ICEAS反應器處理城市污水最優(yōu)工況

第32卷第5期水處理技術(shù)Vol.32 No.5582006年5月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTMay,2006ICEAS反應器處理城市污水最優(yōu)工況張立秋1.2，張可方”，李淑更，吳學(xué)偉2(1.華南理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東廣州510641; 2.廣 州大學(xué)土木工程學(xué)院,廣東廣州510006;3.廣州大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東廣州510006)摘要:對ICEAS 工藝的最優(yōu)工況的確定進(jìn)行了研究,結果表明,ICEAS采用連續進(jìn)水時(shí),最優(yōu)工況為曝氣2.5h,沉淀1h,排水1h;曝氣過(guò)程中保持DO在3mg/L左右,沉淀30 min后開(kāi)始排泥，排泥0.5h結束,一周期為4.5h.在此運行工況下,ICEAS反應器既能去除有機物，又能達到脫氮除磷的效果。關(guān)鍵詞: ICEAS工藝;污水處理;最優(yōu)工況中圖分類(lèi)號: X7033文獻標識碼:A :文章編號: 000370(2006)0500580-0間歇式延時(shí)循環(huán)曝氣系統(ICEAS)工藝是一種?？諝膺M(jìn)水連續進(jìn)水的改良型SBR工藝,運用連續進(jìn)水和周期性排水原理,生物氧化作用,硝化和反硝化作用,除V_t士出水管磷，固液分離等均在一個(gè)反應池中進(jìn)行。ICEAS工應區。主反應區潷水器藝由反應、沉淀和潷水3個(gè)階段組成,其反應器由進(jìn)微孔曝氣頭水端的預反應區和主反應區組成，運行方式為連續進(jìn)水(沉淀期和排水期仍保持進(jìn)水),間歇排水，沒(méi)有明顯的反應階段和閑置階段。由于ICEAS連續進(jìn)圖1 ICEAS 工藝流程及反應裝圖fig. 1 Technical flow chart and reaction equipment of ICEAS水,運行操作的復雜性降低,故適用于較大規模的污水處理?；钗鬯煞窒嘟?。配水主要成分:啤酒、磷酸鹽、氨鹽本文所研究?jì)热轂镮CEAS工藝處理城市污水及其它營(yíng)養鹽等。試驗水質(zhì)見(jiàn)表1。試驗過(guò)程中的水:最佳工藝參數的確定，目的是在滿(mǎn)足出水水質(zhì)要求溫為常溫，在25"C左右。( COD 60 mg/L; BOD, 20 mg/L;NHJ+N 8 mgL) ,保表1試驗用水水質(zhì) (mg/L)證剩余污泥穩定的前提下,盡量縮短水力停留時(shí)間Table 1 Water quality of experimental water項目范圍(曝氣時(shí)間與沉淀時(shí)間)及確定最優(yōu)曝氣量,以降低COD86.2~264.2處理系統的基建費用和運行費用。BOD,48.1~ 135.3IN18.5~27.21試驗裝置與方法rP2.6~ 6.85NH'rN17.0- -25.61.1 試驗裝量iNO:-N0.28~ 1.87本試驗裝置及工藝流程如圖1所示。NO+-N未檢出反應器用有機玻璃制作，有效容積為42.8L，好1.3試驗運行方 式及監測方法氧時(shí)主反應區采用微孔管曝氣，預反應區采用穿孔試驗運行開(kāi)始，從廣州市大坦沙污水廠(chǎng)取污泥管曝氣。進(jìn)行培養,20 d后開(kāi)始試運行，試運行- - 周后正式運1.2試驗水樣行。試驗運行為連續進(jìn)水，采取曝氣-沉淀-潷水的在試驗中,主要采用配水，盡可能使其和實(shí)際生運行方式。收稿日期:2005 -06 -21基金項目:廣州市教育局資助科研項目(01-24)作者簡(jiǎn)介:張立秋(1978-)，男，碩士研究生,主要研究方向為水污染控制;聯(lián)系電話(huà): 13128235252; E- mail:zlqiu@163. com。59張立秋等，ICEAS反應器處理城市污水最優(yōu)工況試驗監測分析方法采用國家環(huán)保局編制的水和水源源不斷進(jìn)入預反應區，首先被該區的混合液稀廢水監測分析方法凹。釋,混合液的COD越低，稀釋作用就越大。同時(shí)，混合液中剩余的大量硝態(tài)氮在這段厭氧或缺氧條件下2最優(yōu)曝氣時(shí)間及曝氣量要進(jìn)行反硝化消耗碳源，故反硝化作用越強，該區內2.1預反應區曝氣量的確定有機物降解的就越多。另外，活性污泥本身具有的吸ICEAS反應器和傳統的SBR反應器相比，最大附和凝聚作用也會(huì )使水中懸浮和膠體性的有機物大的特點(diǎn)是進(jìn)水端增加了-個(gè)預反應區,把ICEAS反量降低。原水中懸浮和膠體性有機物越多,這種作用應器分為兩個(gè)反應區:預反應區和主反應區。主反就越強。污水在預反應區有近20%的COD被去除。應區是污水的主要反應區域，預反應區兼具生物選:所以在曝氣開(kāi)始時(shí)主反應區內的COD低于進(jìn)水擇器的作用，使活性污泥在選擇器中處于高負荷的COD值?？焖倩|(zhì)積累階段，有利于絮凝性細菌的生長(cháng)，使由圖2可以看出，在曝氣開(kāi)始時(shí),DO為0.1ICEAS同樣保持SBR不易發(fā)生污泥膨脹的優(yōu)點(diǎn)。試mg/L,隨著(zhù)曝氣時(shí)間的延長(cháng)，DO在45min內迅速增驗發(fā)現，生物選擇區采用限制性曝氣可以取得較好長(cháng)至2.4mg/L，為有機物的氧化降解提供了足夠的的實(shí)驗結果，一般控制生物選擇區DO≤0.5 mg/L。溶解氧,有機物也在此期間內大量降解,此后的降解這樣，--方面可使部分難降解的有機物在缺氧狀態(tài)速度降低。由于在曝氣充氧階段，不僅有機物要降下轉化為易降解的物質(zhì),提高污染物的去除率;另一解，消化細菌還要把有機氮轉化為氨氮，繼而轉化為方面可有效防止污泥膨脹。據有關(guān)資料介紹吧:在缺亞硝酸氮和硝酸鹽氮，除磷菌也要大量的“吸磷”，氧條件下(有硝態(tài)氮，沒(méi)有溶解氧)，菌膠團細菌可所以要繼續曝氣。以利用硝酸鹽作為最終電子受體,實(shí)現有機物的吸由COD、DO變化規律可得出，在曝氣45 min收、儲存和降解利用，而絲狀菌則缺乏這種能力。從左右,DO.上升到2.4 mg/L左右時(shí),COD就可達到而在選擇器中菌膠團細菌占優(yōu)勢，抑制了絲狀菌生60 mgL以下。在曝氣60 min后，COD的降解幅度長(cháng)。所以在預反應區曝氣采用穿孔管曝氣，并限制已很小，曲線(xiàn)趨于平穩。單純從降解有機物的角度DO≤0.5mg/L?？?，曝氣時(shí)間可以縮短,但由于脫氮除磷的需要,要預反應區曝氣時(shí)間和主反應區的曝氣時(shí)間一致。相應的延長(cháng)曝氣時(shí)間。NH;-N的降解不同于有機2.2主 反應區曝氣時(shí)間及曝氣量物，它的降解速度低于有機物，所需反應時(shí)間要長(cháng)，要得到最優(yōu)的曝氣時(shí)間和曝氣量，必須首先研氨氮需要在曝氣120~150min左右出水才能達到究有機物的去除與曝氣過(guò)程的關(guān)系，即研究有機物排放標準(8mg/L以下F)。的降解規律。試驗中采用連續進(jìn)水，潷水結束后再開(kāi)從以上兩個(gè)方面考慮，為使硝化反應進(jìn)行得更始曝氣的方式。連續監測了從曝氣開(kāi)始到曝氣結束徹底，以NH+-N出水指標低于8mg/L為基準，最優(yōu)過(guò)程中COD和DO的變化情況，具體見(jiàn)圖2所示。曝氣時(shí)間不低于150min。最優(yōu)曝氣量的確定要根據去除有機物、氨氮的j3.指標來(lái)控制。曝氣量的控制是以DO濃度來(lái)體現的。60.33..2去除有機物的DO濃度，在2h曝氣時(shí)間里,DO濃至100度達到并保持在2mg/L左右，有機物去除就可以達80f到要求。去除氨氮的DO濃度，曝氣45min時(shí)達到-12.0mg/L以上，60min時(shí)達到3.0mg/L左右，并一-直0;of/10.保持到曝氣結束,氨氮的去除效果較好,出水濃度低于8.0 mg/L。反應時(shí)間(min)為了保證氨氮的出水效果，反應裝置中DO濃圖2 COD、DO 變化曲線(xiàn)Fig.2 Changing curve of COD and DO度應在曝氣60min時(shí)達到3mg/L左右,并一- 直保持需要指出的是在曝氣開(kāi)始時(shí),COD的濃度為到曝氣結束。156. 5mg/L,并不是進(jìn)水濃度195.6mg/L, 出現這一-現3最優(yōu)沉淀時(shí)間及 排水時(shí)間的確定象的主要原因是:預反應區基本上處于缺氧狀態(tài)，污對于ICEAS處理系統,由于反應是在一個(gè)裝置6(水處理技術(shù)第32卷第5期中進(jìn)行，沉淀時(shí)間的確定顯得更為重要。沉淀時(shí)間COD和BOD的去除方面,ICEAS工藝要略?xún)?yōu)于過(guò)短,水中懸浮物過(guò)高，影響出水水質(zhì):另外，系統要SBR工藝;而對于TN、TP和NH4+-N而言,ICEAS具有脫氮除磷功能，就必須保證系統中厭氧和好氧工藝的去除效果要比傳統SBR好得多,去除率分別的交替進(jìn)行，因為ICEAS在前期只有曝氣階段,沒(méi)高出9.4%、6.7%和23.49%。通過(guò)以上數據分析可以有提供單獨的厭氧階段，所以在沉淀時(shí)間的確定上，看 出，同樣的運行工藝和曝氣量下,ICEAS具有更要相應的延長(cháng)沉淀時(shí)間，使反應器中的污泥層能夠好的出水效果,且其耐沖擊負荷性強。出現缺氧和厭氧的時(shí)段，為反硝化和除磷菌的釋磷5結論提供條件，實(shí)驗表明,沉淀15min之后,污泥進(jìn)入厭氧階段。若沉淀時(shí)間太長(cháng)，釋磷菌釋放的磷將穿過(guò)在預反應區曝氣采用穿孔管曝氣，并限制污泥層，重新回到污水中,降低除磷效果。DO≤0.5 mg/L。在主反應區, DO濃度應在曝氣的Ih實(shí)驗結果還表明經(jīng)過(guò)20min的沉淀,就基本完后達到3.0mg/L,并一直保持到曝氣結束。這樣可以成了沉淀過(guò)程:沉淀30 min后,水中的ss濃度基本達到較好的脫氮除磷的效果。不再進(jìn)一一步降低了，泥水界面變化也很小。在不同在沉淀階段,反應器內既要進(jìn)行泥水分離，又要的工況運行時(shí)，即使曝氣時(shí)間不一樣，重復上述試為反硝化提供厭氧環(huán)境,為了使反硝化進(jìn)行較徹底，驗，都得到了基本相同的結果。所以在沉淀30min沉淀時(shí)間定為Ih。為防止在沉淀階段釋磷菌釋放的后，開(kāi)始排泥,這主要是為了排除含磷高的污泥,達磷穿過(guò)污泥層,重新回到污水中，降低除磷效果,在.到除磷的目的。排泥在30min內結束。沉淀30min后開(kāi)始排泥。鑒于以上考慮，最優(yōu)沉淀時(shí)間定為1h。此時(shí),泥ICEAS的運行周期為4.5h，其中曝氣2.5 h,沉水已經(jīng)完全分離，并且污泥層已經(jīng)進(jìn)入厭氧階段,實(shí)淀1h,排水1h,沉淀30min后開(kāi)始排泥，排泥0.5h現了好氧和厭氧的交替。結束。由于ICEAS反應器為連續進(jìn)水，因此在排水時(shí)在試驗確定的最優(yōu)工況下采用實(shí)際污水進(jìn)行試為了保證水質(zhì)，不能瞬時(shí)排水,而是用潷水器將沉淀驗，并與傳統SBR工藝進(jìn)行對比，結果表明ICEAS后的上清液一-層層較均勻地從ICEAS反應器內潷的處理效果要優(yōu)于傳統的SBR工藝。走，確保出水水質(zhì)。排水時(shí)間為lh。參考文獻: .4實(shí)際污水在最優(yōu)工況的試驗及效果[]國家環(huán)保局.水和廢水監測分析方法(第三版)[M].北京:中國在上述試驗得出的最優(yōu)工況(曝氣2.5h,沉淀環(huán)境科學(xué)出版社，1997.1h,排水1lh, 沉淀30min后開(kāi)始排泥，排泥0.5h結[2] 鄭興燦. “九五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)成果給水和廢水處理技術(shù)束)下，進(jìn)行實(shí)際污水試驗,并與傳統SBR工藝進(jìn)叢書(shū):污水除磷脫氮技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.行對比，經(jīng)過(guò)多個(gè)周期的對比試驗，結果表明,在OPTIMIZATION OF WORKING CONDITIONS FOR MUNICIPALSEWAGE TREATMENT BY ICEAS REACTORZhang Li-qiul2, Zhang Ke-fang', Li Shu-geng', Wu Xue-wei?(I.School of Environmental Science and Engineering, South China Universily 0/ Teechnology, Guangzhou 510641, China;2.School of Civil Engineering Guangehou University, Guangzhou, 510006 China;Abstract: The optimum working conditions of Intermittent Cycle Extended Aeration System (ICEAS) was studied in this paper. The optimum workingconditions were determined as follows: the aeration period was 2.5h; deposition time was 1h; drainage time was 1h. During aeration DO should be keptat 3mg/L. Sludge discharging time was 0.5h after deposition for 30min. The whole treating period was 4.5h. Under the working conditions, the organicsas well as nitrogen and phosphorus could be remnoved simultaneously by ICEAS reactor.Key words: ICEAS method; wastewater treatment; optimum working conditions