ABR)的研究进展.应用与环境生物学报,2000,6(5):490~4984刘大银,毕亚凡,李庆新,等.ABR反应器处理生活污水的研究.华中师范大学学报(自然科学版),2003,37(4):514一5175沈耀良.厌氧折流板反应器在废水处理中的研究与应用.苏州科技学院学报(工程技术版),2003,16(2):9~176国家环境保护局.水和废水监测分析方法.第4版.北京:中国环境科学出版社,20027李刚,欧阳峰,杨立中.ABR反应器性能研究:回顾与总结.中国给水排水vol.33NO.li2007169口旧.粗叨祝.睁曰.日门曰暇..............解惊MBR在污水处理中的应用与研究进展丁毅张传义袁丽梅张雁秋(中国矿业大学环境与测绘学院,徐州221008)摘要膜生物反应器(MBR