一体化OCO工艺处理生活污水研究

yuguoqingkong

一体化OCO工艺处理生活污水研究 摘要　介绍了一种改进型的OCO 工艺———一体化膜泥法OCO 污水处理工艺。与传统OCO 工 艺相比,具有如下特点:融生物反应器与二次沉淀池于一体,节省项目占地,减少基建费用;实现了污 泥的自动回流,减少设备购置、运行和维护费;充分利用了生物膜法和活性污泥法的优点。研究结果 表明,本工艺用于生活污水的处理效果良好。 关键词　一体化　膜泥法　OCO 工艺　生活污水

飞哥哥

　 一体化O C O 工艺处理生活污水研究 李德豪　周锡堂　林培喜　陈少华 (茂名学院,茂名　525000) 　　摘要　介绍了一种改进型的OCO 工艺———一体化膜泥法OCO 污水处理工艺。与传统OCO 工 艺相比,具有如下特点:融生物反应器与二次沉淀池于一体,节省项目占地,减少基建费用;实现了污 泥的自动回流,减少设备购置、运行和维护费;充分利用了生物膜法和活性污泥法的优点。研究结果 表明,本工艺用于生活污水的处理效果良好。 关键词　一体化　膜泥法　OCO 工艺　生活污水 Research on treatment of domestic wastewater by integral OCO process Li De2hao , Zhou Xi2tang , Lin Pei2xi , Chen Shao2hua ( Maoming College , Maoming 525000 , China) Abstract: It has reported an improved domestic wastewater t reatment process , integral OCO process , which comprised bio2film and activated sludge process. Compared with the t raditional one , it possesses the following advantages. First , it combines the bio2chemical reactor with the secondary clarifier , which saves floor area and capital expenditure. Second , self2driven reflux of sludge has been carried out , so expenditure for the facilities purchase , operation and maintenance can be cut down. Thir　d , it makes full use of the advantages of both bio2film and activated sludge process. The experimental result s indicate that the process is effective for domestic wastewater t reatment . Keywords : Integrative ; Bio2film and activated sludge process ; OCO process ; Domestic wastewater 广东省教育厅自然科学基金项目(201064) ;广东省科技攻 关项目(201075) 。 　　以常规活性污泥法为代表的一些生物处理方 法,其主要功能是大幅度去除污水中呈胶体态和溶 解态的有机污染物,使经处理的污水BOD 达到排放 标准,但除磷脱氮能力非常有限。然而,不只是污水 中所含的有机物会威胁受纳水体,有时氮、磷等营养 元素也会成为污染元凶。因此,严格控制氮、磷的排 放也是保护水资源重要内容。在对传统活性污泥法 分析和改造的基础上,先后出现了A/ O 法、A2/ O 法、交替运行氧化沟等能在一定程度上实现除磷脱 氮的污水处理工艺。以上述工艺为基础,经过多年 的研究和实践,丹麦某公司推出了OCO 工艺。该工 艺除磷脱氮功能强大,出水质量稳定,因而受到西北 欧一些城市的青睐,目前有数十座污水处理厂采用 了该工艺[1 ] 。国内关于OCO 工艺的报道很少,尤其 未见到研究性报道。 OCO 工艺流程见图1 。与各种类型的氧化沟工 艺相比,OCO 工艺的主要特点是其生物反应步骤在 一个圆形反应器中完成的。原水经过预处理后与回 流污泥混合,并在反应器的内圆中进行厌氧反应。 由于将厌氧反应控制在酸化阶段,使大分子及难于 生物降解的有机物水解为低分子脂肪酸,这就为后 续各阶段去除BOD 及脱氮创造了条件;同时,随回 流污泥进入厌氧段的聚磷菌在厌氧条件下释放出体 内的磷酸盐,产生的能量用于吸收BOD ,并将它转 化为PHB(聚-β羟基丁酸) 储存于体内。PHB 在好 氧区氧化,利用氧化时产生的能量,聚磷菌将超量吸 收污水中的磷,随着剩余污泥排放,达到除磷的目 给水排水　Vol. 30 　No8 　2004 17 图1 　OCO 工艺流程示意 的。正是由于生物反应器这种特殊的构型,使其中 的活性污泥在运动过程中,运动方向不断地改变,产 生良好的湍动效果,因而污水中有机质与活性污泥 接触得更好,有利于生物反应。然而经过多年的研 究和实践,发现随着循环污泥一起返回厌氧区的硝 酸根对聚磷菌的厌氧释磷是不利的;同时,要使污泥 能成功地返回厌氧区,使用污泥泵是在所难免的,尽 管有报道称能实现污泥自动回流[2 ] ,但目前仅限于 小型试验;同时要使厌氧区的活性污泥悬浮良好,还 必须设置搅拌装置,如何控制该装置的运转,使污泥 悬浮良好,而又不至于破坏反应区的厌氧状态,也是 一个必须重视的问题。 针对上述问题,本课题组设计了一体化膜泥法 OCO 污水处理工艺,见图2 。 图2 　一体化OCO 工艺示意 该工艺的主要特点是: ①将生物反应器与二次 沉淀池合建,二次沉淀池底部的污泥除少量作为剩 余污泥排放外,其余自动返回缺氧和好氧混合区; ② 在厌氧区放置填料,即将生物膜法应用于厌氧区。 这样做的优点是:应用一体化方法可以节省项目占 地和减少基建费用;省去污泥回流泵和厌氧区搅拌 器,减少设备购置、运行和维护费;既利用生物膜法 所具备的微生物种群多,数量大,处理效能高的特 点,又利用了活性污泥法流体运动阻力小,污泥与污 水混合良好等优点,使厌氧菌和好氧菌在缺氧区和 好氧区之间不断循环以实现脱氮,并最大限度地降 低污水的BOD。研究结果表明,本工艺运行稳定, 出水水质好,在城市污水处理中有良好的应用前景。 1 　试验装置及其运行 本研究所采用的试验装置为按照前述设想自行 设计加工的一体化OCO 污水处理装置(见图3) 。 据介绍[1 ] ,丹麦多家采用OCO 工艺的污水处理厂, 其污水在OCO 反应器中的水力停留时间为715～ 1215 h ,停留时间分布为:厌氧∶缺氧∶好氧= 1∶213∶3。 以此为依据,并考虑到试验装置的可操作性,确定反 应区总停留时间为10 h ,其中厌氧区116 h ,缺氧区 3165 h ,好氧区4175 h ;二次沉淀池停留时间为1 h , 污水流量为80～100 L/ h。 图3 　反应器剖面 根据以上所设定的工艺参数,取生物反应器的 直径D 与有效高度H 的比为1∶3 ,由此确定反应器 的直径为1 440 mm ,其中厌氧区直径600 mm ,缺氧 区宽度为230 mm ;为了合理利用材料,反应器高度 定为600 mm ,其中有效高度为500 mm。 试验装置加工、安装妥当后,先在厌氧区加入化 纤填料,接着向其中加入经筛滤的塘泥,并适时向其 中加入由可溶性淀粉、蛋白胨及白糖等配制的营养 液(高浓度的合成污水) ,以供细菌生长繁殖之需。 合成污水的配方见表1 。 表1 　合成污水配方 原料名称可溶性淀粉葡萄糖蛋白胨蔗糖硫酸亚铁纯碱 用量/ g/ m3 100 30～50 30～50 140～170 5～8 200 原料名称磷酸二氢钾氯化钙硫酸镁尿素碳酸氢氨 用量/ g/ m3 10～20 15 20 15 100 　　在反应器的缺氧区和好氧区及二者的混合区, 加有塘泥的合成污水在潜水泵的驱动下不断地作圆 周运动,在好氧区用气泵进行连续曝气。经过3～4 d 的培养,细菌大量繁殖,进入二沉池的活性污泥明显 出现下沉现象,上层的水质开始变清。此后以合成 污水连续进入代替营养液的间歇加入,污水流量由 20 L/ h 开始逐天加大,约经6 d ,污水流量达到设计 流量。此过程中,密切注意进水及反应池各区域的 pH 和溶解氧量,并及时做出适当的调节,以保证良 好的细菌生长环境。 2 　主要水质指标分析检测方法 　1　8　给水排水　Vol. 30 　No8 　2004 COD :重铬酸钾氧化法[3 ] ;BOD :稀释接种法;氨 氮:氨气敏电极法;硝酸盐氮:硝酸根电极法;总氮: 过硫酸钾氧化2硝酸根电极法;溶解性正磷酸盐:钼 锑抗分光光度法;总磷:过硫酸钾氧化2钼锑抗分光 光度法;DO :9010 溶解氧测量仪;SS :滤膜法。 3 　试验研究 311 　BOD 的去除 在厌氧状态下,BOD 是厌氧菌降解的;而在好 氧条件下,无论是活性污泥法还是生物膜法,都是依 靠好氧和兼性微生物群体的凝聚、吸附和氧化分解 来降解污水中的BOD 的。本试验涉及厌氧生物膜 法和好氧活性污泥法。 试验研究中,按照设计的工艺参数,采用表1 中 的合成污水于装置中运行。图4 为2002 年8 月装 置进水的COD、BOD 及出水的COD。图5 为COD 去除率随时间的变化情况。 图4 　进、出水COD 和进水BOD 图5 　COD 的去除率 从图4 可知,进水的COD 和BOD 变动范围较 大,但有一个明显的特点,即进水的BOD/ COD 约为 0175 ,可生化性相当好。同时也可看出,COD 的去 除率与进水COD 的大小有一定的关系,即当进水的 COD 较低时,其COD 的去除率不太高。不过,出水 COD 已远低于文献[ 4 ]规定的一级标准60 mg/ L , BOD 也已低于上述规定的一级标准20 mg/ L 。 为了了解反应器各功能区去除BOD 的效果,试 验中测定了厌氧区、缺氧区、好氧区出水的COD ,所 得结果及相应进水的COD 见图6 。从图6 可知,一 方面,虽然厌氧区的水力停留时间仅占总停留时间 的21 % ,但所去除的COD 占总去除率的50 %以上, 可见厌氧区的有机物降解效果是非常显著的;另一 方面,从8 月6 日开始,缺氧区和好氧区的COD 相 当接近,且均低于50 mg/ L ,这是因为当COD 较高 的厌氧区出水进入缺氧区后,很快被快速循环且 COD 很低的缺氧区污水稀释,而由于快速循环,缺氧 区与好氧区的污水在混合区混合得相当均匀;从图6 还可以看出,尽管原水的COD 变动很大,但到了缺氧 区和好氧区,COD 以及COD 变化幅度都已经很小,可 见OCO 反应器的耐负荷冲击能力是相当强的。 图6 　各功能区出水COD 312 　生物脱氮 生物脱氮涉及有机氮的氨化、氨氮的硝化和硝 酸根的反硝化三个主要步骤,许多资料[4 ,5 ]对这几 个步骤所涉及的生化原理进行了较为详细的描述。 本试验中,进水中的尿素和蛋白胨中均含有机氮,有 机氮的氨化主要是在厌氧区完成的。从厌氧区进入 缺氧区的污水先将氨带入缺氧区,经混合后不断地 进入好氧区,并在硝化菌作用下被硝化;硝化产生的 硝酸根及亚硝酸根随着循环的进行而不断进入缺氧 区,在反硝化菌的作用下被反硝化为氮气并从污水 中逸出。 为了了解氨氮的去除情况,试验中对原水、厌氧 出水和反应器出水氨氮进行了检测,图7 为2002 年 8 月1～20 日的检测结果。从图7 可知,厌氧出水 的氨氮明显比原水的高,因为经过厌氧区水解,相当 图7 　进、出反应器污水的氨氮 给水排水　Vol. 30 　No8 　2004 19 图9 　进、出水含磷量及总磷的去除率 图8 　进、出水总氮,出水硝氮及总氮去除率 一部分有机氮已被氨化。同时也看出,厌氧区没有 将原水中所含有机氮完全氨化,因为每1 m3 水中配 15 g 尿素,即相当于含氮7 mg/ L ,如果再考虑蛋白 胨中所含的氮,厌氧出水的氨氮应比测得的值高。 不过无论原水或厌氧出水含氨氮有多大变化,反应 器出水的氨氮始终小于1 mg/ L ,说明本工艺的硝化 效果是相当理想的,这一指标较之文献[4 ]规定的一 级处理水指标1 5 mg/ L 要低得多。 为了解硝酸根氮、总氮及总氮的去除情况,对原 水的总氮及出水的硝酸根氮和总氮进行了检测,其 结果见图8 。由图8 可知,出水总氮及出水硝酸根 氮的变化趋势是一致的,总氮与硝酸根氮的差值应 为出水中所含氨氮、亚硝酸根氮及有机氮。随着运 行时间的推移,污泥浓度增大,反硝化菌增多,反硝 化逐渐加强。从8 月16 日以后,出水硝酸根氮低于 6 mg/ L ,总氮低于10 mg/ L 。由图8 还可知,脱氮率 大于60 % ,一般稳定在80 %以上。文献[4 ]认为,由 于来自好氧区的循环液含有一定的溶解氧,使缺氧 区很难保持理想的缺氧状态,影响了反硝化的进程, 因而脱氮率很难达到90 %。 313 　磷的去除 由于本工艺中,在厌氧区与好氧区之间没有活 性污泥的循环,因而不存在聚磷菌的超量摄磷与释 磷,生物除磷仅限于细菌正常生长所需,这部分随剩 余污泥排出的磷的量是非常小的。因此本试验中采 取生物法与化学法相结合的除磷工 艺。即除了上述生物除磷,还在厌氧 区出水位置投加硫酸铝,投加量为250 g/ m3 。 图9 为2002 年7 月25 日～8 月 15 日进、出水磷浓度及相应的磷的去 除率。从图9 可知,尽管进水含磷浓 度有一定的变化,但出水含磷均小于1 mg/ L ,除磷率稳定在90 %以上。可见 采用生物和化学方法联合除磷的效果 是相当理想的。 4 　结论 经过对自行设计加工的一体化 OCO 污水处理装置半年来的运行和 试验研究,得出如下结论。 (1) 从设备结构来看,一体化的工艺装置结构紧 凑,节省占地和基建费用;从工艺流程来看,无需污 泥回流系统及厌氧区搅拌,节省了设备的购置、运行 及维护费用。 (2) 本工艺将生物膜法和活性污泥法有机地结 合在一起,并充分利用了各自的优点,使COD ,氨 氮,总氮及总磷的去除率分别稳定在90 % , 98 % , 80 %及90 %以上,出水水质好,完全符合国家《污水 综合排放标准》一级标准。 (3) 本工艺采用的生物- 化学联合除磷法,虽然 要消耗一定量的化学药剂,但它与因此而节省的设备 购置、运行及维护费用相比,仍然是相当经济的。 参考文献 1 　化学工业出版社组织编写. 水处理工程典型设计实例. 北京: 化 学工业出版社, 2001. 173～177 2 　向仁军, 张在峰, 李和平. 一体化生物除磷脱氮工艺装置. 中国 给水排水, 2000 , 16 (4) : 14～16 3 　国家环保局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水分析方 法. 第三版. 北京: 中国环境科学出版社, 1988. 353～354 4 　买文宁. 生物化工废水处理技术及工程实例. 北京: 化学工业出 版社, 2002 5 　姚重华. 废水处理计量学导论. 北京: 化学工业出版社, 2002. 211～214 　　□电话: (0668) 2923051 　E2mail : taoxianhua @263. net 　修回日期:200324215 　2　0　给水排水　Vol. 30 　No8 　2004

飞哥哥

中间有些图弄不出来，大家觉得资料好的，就下下来看吧

yuguoqingkong

飞哥哥辛苦了啊

sunnyhuang

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