畢業(yè)論文一體化ao生物膜反應(yīng)器處理生活污水

1、<p><b>　　一、序言</b></p><p>　　近年來厭氧處理技術(shù)因其耗能少、成本低的特點而逐漸應(yīng)用于生活污水處理領(lǐng)域，但一般仍需后處理工藝（多采用傳統(tǒng)好氧工藝）。將缺氧、好氧段組成一個整體，采用生物膜法使生活污水以升流方式流經(jīng)兩個反應(yīng)區(qū)，將缺氧區(qū)厭氧微生物對污水中有機物的降解控制在酸化階段， 產(chǎn)生于缺氧段的發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)好氧段微生物進(jìn)一步分解、轉(zhuǎn)化以達(dá)到去除原水中污染物的目

2、的。根據(jù)需要還可將沉淀池出水回流至反應(yīng)器進(jìn)水口而形成一體化A/O脫氮工藝。</p><p><b>　　二、試驗條件</b></p><p>　?。ㄒ唬┰囼炑b置和原水水質(zhì)</p><p>　　一體化A/O生物膜反應(yīng)器試驗裝置見圖2-1。缺氧區(qū)采用￠70mm球形填料，其堆積體積約為20L；好氧區(qū)采用半軟性填料（高度為0.70m）。曝氣頭安裝在好氧

3、區(qū)底部。原水采用生活污水,其COD為150～600mg/L,S為100～400mg/L、 堿度平均為350mg/L（以CaCO3計） pH值為6.5～7.5,必要時添加工業(yè)用葡萄糖以提高原水 COD值。</p><p>　　圖2-1生物膜反應(yīng)器</p><p>　　缺氧段反應(yīng)器接種污泥取自污水處理廠二沉池底泥，接種量為15g/L ；好氧段污泥取自污水處理廠回流污泥，接種量為13g/L 。&

4、lt;/p><p><b>　?。ǘ┰囼灧椒?lt;/b></p><p><b>　　1.反應(yīng)器的啟動</b></p><p>　　啟動初期采用高容積負(fù)荷、低水力負(fù)荷的運行方式（進(jìn)水COD 約為800mg/L ，流量為50L/d ），啟動3 周后直接進(jìn)生活污水，并將進(jìn)水流量調(diào)至設(shè)計流量（100L/d ），此時出水COD 值平均為

5、47mg/L ，標(biāo)志著啟動工作完成。</p><p><b>　　2.試驗內(nèi)容</b></p><p>　　(1) 對有機物的去除</p><p>　　保持基本運行工藝參數(shù)見表2-1不變且無回流，通過改變進(jìn)水COD濃度來改變系統(tǒng)容積負(fù)荷，分別研究各種濃度下反應(yīng)器對有機物的處理效果。保持HRT、pH值、DO等參數(shù)不變表2-1，在0～200% 范圍

6、內(nèi)調(diào)節(jié)回流比，比較反應(yīng)器對COD的去除情況。</p><p>　　表2-1 基本運行參數(shù)</p><p><b>　?。?）對SS的去除</b></p><p>　　保持HRT、pH值、DO 等參數(shù)不變見表 2-1考察不同回流比、不同容積負(fù)荷條件下反應(yīng)器對SS的去除效果。</p><p><b>　?。?）對

7、氮的去除</b></p><p>　　保持HRT、pH值、DO等參數(shù)不變見表2-1，比較不同回流比（0～200% ）下反應(yīng)器對氨氮和總氮的去除情況。當(dāng)回流比為200% ，保持表2-1中其他工藝參數(shù)不變，調(diào)節(jié)缺氧段、好氧段堿度以考察pH 值和堿度變化對反應(yīng)器脫氮效果的影響。</p><p><b>　　3.測定項目</b></p><p&

8、gt;　　水樣為日平均樣，每天測定進(jìn)、出水的COD、SCOD、SS、PH值、堿度，不定時測定進(jìn)、出水的BOD5，均采用標(biāo)準(zhǔn)測定方法。</p><p><b>　　三、結(jié)果與討論</b></p><p>　?。ㄒ唬τ袡C物的去除</p><p>　　1.對不同濃度污水的處理效果比較</p><p>　　為考察不同進(jìn)水COD

9、濃度下的處理效果，試驗按低濃度（COD為190～380mg/L 、SCOD為98～133mg/L）、中等濃度（COD為428～525mg/L、SCOD為288～440mg/L）、高濃度（COD為553～659mg/L、SCOD為423～518mg/L）3個階段進(jìn)行，其中低濃度時直接采用生活污水，中、高濃度時則在原水中加入工業(yè)葡萄糖。試驗結(jié)果見表 3-1和圖3-1。</p><p>　　表3 -1反應(yīng)器在不同進(jìn)水有

10、機物濃度時的去除效果</p><p>　　圖3-1反應(yīng)器進(jìn)、出水COD濃度變化</p><p>　　從表 2和圖 2可以看出，進(jìn)水有機物濃度的提高主要體現(xiàn)在溶解性有機物部分，隨著原水COD提高，出水的 COD、SCOD 濃度也相應(yīng)上升，但即使進(jìn)水COD在600mg/L 左右，出水仍能保持在100mg/L以下。原水COD濃度與反應(yīng)器出水COD濃度經(jīng)過擬合得到一條曲線表達(dá)式見式3-1。通過這條

11、曲線可以根據(jù)進(jìn)水有機物濃度初步預(yù)測在試驗運行條件下反應(yīng)器出水有機物的大致濃度。</p><p>　　y=0.002x2-0.0336x+21.347 (3-1)</p><p><b>　　R2=0.9892</b></p><p>　　式中 x－進(jìn)水有機物濃度，mg/L</p><p>　　Y－出水有機物濃度，mg

12、/L</p><p><b>　　R－相關(guān)系數(shù)</b></p><p>　　2.不同回流比對有機物處理效果的影響</p><p>　　將沉淀池出水回流至反應(yīng)器進(jìn)水口，COD考察去除率隨回流比變化的情況見表3-2 。</p><p>　　表3-2 不同回流比時COD的去除情況</p><p>　　由

13、表3-2可以看出，提高回流比有利于反應(yīng)器對有機物的去除，尤其對好氧段去除率的提高較為明顯，但對COD的總?cè)コ视绊懮跷?。原BOD5值為100～160mg/L ， 出水BOD5值為6～14mg/L（平均為8.3mg/L），回流比的改變對出水BOD5 值的影響也不顯著。</p><p>　　（二）對SS 的去除</p><p>　　反應(yīng)器好氧段采用生物膜法保證了出水SS值較低。進(jìn)水SS為230

14、～495mg/L (平均410mg/L)時，在正常運行條件下出水外觀清澈良好，SS一般難以檢出 (從未超過10mg/L），絕大多數(shù)情況下對SS去除率能夠保證高于95% 。</p><p><b>　?。ㄈΦ娜コ?lt;/b></p><p>　　將沉淀池出水回流到進(jìn)水口可形成“前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)”，污水中的含氮有機物在缺氧段被異養(yǎng)微生物氨化，在好氧段中由硝化菌將

15、氨氮硝化，最后NO-2和NO-3隨沉淀池出水回流到缺氧段，再由反硝化菌將它們還原為N2以提高脫氮效果。</p><p>　　1.回流比對氨氮去除效果的影響</p><p>　　試驗過程中以生活污水為原水（COD平均為334mg/L，氨氮平均為32.3mg/L），而氨氮的去除效果隨反應(yīng)器設(shè)置的回流比不同而有所變化見表3-3。</p><p>　　表3-3不同回流比時對

16、氨氮的去除效果</p><p>　　由表3-3可以看出，將出水回流有利于氨氮的去除。回流比增加到100%，對氨氮的去除率比沒有回流時有明顯提高；繼續(xù)加大回流比對提高氨氮去除率沒有顯著效果。氨氮經(jīng)硝化、亞硝化產(chǎn)生的NO-3、NO-2在好氧區(qū)也有明顯增高見圖3-2，取樣口的編號0代表原水，1代表缺氧區(qū)出口，2代表好氧區(qū)20cm處，3代表好氧區(qū)60cm處，4代表沉淀池出水）。</p><p>　

17、　圖3-2 氨氮、NO-3、NO-2濃度沿程變化</p><p>　　2. 回流比對總氮去除的影響</p><p>　　有機氮在A/O反應(yīng)器的缺氧區(qū)降解為氨氮，并與原水中的氨氮一起在好氧段進(jìn)行硝化、亞硝化反應(yīng)。當(dāng)采用回流運行時有占氮總量［R（R+1）］的NO-3、NO-2 隨沉淀池出水回流進(jìn)入缺氧區(qū)而被反硝化菌利用還原為N2。假設(shè)以上過程中各種形態(tài)氮的轉(zhuǎn)化率都能達(dá)到100%，在此理想狀態(tài)

18、下A/O工藝對總氮的去除率η為：</p><p>　　η=R/(R+1)×100% (3-2)</p><p>　　式中 η－去除率</p><p><b>　　R－回流比</b></p><p>　　根據(jù)式（3-2）可以計算出對應(yīng)于不同的回流比反應(yīng)器對總氮去除率的理論值，與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較

19、的結(jié)果見表5。</p><p>　　從表3-4可以看出，隨回流比增大總氮實際去除率也隨之提高，這與理論值的變化趨勢相符。由于A/O工藝缺氧段的反硝化主要以回流水中的NO-3、NO-2為原料，所以好氧段的硝化反應(yīng)效率也會直接影響總氮去除效果。</p><p>　　表3-4 不同回流比時的總氮去除效果</p><p>　　3. pH值和堿度對脫氮效果的影響</p

20、><p>　　按照生活污水中有40mg/L氨氮被氧化成NO-3（堿度/氨氮=8.85）來計算，好氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)硝化反應(yīng)正常進(jìn)行需要堿度為354mg/L（以CaCO3計），而進(jìn)入好氧段的污水中堿度平均為210mg/L，可見原水經(jīng)過缺氧段處理后堿度不能滿足硝化反應(yīng)的需要，理論上生活污水中需要投加144mg/L的CaCO3（相當(dāng)于153mg/L的Na2CO3）。當(dāng)回流比為200%時投加Na2CO3以滿足堿度需求的前后對照試驗見

21、圖3-3。</p><p>　　圖3-3 氨氮去除量與堿度關(guān)系的對照試驗</p><p>　　由圖3-3可見，堿度是硝化過程中的一個重要影響因素，如果堿度控制不當(dāng)會對氨氮去除產(chǎn)生不利影響。</p><p>　　除了回流比、pH值和堿度等因素外，DO濃度對脫氮效果也有著較大影響。因缺氧段的反硝化菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌，所以缺氧區(qū)內(nèi)的DO濃度控制在0.5mg/L以下就不會

22、影響其內(nèi)部微生物正常的繁殖代謝。對于好氧區(qū)，DO高有利于有機物降解和氨氮的硝化，因硝化菌是強好氧菌，應(yīng)保證好氧區(qū)DO濃度控制在2～4mg/L。</p><p><b>　　四、 結(jié)論</b></p><p>　　(1)升流式一體化A/O反應(yīng)器對城市生活污水的處理效果良好，在溫度為10～30℃、停留時間為8h的情況下正常運轉(zhuǎn)的反應(yīng)器對COD平均去除率為83%，BOD5平

23、均去除率為91%，對SS平均去除率>95%，對氨氮平均去除率為71%。在回流比為200%時對總氮平均去除率為57%，隨著回流比增大則反應(yīng)器抗沖擊負(fù)荷能力增強，對有機物、氨氮、總氮的去除率有所增加。綜合考慮增大回流比帶來的能耗問題，最佳回流比為200%。</p><p>　　(2)為保證好氧區(qū)硝化菌的活性，DO應(yīng)保持在2～4mg/L，應(yīng)通過投加碳酸鹽堿度控制pH值在7.5～8.5；缺氧區(qū)DO應(yīng)保持在0.5mg

24、/L以下，pH值應(yīng)控制在6以上。</p><p>　　(3)該工藝結(jié)構(gòu)緊湊、占地小、處理成本較低。</p><p>　　(4)該工藝耐有機物沖擊負(fù)荷，工作穩(wěn)定簡單、運行管理容易，而且可根據(jù)不同需要調(diào)整運行方式，適應(yīng)性強。</p><p>　　(5)好氧區(qū)因采用生物膜法而無污泥上浮現(xiàn)象，污泥產(chǎn)量少,在污泥回流情況下沉淀池可數(shù)月不排泥。</p><p