[word格式] 农村小城镇生活和工业综合污水的达标处理工艺技术研究

农村小城镇生活和工业综合污水的达标处理工艺技术研究第22卷2006正第5期J月农业工程TRANSACTIONSOFTHECSAEVO122NO5MAY2006农村小城镇生活和工业综合污水的达标处理工艺技术研究沈东升,刘新文,龙焰1浙江大学环境工程系,杭州3100292宁波工程学院化工系,宁波315016摘要针对中国乡镇企业的不断发展和城市化进程所造成的农村水生态环境污染日益严重的现状,该文作者采用动态模拟试验方法探索了农村小城镇生活和工业综合污水处理的工艺和方法结果表明采用A/O生物处理单元和混凝沉淀处理单元相结合的污水处理工艺流程是比较适宜的,HRT3H和10H分别是比较适宜的兼氧反应器和好氧反应器的水力停留时间HRT,后续的混凝沉淀处理单元HRT2H是该类废水处理并使各项指标均达到国家排放标准的必须的保障措施兼氧反应器A段/ANOXICHRT3H,好氧反应器0段/OXICHRT10H和混凝沉淀HRT2H的组合工艺参数,可以使制药化工,印染和生活综合废水处理后出水中的主要污染物浓度分别为COD358505MG/L,COD去除率可达到89692,平均在904NH一N在113108MG/L,平均去除率782,稳定运行后期的NH一N转化率甚至能够达到9O以上SS101156MG/L,SS的去除率922970色度只有05倍,色度去除率达到950100各项指标均可稳定达到污水综合排放标准GB89781996中的一级排放标准要求关键词综合污水A/O工艺农村小城镇动态模拟中图分类号X7031文献标识码A文章编号10026819200605013JO5沈东升,刘新文,龙焰农村小城镇生活和工业综合污水的达标处理工艺技术研究J农业工程,2006,22513J一139SHENDONGSHENG,LIUXINWEN,LONGYANPROCESSANDTECHNOLOGYFORTREATINGDOMESTICANDINDUSTRIALCOMPOSITEWASTEWATERINSMALLTOWNFORMEETINGTHEDISCHARGINGSTANDARDR_JTRANSACTIONSOFTHECSAE,2006,225135139INCHINESEWITHENGLISHABSTRACT0引言随着中国农村乡镇企业及农村经济的迅速发展,城市化进程的加快及生态文明建设的要求,中国农村小城镇污水处理厂正如雨后春笋般的涌现出来但由于乡镇企业星罗棋布的布局特点和较低的经济承受能力,农村小城镇污水处理厂必须接纳大量的工业废水和生活污水,常规的城市污水处理工艺已不适用,即使勉强选用,也很难正常运行,处理能力和出水污染物浓度远远达不到设计标准及国家排放标准要求U因此寻找一种适宜于中国农村小城镇特点的生活和工业综合污水的处理工艺已成为当今中国环境工程领域的热点问题A/OANOXIC/OXIC兼氧/好氧工艺是活性污泥法的一种发展变形,在过去的10多年里得到了长足发展一一纵观国内外近几年在污水处理技术方面的进步,不难看出A/O法在去除污水中的N,P等水体富营养化物质方面具有非常重要的作用同时由于在污水处理过程中引入了水解过程,因而在耐冲击负荷以及难生物降解的废水的处理方面,具有很大的优势一目前城市污水处理厂的建设中,A/O工艺得到了广泛的应用,但是该工艺在处理城市生活和化工工业综合污水方面尚存在处理能力和出水污染物浓度远远达不到设计标准及国家排放标准要求的严重问题本试验以某镇生活工业污水集中处理厂拟处理污收稿日期20050907修订日期20051219作者简介沈东升1963一,男,浙江绍兴人,教授,博士生导师,主要从事废物生物处理及环境生物技术方面研究杭州浙江大学环境工程系,310029EMAILSHENDSZJUEDUCRL水作为试验废水,该污水中工业废水的比例为总水量的6O7O,而且该工业废水主要由难处理的制药化工废水和印染废水组成,水质变化较大,污染物成分复杂,并含有大量难生物降解的有机物,甚至存在一些有毒化合物本试验对比了A/O二I二艺处理该废水的几种技术路线,为A/O工艺在该类污水处理中的应用提供参考依据,并被浙江省某生活工业综合污水处理厂15万T/D所采用L材料与方法11试验废水来源及组成试验废水由印染废水,制药废水,生活污水按比例混合而成工业废水取自某地印染,制药厂调节池,生活污水取自某小区的生活污水集中泵站将制药废水原水用制药厂污水处理站处理出水稀释至COD为1000MG/L,以模拟制药厂废水预处理后达到排人污水集中处理厂的污水收集管网允许的进管水质标准要求,并按制药化工废水印染废水生活污水一334的比例配置,作为本A/O工艺的试验进水试验混合废水水质如表1表1试验废水水质TABLE1EXPERIMENTWATERQUALITYMGL一项目数值项目数值CD500600TP12BOD51O0200SS200400NH3N2O8O色度100T500倍12试验工艺流程为寻找使农村小城镇生活和工业综合污水达标排农业工程2006正放的处理工艺流程,本研究在常温下,采用了相同的反应器构造,相同的接种污泥,相同的进水水质和相同的运行方式,比较研究了4种不同工艺及其参数组合对农村小城镇生活和工业综合污水COD,H一N,SS,色度的处理效果其中工艺流程1为单一的A/O生化处理工艺,其A段和段的水力停留时间HRT分别为5H和7H工艺流程2也为单一的A/O生化处理工艺但其A段和O段的水力停留时间HRT分别为3H和10H工艺流程3为A/O生化处理工艺和混凝沉淀物化处理工艺的组合,其A段,O段和沉淀的水力停留时间HRT分别为5H,7H和2H工艺流程4也为A/O生化处理工艺和混凝沉淀物化处理工艺的组合,但A段,O段和混凝沉淀的水力停留时间HRT分别为3H,10H和2H根据前期的预备试验,确定上述4种工艺组合气水比为25301,出水回流率均为25,其动态试验流程如图1所示匝咽图1A/O絮凝工艺动态试验流程示意图FIG1FLOWCHARTOFA/OFLOCCULATIONDYNAMICEXPERIMENTPROCESS13试验装置本试验装置包括兼氧反应器,好氧反应器,絮凝沉淀池,配水箱,蠕动泵,曝气器,湿式气体流量计如图2所示其中兼氧反应器和好氧反应器均选用上流式污泥床反应器,由PVC加工制成,主体是圆筒体,底部呈倒圆锥形兼氧反应器A的内径为7CM,总高35CM其中底部倒圆锥形高5CM,总容积1165ML,分别于总高10,15,2O,25和30CM处距反应器底设置出水口,以总高2OCM和30CM处距反应器底的出水口分别代表A段水力停留时间HRT分别为3H和5H的出水好氧反应器A的内径为9CM,总高40CRN其中底部倒圆锥形高5CM,总容积2550ML,分别于总高10,15,20,25,30和35CM处距反应器底设置出水口,以总高25CM和35CM处距反应器底的出水口分别代表O段水力停留时间HRT分别为7H和10H的出水絮凝沉淀池为有机玻璃制的斜板沉淀池,主体是长方体,底部泥斗呈倒锥形,总高15CM其中底部倒锥形高45CM,长9CM其中有效边长8CM,导流渠长1CM,有效高度65CM,钭板区高度35CM,有效容积400ML,水力停留时间HRT为2H14分析项目与监测方法试验期间主要监测项目包括COD,NH一N,SS,色度等项目COD测定采用重铬酸钾氧化一硫酸亚铁氨滴定法,NH一N测定采用纳氏试剂分光光度法,SS测定采用重量法,色度测定采用稀释倍数法1贮气瓶2进水泵3回流泵4水解池5曝气池6斜板沉淀池7出水贮瓶8气体流量计9氧泵图2装置结构示意图FIG2SCHEMATICDIAGRAMANDDIMENSIONOFEXPERIMENTALREACTOR15反应器的接种与启动本试验采用的接种污泥分别取自杭州四堡污水处理厂曝气池的好氧活性污泥其PH702,MLSS126G/L,VSS686G/L和华东制药厂污水处理站兼氧水解池的兼氧污泥其PH509,MLSS105G/L,VSS72OG/L好氧反应器的接种量为050GVSS/L,兼氧反应器的接种量为10GVSS/L首先采用以生活污水为主的综合废水制药化工废水印染废水生活污水一118进行反应器的起动,然后根据反应器的运行状况逐步增加进水中的制药厂污水和印染厂污水的比重,直至综合废水的组成达到制药化工废水印染废水生活污水一334的设计要求整个起动过程大约历时60D起动完成后好氧反应器的污泥浓度为45GVSS/L,兼氧反应器的污泥浓度为150GVSS/L2结果与分析21COD去除率图3为兼氧反应器和好氧反应器的水力停留时间HRT影响COD的试验结果结果表明,当兼氧反应器HRT小于3H时,兼氧反应器对废水COD的去除率随HRT的延长而增加但当HRT大于3H时,兼氧反应器的HRT对COD的去除影响不大,HRT3H和5H时的去除率均在44左右,这说明A段中的兼氧微生物对该综合废水中的有机污染物的降解作用已经基本上得到充分发挥,3H是比较适宜的兼氧反应器的水力停留时间HRT同样,对好氧反应器而言,当好氧反应器HRT大于10H时,延长好氧反应器的HRT对废】JIL凸0U0369L2L5L8HRT/H图3兼氧反应器和好氧反应器的水力停留时间HRT与C0D去除率的关系FIG3RELATIONSHIPBPTWEENREMOVALRATEOFCODANDHRTINANOXIC/OXICTANK加如加加第5期沈东升等农村小城镇生活和工业综合污水的达标处理工艺技术研究水COD的去除率影响不大,好氧段COD的去除率可维持在8O左右,HRT10H是比较适宜的好氧反应器的水力停留时间HRT表2为4种试验的工艺流程及其参数组合对试验废水COD的总去除率和出水COD浓度随运行时间的变化规律结果表明,各工艺流程及其参数组合对试验废水的COD去除率随着运行时间的变化不大统计分析结果表明,工艺流程4对试验废水的COD去除率显着高于工艺流程1,2和3,可达到896925,平均在9O4,这可能是由于工艺流程4较好地分配了兼氧反应器的兼氧水解时间和好氧反应器的好氧降解时间,后续的混凝沉淀过程能够较好地发挥保障作用,去除掉部分难生物降解的有机污染物,从而使得出水COD指标在358505MG/L,能够稳定达到小于60MG/L的国家标准虽然工艺流程2和工艺流程4一样都采用了好氧反应器曝气10H,但由于没有后续的混凝沉淀处理单元作进一步的处理,从而使得出水COD浓度达6O92MG/L平均755MG/L左右,COD总去除率810890平均869,无法达到小于60MG/L的国家标准而经工艺流程1和工艺流程3处理后的出水COD分别为8351238MG/L平均1O45MG/L和7651O85MG/L平均869MG/L,二种工艺的COD总去除率分别为7658559/5平均829和7959/5889平均861,都不能达到相应的国家标准,这可能是由于好氧段的水力停留时间HRT较短时,活性污泥有机负荷偏高,同时曝气池氧气消耗过快而导致活性污泥微生物受到抑制,污泥活性下降,好氧反应器的7H曝气的COD去除率仅为7O左右同时由于缺氧而导致了丝状细菌竞争能力增强,从而过量繁殖,污泥整体的密度下降,沉降性能差有机污染物的总量去除减少,出水的水质较差此外,由于工艺流程3采用了较长时间的兼氧水解过程,产生的有机酸大量积累,导致了水体PH值的下降HRT的改变通过改变反应器的容积实现,对后续的絮凝效果产生负面影响,絮凝效果下降,混凝沉淀效果仅1426平均18表24种工艺流程稳定运行过程中出水COD及其去除率TABLE2CODINEFFLUENTANDTHEIRREMOVA1RATESFORFOURSTEADYRUNNINGPROCESSESCOD/MGL一10857988558427653去除率/795886862875889COD/MGL一3585055034955044去除率/92590289689990022NH一N处理效果表3为4种试验的工艺流程及其参数组合对试验废水NH一N的总去除率和出水NH一N浓度随运行时间的变化规律结果表明,四种工艺对试验废水的NH一N去除率都比较高而且随着运行时间的延长,各工艺流程对NH一N去除率均有所增加工艺流程1,2,3和4的出水NH一N浓度分别为225823MG/L平均492MG/L,195130MG/L平均634MG/L,2O12805MG/L平均442MG/L和113108MG/L平均486MG/L其对NH一N的去除率分别从运行初期的635,325,695和425,逐步上升到试验结束时的900,920,925和952,平均去除率分别达到772,711,8OO和774,以工艺流程3和4的NH一N总去除率稍高,但四种工艺对NH一N的去除率的统计差异不显着这可能是由于四种工艺均采用了A/O为主体工艺单元及出水回流的流程,从而使得废水中的NH一N在好氧反应器中转化成NO一N,而NO一N在兼氧反应器中通过反硝化过程转化为N而完全脱离水体,使得污水中总氮得到了较好的去除由于工艺流程2和工艺流程4好氧段HRT延长到10H,好氧池溶解氧DO浓度提高到23MG/L,并且能够维持,污泥絮体迅速形成,活性显着提高特别是生长十分缓慢的硝化细菌也得到了一定程度的生长,相比而言硝化细菌的活性也较高NH一N的生物硝化作用能力增强,稳定运行后期的转化率甚至能够达到9O,去除率随着时间延长而明显地提高,这也表明了由于硝化细菌的生长较为缓慢而引起NH一N的去除效率有相对滞后的现象由表3也可以得出后续的絮凝沉淀虽然对NH一N的去除也有一定的作用,但效果不显着这可能是由于后续的絮凝沉淀仅去除了少部分被污泥吸附的NH一N表34种工艺流程稳定运行过程中出水NH,一N及其去除率TABLE3NH3一NCONTENTSINEFFLUENTANDTHEIRREMOVALRATESFORFOURSTEADYRUNNINGPROCESSESNH3一N/MGL一去除率/DNH3一N/MGL一去除率/23对SS处理效果表4为4种试验的工艺流程及其参数组合对试验废水SS的总去除率和出水SS浓度随运行时间的变化四种试验工艺流程的出水SS浓度分别是465625MG/L平均519MG/I,198485MG/L平均322MG/L,185251MG/L平均220MG/L和农业工程L01LJ6MG/I平均L16MG/L,其对SS的去除率分别为735865平均806,81092平均867,903910平均919和92097O平均938统计分析结果表明,工艺流程3和4对试验废水的SS去除率显着高于工艺流程L和2,这二种工艺流程的出水SS能够达到相应的排放标准要求,平均去除率均在9O9/6以上而工艺流程L和工艺流程2的出水SS很难达标,而且稳定性很差这说明后续的絮凝沉淀处理单元在一定程度上保证了SS的高去除率,使出水SS达标但是工艺流程3由于污水在兼氧段停留时间较长,出水PH降低,导致了好氧活性污泥活性降低,污泥的沉降性能变差,出水中SS去除率不能够保证非常稳定的达标与工艺流程3相比较,工艺流程4兼氧段和好氧段的HRT得到了很好地优化,好氧活性污泥菌群活性提高,污泥的生长状况良好,使得污泥的沉降性能变好,沉淀池中的泥水分离效果很好,出水SS能够稳定达标表44种工艺流程稳定运行过程中出水SS及其去除率TABLE4SSCONTENTSINEFFLUENTANDTHEIRREMOVALRATESFORFOURSTEADYRUNNINGPROCESSES24废水的脱色效果表5为4种试验的工艺流程及其参数组合对试验废水色度的总去除率和出水色度随运行时间的变化结果表明,4种试验工艺流程的色度去除率均在7O以上,分别达到600800平均750,800920平均84,850900平均872和950I00平均970出水的色度明显降低,分别只有4O6O倍平均48倍,I02O倍平均L6倍,2O25倍平均22倍和05倍平均3倍统计分析结果表明工艺流程4的出水色度显着低于工艺流程1,2和3,工艺流程4的色度去除率显着高于工艺流程L,2和3这可能是由于在工艺中引入了兼氧反应器,由于兼氧段的污泥浓度很高达到15G/L,进入兼氧反应器的废水中的发色物质首先被活性很高的污泥吸附,然后利用生物酶兼氧水解,氧化或还原染料分子,破坏其不饱和键及发色基团难降解染料分子及其助剂在兼氧菌的作用下水解,酸化而分解成小分子有机物,接着被好氧菌分解成无机小分子,染料分子通过一系列氧化,还原,水解,化合等生命活动,最终降解成简单无机物或转化为各种营养物及原生质,从而达到了良好的脱色效果此外,后续的混凝沉淀处理单元也对工艺流程4对色度的去除起了保障作用表54种工艺流程稳定运行过程中出水色度及其去除率TABLEJCHROMAVALUESINEFFLUENTANDTHEIRREMOVALRATESFORFOURSTEADYRUNNINGPROCESSES色度/倍250去除率/900850O100色度/倍50去除率/9503结论1水力停留时间HRT在兼氧反应器和好氧反应器之间的分配能非常明显地影响废水处理工艺流程对综合废水的处理效果,因此正确分配兼氧段,好氧段之间的水力停留时间HRT是该类综合污水达标处理设计的关键所在HRT3H是比较适宜的兼氧反应器的水力停留时间HRT,HRT10H是比较适宜的好氧反应器的水力停留时间HRT后续的混凝沉淀处理单元HRT2H是该类废水处理并使各项指标均达到国家排放标准的必须的保障措施2对于以制药化工废水,印染废水及生活污水为主334的农村小城镇综合污水而言,兼氧3H好氧10H絮凝沉淀2H的处理工艺及参数是比较适宜的,它可以使该类综合污水处理后的出水COD达到385O5MG/L,稳定达到小于60MG/L的国家一级排放标准,COD去除率可达到896925,平均在9O4出水NH3一N在113L08MG/L平均486MG/L,稳定达到小于15MG/L的国家一级排放标准,平均去除率774,稳定运行后期的NH一N转化率甚至能够达到9O以上,NH一N去除率随着运行时间的延长而明显地提高出水SS101156MG/L平均6MG/L,稳定达到小于20MG/L的国家一级排放标准,SS的去除率920970平均939,后续的絮凝沉淀处理单元在一定程度上保证了SS的高去除率出水色度只有05倍平均3倍,稳定达到小于5O倍的国家一级排放标准,色度去除率达到9501OO0A平均970各项指标均能够稳定达到国家污水综合排放标准GB89781996中的一级排放标准要求参考文献1何星海,武江津,常丽春,等官厅水库入库水生物接触A/0工艺试验J环境科学,2003,2461251292IBRAHIMAG,HAMODAMF,MOHAMEDAENITROGENTRANSFORMATIONSDURINGAEROBIC/ANOXICSLUDGEDIGESTION第5期沈东升等农村小城镇生活和业综合水的处理工艺技术研究3456_JBIORESTECHNO12002,85147152KORNARSM,LYBERATOSGBIODEGRADABLEFRACTIONOFRGANICARBONESTIMATEDUNDEROXICANDANOXICCONDITIONSTWATRES,2003,3722422247宦ZERCEINAR,CPLESLIEGRADYJRAEROBICANDANOXICBIODEGRADATIONOFBENZOATESTABILITYOFBIODEGRADATIVECADABILITVUNDERENDOGENOUSCONDITIONSJWATRES2001,3510151021ROTTU,MINKEROVERVIEWOFWASTEWATERTREATMENTANDRECYCLINGINTHETEXTILEPROCESSINGINDUSTRYJWARSCITECHL999,4O137144TATJANAT,JANAZKTOXICITYEVALUATIONOFWASTEWATERFROMTHEPHARMACEUTICALINDUSTRYTOAQUATICORGANISMSJWATSCITECH】999,39717673VENKATAMOHANS,CHANDRASHEKARARAON,KRISHNA139PRASADK,ETA1TREATMENTOFCOMP1EXCLLENLICA1WASTEWATERINASEAUENCINGBATCHREACTORSBRWITHFMAEROBICSLISPENTEDGROWTHCONFIGURATIONJPROCESSBIOCHEMISRR2005,4015011508一8一DE1P0ZR,DIEZVORGANICMATTERREMOVALINCOMBINEDAMERB1CAEROBICFIXEDFILMBIOREACTORSJJWATERRESEARCH200337356135689一HE1ERLEMVUILLEMINT,DSPANJ,ETA1BIODEGRADABLEFRACTIONFORGANICCARBONESTIMATEDUNDEROXICANDANOXICCONDITIONSWATERRESEARCH,2003,3722422247R10一KUOCHENGCHEN,JANEYIIWUA,DARJENIIOU,ETA1IECOLORI,ATIONOFTHETEXTILEDYESBYNEWLYISOLATEDBACTERIASTRAINS_JJOURNALOFBIOTECHNOLOGY,2003,101576RPROCESSANDTECHNOLOGYFORTREATINGDOMESTICANDINDUSTRIALCOMPOSITEWASTEWATERINSMALLTOWNFORMEETINGTHEDISCHARGINGSTANDARDSHENDONGSHENGLIUXINWEN,LONGYAN1DEPARTMENTOFENVIRONMENTENGINEERING,ZHEJIANGUNIZERSITY,HANGZHOU310029CHINA2DEPARTMENTOFCHEMICALENGINEERING,NINGBOUNIVERSITYTEEHNOLOGY,NINGBO315016,CHINAABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFTOWNSHIPENTERPRISEANDRURALURBANIZATION,WATERPOLLUTIONOFSMALLTOWN1SGETTINGMOREANDMORESERIOUSINTHEINVESTIGATION,THEDYNAMICSIMULATIONTESTWASEMPLOYEDTOTUDYTHEPROCESSANDMETHODOFTREATINGTHECOMPOSITEWASTEWATERCONTAININGDOMESTICSEWAGEANDCHEMICALINDUSTRYDISCHARGEOFSMALLTOWNTHERESULTSSHOWEDTHATTHECOMBINEDPROCESSINCLUDINGANOXIC/OXICCELLANDFLOCCULATIONSEDIMENTATIONCELLWASSUITABLEFORTHEWASTEWATERTH