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 42090年8月 Journal of lanzhou University of fechnologyAug 2009文章編號:16735196(2009)04006505糞便污水與城市污水混合脫氮試驗石明巖1,莫東華1,馮兆繼,余建恒2,王少林2,夏耿東2(1.廣州大學(xué)土木工程學(xué)院,廣東廣州510006;2.廣州市大坦抄污水處理廠(chǎng),廣東廣州510163)摘要:采用廣州市D污水廠(chǎng)倒置A2/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是脫氮和有機物去除最主要的影響因素污泥回流比對脫氮彩響最小.水溫28~35℃時(shí),最優(yōu)工況確定為氨氮污泥負荷0.0180kgNH3-N/ kg mlss. d,SRT20dHRT8.0h、DO2.0mg·L1、R80%、r150%,COD、NH3一N和TN平均去除率分別達到85.5%、98.5%和637%,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:側置A2/O工藝;合并處理;龔便污水;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 Zhaoji, YU Jian-hetWANG Shaolin, XIA Geng-dong'(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 A/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 optimum operation parameters of nitrogen and organism removal were as follows: the average of ammoniasludge load was 0.018 0 kg NH3-N/kg MISS d, SRT 20 d, HRT 8.0 h, DO 2.0 mg.L-,R%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 municipal wasterwater treatment plant (GB 18918-2002 IA)Key words: inverted A2/0 process; consolidated treatment; fecal wastewater; municipal wastewater; denitrogenation; 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1.集中處理難度大、成本高.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4400~5700萬(wàn)t,而我2個(gè):-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3500~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4600萬(wàn)四.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10td的糞便處理廠(chǎng)10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.因此,混合污水穩定高效脫氮是實(shí)現糞便污水與城市污水同時(shí)處理同時(shí)達標的關(guān)鍵和需首收稿日期:20090331要解決的問(wèn)題,該問(wèn)題的研究對高效、經(jīng)濟、簡(jiǎn)捷、合藟金項目;廣州市科技計劃項目(20071Q1,廣州市屬高校理、可行的解決糞便污水處置具有較好的借鑒和應科技計劃項目(080058用價(jià)值,對減輕水環(huán)境污染負荷具有積極的促進(jìn)作作者筒介: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 HACH sC00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.L.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℃,控制試驗條件:水力停留時(shí)體積500L裝置為有機玻璃材質(zhì),長(cháng)×寬×高為間(HRT8h好氧區溶解氧(DO)1.5mg·L2污800mm×600mm×600mm,有效水深420mm,有泥回流比(R)100%混合液回流比(r)200%泥齡效體積200L,缺氧厭氧/好氧區體積比1:1:2.(SRT)15d,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20~30r/min;得不同氨氮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)×寬600×200mm,有效水深5000018010019800240mm,泥斗高250mm,有效體積55L,底部設排泥管和污泥回流管出水氨氮氨氮去除率13579l113151719212325運行時(shí)間/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)攪氨氮污泥負荷001801001900240拌機;7.曝氣設備;8.在線(xiàn)DO儀;9.排泥管;10.出水管I.調節池;Ⅱ.缺氧區;Ⅲ.厭氧區;Ⅳ.好氧I區;V.好氧Ⅱ區;Ⅵ.沉淀區.圖1工藝流程0040進(jìn)水由糞便污水與城市污水混合而成糞便污進(jìn)水氨氮出水氨水為廣州市某無(wú)害化處理廠(chǎng)出水,城市污水取自D←氨氮去除率廠(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池回流污泥運行時(shí)間/d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 Infuence of NH3-n sludge load on denitrogen水質(zhì)指標CODy理gLm·LODy糞便污水13500~204~1200835~150013.7~16.2城市污水10~34.2~6.1結果顯示,隨氨氮污泥負荷增加,NH3一N和糞便污水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630-200-316144-36544-6.8荷為0.0240kgNH3-N/ kg mlsS. d時(shí),出水氨混合污水氮濃度已超過(guò)國家一級排放標準,說(shuō)明糞便污水的1.2分析項目及方法接入對硝化有較明顯的沖擊試驗條件下的臨界氨分析項目:COD(重鉻酸鉀法)、NH3-N(納氏氮污泥負荷為0.0198kgNH3-N/ kg mlss. 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荷內,可以有效利用城市污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NH2-N和第4期石明巖等:糞便污水與城市污水混合脫氮試驗67TN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、DO1.5mg·L-1、R100%、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NH3-N/ kg MlsS.d時(shí),不同HRT對脫氮效果的態(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.隨硝化率的提高,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DO由1.5mg·L1升高到2.0ng·L-時(shí),NH3N平均去除率僅增加0.4%,而TN平均去除率略有下降,表明DO升至一定水平,硝化已接近完全,繼6.6h續增加DO對去除氨氮作用不大,反而會(huì )導致隨好05080h氧區混合液回流至缺氧區的氧增多抑制反硝化13m幾運行時(shí)間- 20 mg/L城56h80h運行時(shí)聞/d運行時(shí)間/d+20 mg/L圖3HRT對脫氮的影響Fig 3 Influence of HrT on denit60結果表明,當HRT由5.6h提高至6.6h時(shí)NH3一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(平均去除率可達96.9%.TN去除率也呈現隨12345678HRT增長(cháng)的規律,特別是在6.6~8.0h范圍內,運行時(shí)間/dTN平均去除率出現明顯增幅(由53.0%上升到圖4好氧區DO對脫氨的影響63.3%)上述規律說(shuō)明在56~8.0h的范圍內Fig 4 Influence of do on denitrogenation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℃、HRT8h、DO1.5mg·L-條件下HRT至少應保證8.0hr200%、SRT15d、氨氮污泥負荷0.018kg2.1.3好氧區溶解氧NH3N/ kg mlss.d時(shí),不同污泥回流比下的處理在水溫28~32℃時(shí),控制HRT為8.0h、R為效果如圖5所示00%r為200%、SRT為15d、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0.0180kgNH2-N/ kg MLSS. d,研究好氧區DO的R范圍內(60%~100%,NH2-N去除效果良對系統脫氮效能的影響好,平均去除率穩定在90%以上說(shuō)明試驗條件下,分析試驗結果(如圖4所示)得,當DO從1.060%的R可滿(mǎn)足硝化要求當R由60%提高到嘔g·L-增至1.5mg·L時(shí),平均硝化率由100%時(shí),平均硝化率提高了5.6%,平均脫氮率增85%上升到96.3%說(shuō)明提高DO在一定程度上加了1.1%,說(shuō)明R的增加對反硝化的促進(jìn)作用更蘭州理工大學(xué)學(xué)報第35卷泥齡下的脫氮效果表2SRT對脫氮的影響Tab 2 Influence of SRT on denitrogenation況齡進(jìn)水/出水/平均進(jìn)水/出水/平均/d去除去除率/%L1)L-1)率/%29.35.03].390.331.213.457.0302.41.8940313127559.5運行時(shí)間/d由表2得NH3N去除受SRT的影響較為明(a)顯.當SRT由15d延長(cháng)到30d時(shí),NH3一N平均去除率增加10.9%當SRT超過(guò)20d時(shí),系統的好氧100%硝化功能均較強,NH3一N平均去除率穩定在90%以上,變化不明顯.說(shuō)明泥齡為20d已能維持系統中足夠的硝化菌量,再增大也不能顯著(zhù)提高工藝的硝化率在15~30d的SRT范圍內,TN去除效果變化不明顯,其出水濃度僅增加1.4mg·L-12.2最佳運行參數的確定在水溫28~35℃、泥齡20d氨氮污泥負荷運行時(shí)間/d0.0180kgNH3-N/ kg MLSS.d時(shí),通過(guò)正交試驗確定最佳運行參數以 HRT DO、R和r為因素,圖5R對脫氮的影響Fig 5 Infuence of r on denitrogenation因素與水平見(jiàn)表3試驗結果見(jiàn)表4大原因是R的增加隨污泥回流的硝態(tài)氮量隨之表3正交試驗設計增加,從而為反硝化提供更多反應底物,促進(jìn)脫氮Tab 3 Scheme of orthogonal test2.1.5泥齡A: HRT/h B: DO/(mgL-1)C:R/%在水溫15℃、HRT8.0hDO1.5mg·L-150r200%、R100%、氨氮污泥負荷0.018kg34NH3-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/hB:DO/(mg·L-1)cR/%D:r/%NH2N平均TN平均去COD平均去去除率/%除率/%除率/%98.56385.568.766.054.981.193.862.7752.871.1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AB2C2D2,即HRT8.0h、DO30mg·LA>B>D>C;TN去除率,主次順序是A>D>B>R80%、r250%在此工況下試驗, COD NH3-NC;COD去除率主次的順序是A>C>D>B、HRT和TN平均去除率分別為88.0%97.1%和699%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:類(lèi)便污水與城市污水混合脫氮試驗28~35℃、SRT20d氨氮污泥負荷0.0180kgmg·L、R80%r150%,該工況,COD、NH2NNH3N/ kg MLss.d、HRT8.0h、好氧區DO20和TN平均去除率為85.5%985%和63.7%表5直觀(guān)分析結果Tab. 5 Results of visual analysis考察指標影響因素的主次順序因素HRT/hDO/(mg·L-)x/%%H3N去除率較佳水平相對極差20.588.151,33因素HRT/hr%DO(mg·L-)R/%TN去除率較佳水平9.042.531.12因素/hR/%r/%DO/(mg·1L-1)OOD去除率較佳水平相對極5)為保證較高的硝化率,泥齡宜控制在20d以上泥齡在15~30d變化時(shí),對總氮去除影響不90明顯7)水溫28~35℃時(shí),倒置A2/O法處理混合污水脫氮的最佳運行參數為SRT20d氨氮污泥負荷0.0180kgNH3-N/ kg MIss.d、HRT8.0h好氧區DO2.0mg·L1、R80%、r150%該工況下,COD、NH3-N和TN平均去除率分別為123456789運行時(shí)間/d85.5%98.5%和63.7%且出水濃度均可滿(mǎn)足《城圖6理論最優(yōu)工況下的脫氮效果鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》(GB189182002)Fig 6 Denitrogenation effect in theoretically optimum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,在此表示感謝結論參考文獻1)試驗條件下,處理糞便污水與城市污水臨界氨氮污泥負荷為00198kgNH3-N/ kg mlss. d,[]BrEP, MORSEG K, UYJA,et ai. Co-recycling of sludge在此負荷內,可以充分利用城市污水處理系統的抗and municipal waste: a cost-benefit analysis [J]. EnvironTechnol,1998,19:1163-1175.沖擊負荷能力保證出水NH2-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處理[J環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2007,30(5):7577.2)水力停留時(shí)間是混合污水脫氮最主要影響3]李剛,樊耀波吳琳琳等氣升循環(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8.0h理廁所污水D.水處理技術(shù),2006,32(3):49533)在1.0~1.5mg·L范圍內提高溶解氧有[4]周磊魏好程陳朱賞厭氧折流板反應器處理糞便污水的試驗研究[]亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報,2006,1(2):8891利于混合污水脫氮超過(guò)15mgL2,繼續增加溶[5]周敬,李冠峰,李艷萍我國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[]環(huán)境污染治理技術(shù)與設備2003,4(3);9-14)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沙污水廠(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[]中國給水排水,2007,23(24):9294.明顯變化,脫氮率有一定提高[7]石明巖莫東華一體化活性污泥工藝特性[J]廣州大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2008,7(3):55595)混合液回流比在100%250%變化時(shí),對[3)鄭興燦,李亞新污水除碘股氮技術(shù)[M北京,中國建筑NH3-N去除沒(méi)有明顯影響對TN去除影響相對出版社,1998明顯.