糞便污水與城市污水混合脫氮試驗

第35卷第4期蘭州理工大學(xué)學(xué)報Vol 35 No. 42009年8月Jourmal of Lanzhou University of TechnologyAug 2009文章編號: 1673 51962009)04-0065-05糞便污水與城市污水混合脫氮試驗石明巖'，莫東華',馮兆繼'，余建恒"，王少林”，夏耿東2(1.廣州大學(xué)土木工程學(xué)院，廣東廣州50006 2.廣州市大坦沙污水處理廠(chǎng),廣東廣州510163)摘要:采用廣州市D污水廠(chǎng)倒置A*/O工藝的模擬裝置合并處理糞便污水與城市污水脫氮結果表明,HRT是脫氦和有機物去除最主要的影響因素,污泥回流比對脫氮影響最小.水溫28~35 C時(shí)，最優(yōu)工況確定為氨氮污泥負荷0.018 0 kg NHs -N/kg MISS. d .SRT 20 d.HRT 8.0 h.DO2.0 mg. L-.R 80%、r 150% ,COD.NHs- -N和TN平均去除率分別達到85. 5%、98.5%和63.7%,且出水濃度均可滿(mǎn)足(城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準)(GB18918- -2002)一級A標準.關(guān)鍵詞:倒置A*/O工藝;合并處理;糞便污水;城市污水;脫氮; HRT中圖分類(lèi)號: X703. 1文獻標識碼: ADenitrogenation test for mixed fecal and municipal wastewaterSHI Ming yan' , MO Dong -hua' , FENG Zha-ji' , YU Jian-heng2WANG Shao-lin2 , XIA Geng dong2(1. School of Civil Engineering, Guangzhou University, Guangzhou 510006, China; 2. Guangzhou Datansha Sewage Treatment Plant, Guan-gzhou 510163, China)Abstract: A simulation device of inverted A2 /0 process in Guangzhou D-Sewage Treatment Plant wasused to treat the mixed fecal and municipal wastewater with denitrogenation. The result showed that HRTwas the key influencing factor on organism and nitrogen removal efficiency and the sludge backflow ratiohad minimal influence on nitrogen removal. In conditions of water temperature from 28 to 35 C, the opti-mum operation parameters of nitrogen and organism removal were as follows: the average of ammoniasludge load was 0. 018 0 kg NH3- N/kg MLSS. d, SRT 20d, HRT 8.0h, DO2.0 mg.L-', R 80%,r 150%. The average removal rate of COD, NH3- N and TN was 85. 5%，98. 5% and 63. 7%, respective-ly. The concentration of the effluent was fully agreeable to Discharge standard of pollutants for munici-pal wasteruater treatment plant (GB 18918- -2002 IA).Key words: inverted A2 /0 process; consolidated treatment; fecal wastewater; municipal wastewater; de-nitrogenation; HRT糞便污水以糞便處理廠(chǎng)集中處理或輸送到污水廠(chǎng)處理，與城市污水合并處理則是一條經(jīng)濟、簡(jiǎn)捷的廠(chǎng)處理為主2.集中處理難度大、成本高(30.據預途徑 進(jìn)入城市污水廠(chǎng)處理的糞便污水來(lái)源主要有測[] ,2010年糞便清運量為4 400~5 700萬(wàn)t,而我2個(gè):一是無(wú)害化處理廠(chǎng);二是市政排水管網(wǎng).廣州國的預期目標是2010年無(wú)害化處理量達到3 500~市D污水廠(chǎng)運行實(shí)踐表明，當來(lái)自無(wú)害化廠(chǎng)的糞便4 600萬(wàn)t5].若完全由糞便處理廠(chǎng)完成,則至少需污水進(jìn)入時(shí),污水中有機物濃度瞬間提高,微生物的建100 t/d的糞便處理廠(chǎng)1 000座以上.即使是大城耗氧量瞬間增大,曝氣段微生物的硝化反應受到嚴市,在相當長(cháng)時(shí)期內也不可能實(shí)現完全由糞便處理重影響[6.因此,混合污水穩定、高效脫氮是實(shí)現糞中國煤化工達標的關(guān)鍵和需首收稿日期: 2009-03-31要HCN M H效、經(jīng)濟、簡(jiǎn)捷、合基金項目:廣州市科技計劃項目(2007J10411),廣州市屬高校理、司門(mén)的胖伏買(mǎi)使行小處且具有較好的借鑒和應科技計劃項目(08C058)用價(jià)值,對減輕水環(huán)境污染負荷具有積極的促進(jìn)作作者簡(jiǎn)介:石明巖(1972-),女,遼寧遼陽(yáng)人，博士,副教授66，蘭州理工大學(xué)學(xué)報第35卷用,對實(shí)現水環(huán)境保護可持續發(fā)展具有較為重要的DO和pH分別采用HACHscl00型溶氧儀和現實(shí)意義.CYBERSCAN510型pH計測定.1試驗部分2結果與分析1.1 試驗裝置與流程2.1影響因素分析試驗裝置為模擬D廠(chǎng)倒置A2/O處理系統設2.1.1氨氮污泥負荷計,如圖1.裝置前設調節池，池內設攪拌裝置,有效水溫為28~33 C ,控制試驗條件:水力停留時(shí)體積500 L.裝置為有機玻璃材質(zhì),長(cháng)X寬X高為間(HRT)8 h、好氧區溶解氧(D0)1.5 mg.L-1、污800 mmX 600 mmX 600 mm,有效水深420 mm,有泥回流比(R)100%、混合液回流比(r)200%、泥齡效體積200 L,缺氧/厭氧/好氧區體積比1: 1:2. (SRT)15 d,改變糞便污水與城市污水體積混合比，缺氧/厭氧區設攪拌裝置,電機轉速20~30 r/ min;得不同氨氦污泥負荷下的試驗結果,如圖2.好氧區用隔板分成2格,每格底部設曝氣裝置.裝置氨氮污泥負荷末端為沉淀區,長(cháng)X寬600X200 mm,有效水深5000.018 0 | 0.01980.024 0mm,泥斗高250 mm,有效體積55 L,底部設排泥管00和污泥回流管. .30一8- 曲825留20+進(jìn)水氨氮↓40年15+出水氨氮族10+氨氨去除半士0135791113151719212325運行時(shí)間/da)1.進(jìn)水蠕動(dòng)泵;2.電磁式空氣壓縮機;3.玻璃轉子流量計;4.污泥回流螺桿泵;5.混合液回流蠕動(dòng)泵;6.電動(dòng)攪0.0240 |拌機;7.曝氣設備;8.在線(xiàn)DO儀;9.排泥管;10.出水管.3:I.調節池; I.缺氧區;I.厭氧區;IN.好氧I區;V.好氧I區;V.沉淀區.圖1工藝流程內代。e 20Fig 1 Technological proess姓I進(jìn)水由糞便污水與城市污水混合而成.糞便污士出水氨氨水為廣州市某無(wú)害化處理廠(chǎng)出水,城市污水取自D士氨鼠去除率廠(chǎng)沉砂池出水,水質(zhì)見(jiàn)表1.接種污泥取自D廠(chǎng)二沉135791113151719212325池回流污泥.(b表1用水水質(zhì)圖2氨氮污泥負荷對脫氮的影響Tab.1 Quality of raw waterFig 2 Inflvence of NH,- N sludge load on denitrogena-水質(zhì)指標COD/NHa-N/tionmg.L-1TN糞便污水13500~20600 664~1200 835~1500 13.7~16.2結果顯示,隨氨氦污泥負荷增加,NH,一N和城市污水50~20010~3012~334.2~6.1糞便污水TN去除率均出現明顯下降.特別是當氨氮污泥負與城市污水63.0~250.0 11.1~31.6 14.4~36.5 4.4~6.8荷為0.0240kgNH3一N/kgMLSS.d時(shí),出水氨混合污水氮濃度已超過(guò)國家-級排放標準,說(shuō)明糞便污水的1.2分析項目及方法接入|中國煤化工險條件下的臨界氨分析項目:COD(重鉻酸鉀法)、NH3 -N(納氏氮YHCNMHG:N/kg MILSS. d,在試劑光度法)、TN(堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度此負何內，叫以有雙利用賊m行水的稀釋作用以及法)、MLSS(重量法).處理系統的抗沖擊負荷能力,保證出水NHs-N和第4期石明巖等:糞便污水與城市污水混合脫氮試驗TN的達標排放.可以促進(jìn)硝化.分析原因是,對于同時(shí)去除有機物和2.1.2水力停留時(shí)間脫氮工藝中,活性污泥中約有5%左右的硝化菌,且在水溫29~33 C DO1.5 mg. L-1.R 100%、大部分處于生物絮體內部,DO的增加將提高DOr200%、SRT15d、氨氮污泥負荷0.0180kg對生物絮體的穿透力,使整個(gè)生物絮體保持好氧狀NHs -N/kg MILSS. d時(shí),不同HRT對脫氦效果的態(tài),從而提高硝化反應速率和氧的傳質(zhì)速率,增強硝影響如圖3. .化效能[°7.隨哨化率的提高,反硝化底物增加,硝態(tài)氮的脫除加強,TN平均去除率也隨之上升.當DO100由1.5mg. L-升高到2.0 mg. L-'時(shí),NH3-N》5 5平均去除率僅增加0. 4%,而TN平均去除率略有)0s5 t+ 5.6h下降,表明DO升至一定水平,硝化已接近完全,繼0t+6.6h續增加DO對去除氨氮作用不大,反而會(huì )導致隨好士8.0h氧區混合液回流至缺氧區的氧增多,抑制反硝化.70 t3100 p+1.0 mg/L運行時(shí)間/d+ 1.5 mg/L(a)950r士20mg/L.ss50 t+ 6.6h+ 8.0h123.i0 t(a;270 r+1.0 mg/L+1.5 mg/L(b)+ 20 mg/L65圖3 HRT 對脫氮的影響Fig3 Influence of HRT on denitrogenation學(xué)60結果表明,當HRT由5.6 h提高至6.6 h時(shí)，NHs - -N平均去除率由73. 9%增至90. 7%,繼續延長(cháng)HRT,硝化程度更高,NH3- N去除率更完全5(平均去除率可達96. 9%). TN去除率也呈現隨HRT增長(cháng)的規律,特別是在6.6~8.0 h范圍內，TN平均去除率出現明顯增幅(由53. 0%.上升到圍4好氧區DO對脫氨的影響63. 3%)..上述規律說(shuō)明,在5.6~8.0 h的范圍內,rig 4 Influence of DO on deaitrogenation氮對HRT的變化比較敏感;延長(cháng)HRT可增加污水2.1.4污泥回流比的處理周期,有效提高脫氮效果.從脫氮角度,試驗水溫29~33 C、HRT 8h、D01.5mg.l7、條件下HRT至少應保證8.0 h.r 200%、SRT 15 d、氨氦污泥負荷0. 018 kg2.1.3好氧區溶解氧NH3 -N/kg ML Ss. d時(shí),不同污泥回流比下的處理在水溫28~32 C時(shí),控制HRT為8.0 h.R為效果如圖5所示.100%.r為200%、SRT為15 d.氨氮污泥負荷為由圖5可知R的提高有利于脫氮在試驗選擇0. 018 0 kg NH3- N/kg MLSS. d,研究好氧區DO的R范圍內(60% ~100%),NH3-N去除效果良對系統脫氮效能的影響.好,中國煤化，工說(shuō)明試驗條件下，分析試驗結果(如圖4所示)得,當DO從1.060MHCNMHGR由60%提高到mg. L-1增至1.5 mg●L-1時(shí),平均硝化率由100%時(shí)，十與明比平促向」o. o% ,平均脫氮率增88. 5%上升到96. 3%,說(shuō)明提高DO在一定程度上加了11. 1%,說(shuō)明R的增加對反硝化的促進(jìn)作用更●68.蘭州理工大學(xué)學(xué)報.第35卷泥齡下的脫氮效果.100 r+ 60%表2 SRT 對脫氮的影響+ 80%Tab.2 Influence of SRT on denitrogenation十100%NH3-NTN泥齡進(jìn)水/出水/平均進(jìn)水/出水/95L-1)TLE率/%1529.3 5.083.131.3 14.154.92029.32.990.331.2 13.57.030 29.494.031.3 12. 759. 5”12運行時(shí)間/d由表2得NHs-N去除受SRT的影響較為明(a顯.當SRT由15d延長(cháng)到30d時(shí),NH3-N平均去70 r除率增加10.9%.當SRT超過(guò)20d時(shí),系統的好氧硝化功能均較強, NH3 -N平均去除率穩定在90%65以上,變化不明顯.說(shuō)明泥齡為20 d已能維持系統: 60中足夠的硝化菌量,再增大也不能顯著(zhù)提高工藝的硝化率.在15~30 d的SRT范圍內,TN去除效果i ss變化不明顯,其出水濃度僅增加1.4 mg.L-.2.2 最佳運行參數的確定50在水溫28~35 C、泥齡20 d.氨氮污泥負荷0.0180kgNHs-N/kgMLSS.d時(shí),通過(guò)正交試(b)驗確定最佳運行參數.以HRT.DO、R和r為因素，圖5 R對脫氮的影響因素與水平見(jiàn)表3,試驗結果見(jiàn)表4.Fig5 Influence of R on denitrogenation表3正交試驗設計大.原因是R的增加，隨污泥回流的硝態(tài)氮量隨之Tab.3 Scheme of orthogonal test增加,從而為反硝化提供更多反應底物,促進(jìn)脫氮.水平A:HRT/h B,DO/ (mg.L-1) C; R/%D:r/%2.1.5泥齡.1.0100在水溫15 C、HRT 8.0h.D01.5 mg. L-1、62.080150r200%、R100%、氨氮污泥負荷0.018kg3.00oNHs -N/kg MLSS. d的條件下,得到表2所示不同表4正交試驗結果 :Tab.4 Results of orthogonal test項目試驗號 A;HRT/h B,DO/( mg"L-I) CrR/% D:x/%NHs-N平均TN平均去COD平均去去除率/%除率/%95.959.385.198.563.785.599.468. 786.186. 366.084. 7試驗結果95.081.193.862.780.670.150.364.678.452.871. 183. 646.972.9按表4的試驗結果,對考察指標進(jìn)行直觀(guān)分析，影響最小 據每個(gè)因素的最佳水平,得理論最優(yōu)工藝見(jiàn)表5. NH3-N去除率,各因素由主到次的順序是參 數A:B2C2D3,即HRT 8.0 h.DO3.0mg.L-、A>B>D>C;TN去除率,主次順序是A>D>B> R 80中國煤化工，COD、NHs-NC;COD去除率,主次的順序是A>C>D>B. HRT和 TfYHcNMHG.97.1%和69.9%對脫氮和有機物去除效果影響最為顯著(zhù),是運行優(yōu)(見(jiàn)圖6),與工況2的處理效果接近.基于節約運行化的重點(diǎn);R是有機物去除的第二影響因素,對脫氮能耗考慮,選擇工況2做為系統的最優(yōu)工況,即水溫第4期石明巖等:糞便污水與城市污水混合脫氮試驗●69●28~35 C、SRT 20 d.氨氮污泥負荷0.0180 kgmg. L-1.R 80%、r 150%,該工況,COD.NHs-NNHs-N/kg MLSS. d、HRT 8. 0 h、好氧區DO2. 0和TN平均去除率為85. 5%、98.5%和63. 7%.表5直觀(guān)分析結果Tab.5 Results of visual analys考察指標項目影響因素的主次順序主一次因素HRT/h DO/(mg. L-I)r/%R/%NH- -N去除率較佳水平310080相對極差20. 588.154.051.33.HRT/hDO/(mg.L-1)TN去除率825013. 939.042.53.1.12r/% DO/(mg.L-I)COD去除率3.016.03. 783. 736)為保證較高的硝化率,泥齡宜控制在20 d95|以上.泥齡在15~30d變化時(shí),對總氮去除影響不90 t明顯.+總氮7)水溫28~35 C時(shí)，倒置A2/0法處理混合女COD污水脫氮的最佳運行參數為SRT 20 d.氨氮污泥負75+荷0. 018 0 kg NHs -N/kg MILSS. d. HRT 8.0 h、70好氧區DO 2.0 mg. L-1、R 80%、r 150%.該工況65 F下,COD、NHs-N和TN平均去除率分別為.6085. 5%、98.5%和63. 7%,且出水濃度均可滿(mǎn)足《城運行時(shí)間/d鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB 18918- -2002)圖6理論最優(yōu)工況下的脫氮效果Fig6 Denitrogenation effect in theoretically optimum一級A標準.condition致謝:本文得到廣州大學(xué)新苗計劃(20071002)項目的資助,在此表示感謝.3結論1)試驗條件下,處理糞便污水與城市污水臨界參考文獻:氨氮污泥負荷為0.019 8 kg NH3- N/kg MLSS. d,[0] BUT EP.MORSEG K,GUY J A.etal. Coreyeling of sludgeand municipal waste: a cost-benefit analysis [J]. En-viron在此負荷內，可以充分利用城市污水處理系統的抗Technol, 1998, 19; 163-1175.5沖擊負荷能力,保證出水NHs-N和TN的達標排[2]周彥,濮文虹,楊昌柱,等. 動(dòng)態(tài)膜-生物反應器對化糞池廢水放.的處理[].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007 ,305)75-77.2)水力停留時(shí)間是混合污水脫氮最主要影響[3] 李剛,樊耀被,吳琳琳,等.氣升循環(huán)分體式膜生物反應器處因素.試驗條件下,水力停留時(shí)間不宜少于8.0 h.理廁所污水[].水處理技術(shù)，2006,32(3);49-53.3)在1.0~1.5mg. L-'范圍內提高溶解氧有[4] 周磊,魏好程,陳朱蕾.厭氧折流板反應器處理糞便污水的試驗研究[J].亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報,2006,1(2) :88-91. .利于混合污水脫氮.超過(guò)1.5 mg. L-1 ,繼續增加溶[5]周敬宜.李冠峰,李艷粹. 我國糞便處置現狀與治理對策的研究解氧對去除氨氮作用不大,反而會(huì )影響反硝化.[D]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設備,2003,4(3)9-11.4)污泥回流比是對出水氨氮和總氮影響最小[6]何康生,余建恒 ,葉恒朋,等.糞便水對大坦鈔污水廠(chǎng)生產(chǎn)運行的因素,在60%~100%范圍內遞增時(shí),硝化率沒(méi)有的影響及控制措施U].中國給水排水,2007 ,23(24):92-94.[] 石明巖,奠東華一體化活性污泥工藝特性[J]廣州大學(xué)學(xué)明顯變化,脫氮率有- -定提高.報:自然科學(xué)版208,7(3)5559.5)混合液回流比在100%~250%變化時(shí),對[8]鄭興燦,李亞新. 污水除磷脫氦技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)NH3--N去除沒(méi)有明顯影響,對TN去除影響相對中國煤化工YHCNMHG