高濃度城市污水處理正交試驗研究

34中國農村水利水電●2004年第6期文章編號1007-2284< 2004 )06-0034-03高濃度城市污水處理正交試驗研究劉暢' ,程曉如' ,鄭旭榮”,龔 兵*,曾(1.武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院,湖北武漢430072:2. 石河子大學(xué);3.武漢市城市排水監測站)摘要:針對新疆 石河子市城市污水CODcr高于1 0000 mg/L的特點(diǎn),采用SBR工藝進(jìn)行處理試驗,并用正交試驗的方法對最佳工藝條件進(jìn)行了探討。試驗表明,該工藝對高濃度城市污水有較好的處理效果。通過(guò)控制運行條件,可使出水各項指標分別滿(mǎn)足污水綜合排放標準和農業(yè)灌溉的要求。關(guān)鍵詞:SBR工藝;COD;高濃度城市污水;正交試驗中囝分類(lèi)號:TU991.25文獻標識碼:AOrthogonal Experimental Research of High-Concentration Sewage Water TreatmentLIU Chang' , CHENG Xiao-ru'，ZHENG Xu-rong2 , GONG Bin' , ZENG Yong2(1. College of Civil and Architectural Engineering of Wuhan University, Wuhan City 430072. Hubei Province. China;2. Shihezi University; 3. Wuhan City Drainage Monitoring Station)Abstract: In this paper, aimed at fact that the concentration of CODer in the sewage water is higher than 1000 mg/1 in Shihezi City,Xinjiang, technology SBR is adopted in the processing experiment, and orthogonal experiment method is used in the discussion of op-timal technology. The resuls of the experiment show that the technology has good efets on the processing of high-concentrationsewage water. Through control of operation condition, it is possible that the output water can meet the standard of comprehensivedischarge and the requirement of agricultural irigation.Key words; technology SBR; COD; high- concentration sewage water; orthogonal experiment批進(jìn)人反應器后,通過(guò)與污泥混合、稀釋和吸附作用,降低了進(jìn)1概述水的CODcr值.以便下一步的生化處理;②可據出水是排放水新疆維吾爾自治區石河子市地處干旱、半干旱區，既是新體或是用于農業(yè)灌溉靈活調節運行方式，使其達到不同的出水興的工業(yè)城市也是重要的農業(yè)墾區,水資源的合理開(kāi)發(fā)、保護水質(zhì)要求。以及污水有效利用對當地的經(jīng)濟建設與發(fā)展具有重要意義。石河子市目前采用合流制排水體系.城市污水未經(jīng)處理直接排2試驗方法與裝置人蘑菇湖水庫,一方面造成了水庫水質(zhì)嚴重富營(yíng)養化;另一方2.1試驗水樣面,未經(jīng)處理的污水直接用于灌溉，使得土壤、作物及地下水的試驗用原水取自武漢市茶港小區污水管道,主要來(lái)源為城安全性受到威脅。根據1996~2000年總排放口檢測結果,石河子市的城市市污水。經(jīng)試驗測出原水中CODer為200 mg/L左右,不滿(mǎn)足污水以有機物為主要污染物,CODer多在1 000 mg/L左右,最試驗要求。參照石河子市污水濃度情況,往原水中添加葡萄高時(shí)曾達到1 548 mg/L;BOD也達到450 mg/L以上。糖、淀粉、氯化銨磷酸二氫鉀進(jìn)行人工配制。配制后的水樣水序批式活性污泥法工藝(Sequencing Batch Reactor)采用了質(zhì)指標見(jiàn)表1。試驗用活性污泥取自武漢市沙湖污水處理廠(chǎng)的集有機污染物降解與混合液沉淀于一體的反應器來(lái)處理污水。污泥回流井。與連續式活性污泥法系統比較,該工藝的特點(diǎn)是無(wú)需設污泥回表1試驗水樣水質(zhì)mg/L流設備,可不設二沉池，基建費用較低,運行方式靈活且能夠在水質(zhì)指標化學(xué)需氧量 懸浮物總氤氨氮磷池內進(jìn)行脫氮和除磷反應”"。針對石河子市城市污水濃度高、最高值73232.722. 1.2水資源短缺的實(shí)際情況,采用SBR法的優(yōu)越性有:①當污水分中國煤化工29.916.2.8收稿日期:2004-01-13MHCNMH(s 31.318. 88.6基金項目:國家科技攻關(guān)項日(202BA901A37).2.2試驗裝置作者簡(jiǎn)介:劉暢(1980-),女 ,碩士研究生。試瞼裝置見(jiàn)圖1.反應器為塑料圓桶.有效容積為3 L;曝高濃度城市污水處理正交試驗研究劉暢程曉如鄭旭榮等35氣方式為鼓風(fēng)曝氣,攪拌方式為機械葉輪攪拌。表4正交試驗方案及結果機械攪拌器序號C去除率s/%97.97號98. 87T水口97.997.26上縮空氣96. 9297. 56空氣擴"散器J訛口86.1689.87圈1 SBR 反應器示意團9392.522.3試驗方法SBR反應器的周期運行工序依次為:進(jìn)水、反應、沉淀和排K，294.81 285.10 281.39 285. 40水4個(gè)階段。為了在去除有機物的同時(shí)還能有效脫氮除磷,反Kz,291.74287.41 285.66 281. 05應階段通:過(guò)控制溶解氧濃度進(jìn)行厭氧、好氧和缺氧反應。本試Kgy268.55 282.59 288. 05288. 65T=. Ey,=855.1驗采用溶解氧儀對反應器內的溶解氧進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，使桶內溶R，98. 2795. 0393.80 95. 13y= T/9=95.01解氧在厭氧階段保持在0. 3 mg/L以下,好氧階段保持在2.0Rz,97.25 95.80 95.22 93. 68~3. 0 mg/L,缺氧階段為0.5 mg/L以下。89.52 94. 2096.02 96. 22研究表明,SER反應器的處理效果受多種因素影響,本試驗以8. 75. 602.222.54.污泥負荷、厭氧時(shí)間好氧時(shí)間缺氧時(shí)間為影響因素、以C0Der的去除率為考核指標進(jìn)行了4個(gè)因素3種水平正交試驗。各水質(zhì)指(1)計算各因素在不同水平的平均去除率。表4所示K。標測定方法國見(jiàn)表2;正交試驗因素及水平見(jiàn)表3.為j因素在i水平下的3次試驗去除率之和,R。為其均值。平t2 水質(zhì)指標測定方法均值的極差R, = max{Kj,Kz;,Kg,}- min{Kr,Kz,Ks,}。水質(zhì)指標測定方法(2)繪制去除率變化趨勢圖。將4個(gè)因素3種水平對應的平均去除率作圖,其變化趨勢見(jiàn)圖2。C0Der重鉻酸鉀法"N過(guò)硫酸鉀氧化,紫外分光光度法NH; -N納氏試劑光度法P鉬銻抗分光光度法))便攜式幣解氧儀法SS.MI.SS水浴鍋蒸干，103~105 C烘干稱(chēng)重法8低中商低中商低中高低中商表3正交試驗因素及水平污泥負荷厭氣時(shí)間 好氧時(shí)間 缺氣時(shí)間因前圈2不同因素對CODcr去除率的影響B(tài)D(3)極差分析。通常根據同一因素在不同水平所對應的去水平污泥負荷厭氧好氧缺氧除率差異來(lái)判斷因素的主次。對去除率影響大的因素是較主(0ODe/MI.SS)/時(shí)間/h時(shí)間/h 時(shí)間/h要的因素;反之.是次要因素。在表4中，極差越大，說(shuō)明此因(kg.kg-'●d-))素的不同水平產(chǎn)生的差異較大,即該因素是主要因素。試驗表1(低)0. 161.02.明,污泥負荷為主要因素,其他因素相差不大，均為較次要因2(中)0.261.53.素。因此在實(shí)際運行中，可在較經(jīng)濟合理的情況下放寬對厭3(高)0. 562.04.0氧、好氧、缺氧階段的時(shí)間的限制，而對污泥負荷的取值是要嚴格控制的。綜合以上分析,最優(yōu)處理方案為:污泥負荷為0.16;3試驗結果分析厭氧時(shí)間為1.5 h;好氧時(shí)間為4 h;缺氧時(shí)間為1.5 h。3.1預測最優(yōu)水 平組合中國煤化工正交試驗方案及結果見(jiàn)表4.通過(guò)計算各因素相同水平的IYHCNMHG效容積放大到20 L.并污水進(jìn)人反應器后,首去除率之和,并將各因素最好的水平組合在-起,可提出預測的最優(yōu)水平組合,以供進(jìn)一步試驗驗證 及研究。先快速攪拌,使污水與污泥混合均勻，充分接觸。這樣有利于磷36高濃度城市污水處理正交試驗研究劉暢程曉如鄭旭榮等的釋放及溶解性有機物的吸收,同時(shí)起到稀釋原污水的作用;接12著(zhù)進(jìn)入厭氧階段,控制DO值在0. 3 mg/L以下;好氧階段時(shí),D)10控制在2. 0~3.0 mg/L.在降解有機物同時(shí)吸收磷及硝化;缺氧階段進(jìn)行反硝化脫氮反應,控制DO在0. 5 mg/L之下;最后的好氧階段保證磷的吸收,不影響出水水質(zhì)。試驗得到CODer.ETN.NH' -N.TP的降解曲線(xiàn)，見(jiàn)圖4.圖5.圖6.圖7。選水混合0門(mén)245百|(zhì)階段10min反成階段圄7 TP 降解曲線(xiàn)好氧曝氣缺氧投拌階段1.5h階段4hCODer的混合稀釋作用十分明顯，在混合階段C0Dcr就降到了300 mg/L以下。這樣使得硝化反應過(guò)程中的含碳有機物濃排上消液靜置沉淀好氣曝氣度不會(huì )過(guò)高,從而抑制硝化菌的生長(cháng)。出水階段1.0h階段0.5h(2)TP降解曲線(xiàn)在混合階段經(jīng)稀釋和吸附下降后,在厭氧階段出現急劇上升的情況,這說(shuō)明活性污泥中的聚磷菌在厭氧團3反應器最優(yōu)方案運行程序條件下釋放出了大量的磷。使得稀釋后下降的TP含量又得到了回升。在好氧階段聚磷菌超量吸收磷，使得磷的含量又開(kāi)始1400下降到達1.2 mg/L.缺氧階段磷含量又會(huì )有所回升,不過(guò)幅I 200度不大。在出水前設置時(shí)間較短的好氧曝氣階段，以保證出水,1000800-水質(zhì)。600-4結語(yǔ)40020(1)用SBR法處理高濃度城市污水是可行的,初期的混合反應階段稀釋作用十分明顯，出水CODer均能保持在100 mg/L以下。由于反應工序采用厭氧一好氧- 缺氧方式處理,所以也能達到)~1 進(jìn)水階段 1~2 混合階段2~3 厭氧階段較好的脫氮除磷的效果，且各項污染物指標均能達到污水綜合3~4好氧階段4~5缺氧階段5~6 出水階段排放標準(GB8978- 1996)要求。因4 C0Der降解曲線(xiàn)(2)SBR工藝操作靈活,當污水濃度發(fā)生較大波動(dòng)時(shí)，可以人為調整反應時(shí)間及曝氣量，延長(cháng)沉淀時(shí)間等，使出水滿(mǎn)足處G 25+理要求。實(shí)驗表明，要求出水達到《污水綜合排放標準》宣20(GB8978-1996)要求時(shí)控制運行周期為:厭氧攪拌2 h、好氧曝15氣4 h、缺氧攪拌1 h.好氧曝氣0.5 h.沉淀排泥1 h;要求出水0達到農田濫溉水質(zhì)標準)(GB5084-92)時(shí),控制運行周期為:厭氧攪拌2 h、好氧曝氣2.5 h、缺氧攪拌1 h.好氧曝氣0.5h.沉56淀排泥1 h,可以縮短1.5 h。(3)由于硝化菌、反硝化菌、聚磷菌所要求的反應條件不圈5 TN降解曲線(xiàn)同,所以TN、NHt -N.TP的去除率很難同時(shí)達到最高狀態(tài)。25|CODer的去除率能達到90%以上;TN的去除率為40% ~60%;NHt -N的去除率不很穩定,能達到30%~ 60%;TP去除率高時(shí)能達到90% ,低時(shí)能達到70%,考慮原因主要是由清性污泥在培養過(guò)程中剩余污泥的排放情況造成的。C參考文獻[1]張自杰林榮忱. 金儒霖排水I程[M].北京:中國建筑工業(yè)出0t-2言45古中國煤化工供0M.第4版北京,中國圄6 NHt -N降解曲線(xiàn)出CNMH G3.3結果分析[3]"物德風(fēng)驗設計與分析LMJ.北京:中國農業(yè)出版社.2002:174(1)根據圖4的CODer的降解曲線(xiàn)可以看出SBR法對于-177.