PW压力式有机污水处理设备的研究报告.doc

6bcf0fa4a2a237b72fc9518510d83eb6.pdfPage 11 of 11 PW压力式有机污水处理设备的研究报告 摘要 本文就加压生物氧化处理设备的基本原理、研究现状进行了阐述，并就加压生物氧化设备对啤酒废水、屠宰废水的处理中试的结果进行讨论。结果表明：增加生物氧化处理的气相压力是提高处理效果，缩短处理时间的最佳途径。中高浓度有机废水的处理宜采用加压生物氧化的工艺。加压生物氧化处理设备的最佳运行参数为0.31MPa。关键词加压生物氧化 啤酒废水 屠宰废水Abstract The article has a description of pressurized aerobic biological reactor and status quo of research in this area as well as the discussion of the results of such reactor utilized in beer brewing wastewater and slaughterhouse wastewater. We have drawn a conclusion that it is the best way to raise the efficiency and shorten the treating time by raising the pressure of gas-phase . Pressurized aerobic biological reactor is the best process using in middle or high concentration organic sewage. The best conditions of such utilization will take place under the gas phase pressure of 0.31MPa.Key Words pressurized biologic aeration,Beer brewing wastewater, slaughterhouse wastewater.一、 概述 许多工业企业排放污水中含有大量有机污染物，主要有啤酒废水、屠宰废水、制药废水、食品废水、印染废水、化工废水、制糖废水、农药废水等，统称有机废水。根据废水的有机物性质不同，又分为易生化降解废水（如：啤酒废水、屠宰废水、食品废水、制糖废水等）及难生化降解废水（如：制药废水、印染废水、化工废水、农药废水等）。一般以COD/BOD 大于0.5，为易生化降解有机废水，COD/BOD 0.30.5为可生化降解有机废水，COD/BOD小于0.3为难生化降解有机废水。大多难生化降解有机废水可经过专性处理（专性细菌分解）、酸解处理（兼性细菌分解）等将难直接生化处理的有机物分解成易生化处理的小分子有机物，再进行生物降解。 生化处理有机废水通常采用厌氧处理（A）、好氧处理（O）。厌氧处理主要用于预处理，将大分子有机物分解。但处理不彻底，通常仍需进行好氧处理，才能将废水中有机物较为彻底去除，以使处理后废水排入环境水体后，不再耗氧，形成污染。故好氧生化处理是有机废水处理达标已否的重要处理核心工艺。 好氧生化处理工艺利用好氧微生物的异养性特点，对废水充氧，好氧微生物吸收水中有机物及营养物，进行呼吸作用，分解有机物已获取生长的能量，产生CO2、H2O；同时由于微生物的生长，形成生物污泥。通过过滤、沉淀等净水工艺，可将生物污泥去除，从而将有机废水中的耗氧有机物去除。 好氧生化处理有许多不同的处理工艺，如：活性污泥法、生物转盘法、氧化沟法、SBR法、接触氧化法、生物滤池等。大多处理工艺主要针对生活污水（低浓度有机废水），在去除有机物的同时常常由于氮、磷过剩还需处理氮、磷等营养物。而有机废水中含有大量的有机物，其处理目标主要为有机物，废水中所含的氮、磷营养物在好氧生化处理时形成微生物细胞质时常常处于亏负状态，故一般不做考虑。 中高浓度有机废水处理一般采用厌氧预处理、好氧生化处理的联合处理工艺。好氧工艺处理目标主要为有机物。故采用工艺应为高效的生化氧化处理。根据好氧生化的特点，提高处理效率的途径主要有提高氧气的利用率及提高反应器的活性生物量。采用回流污泥、填装填料、截留微生物（MBR）等可有效解决反应器微生物量的问题，而提高氧利用率的最有效的方式为提高气相的压力，使水中溶解氧（DO）增加，氧转移率提高。二、 加压生物氧化工艺理论基础 空气中的氧气被好氧微生物利用的过程可概述如下：1、氧气由气相进入液相：氧气溶解于水中的规律由亨利定律（Henrys Law）描述，即：CDO =KPOCDO：水中溶解氧浓度（DO）mg/LK：氧溶解系数 mg/LkPaPO：气相氧分压 kPa亨利定律表明：水中DO 随气相压力的增加，呈线性增加。即增大压力可提高水中DO浓度，根据生化反应的规律，将增快反应速度。2、氧气在水中的传递：氧气在水中的传递转移同样影响好氧微生物对氧的利用率，DO的浓度梯度为氧转移速率的主要控制因素，即：dc/dt =KC(CS-C)KC：氧总转移系数 l/h-1 C：水中实际DO浓度 mg/L 水中的DO转移率，与DO浓度梯度呈线性正比关系。提高反应器压力，提高DO浓度，同样提高氧的转移速率。 影响微生物氧利用率的因素还有微生物的生物学特性，但影响好氧生化的主要控制因素为水中DO及氧转移速率。上述讨论表明：提高好氧生化反应器的气相压力，可有效提高反应速度、加快对有机污染物的降解效率。三、 加压好氧生化反应器的研究现状 加压好氧生化反应器在国内已得到较广泛的研究，并取得较好效果，兹述如下：1、 处理丁（辛）酯废水的研究：刘新亭（1）对丁（辛）酯废水采用加压生物接触氧化工艺进行处理实验表明：当进水COD为1000012000mg/L，压力为300kPa时，DO大于3mg/L，COD体积负荷可达13.5g/L.d ，COD 去除率为：95.3%。2、 处理啤酒废水的研究：胡金波等（2）对压力接触氧化处理啤酒废水进行了研究，表明：容积负荷为5kgCOD/m3.d、压力为0.350.4MPa，HRT为67h，气水比为20：1，进水COD为1600mg/L，去除率为91%。3、 处理乙醛废水的研究：陈立波等（3）（4）对加压曝气生物反应器（活性污泥法）处理乙醛废水进行研究表明：MLSS=3500-5000mg/L、HRT=8-12h，气水比为20-30：1时，氧利用率为22-23%，动力效率为2.5-4.0kg/kW.h,DO为2-4mg/L 时，进水COD为2000-3000mg/L，出水COD小于80mg/L。占地面积为传统活性污泥法的1/41/3。4、 处理印染废水的研究：黄江丽等（5）采用加压生物氧化法（活性污泥法）处理印染废水进行研究，表明：压力为0.20MPa、HRT为6h，容积负荷为59kg/m3.d，MLSS为5-6.5g/L，进水COD为12002000mg/L，出水COD 小于150mg/L，去除率为80%以上。5、 加压生物反应器氧转移的研究：曹敬华等（6）对压力生物反应器的氧转移效率（EA）及氧转移效率（EP）进行研究表明：EA随压力增加而显著提高，随压力增加提高速率减小；EP在高于临界DO 值后，随压力的增加而增加。加压生物反应器的经济压力为0.250.6MPa。串联使用可明显提高加压反应器的EA、EP。上述的研究表明：提高生物氧化的效率的最有效方式为提高反应器的气相压力。加压生化反应器可大大提高生物氧化的处理效果，是处理有机废水的较佳工艺。四、 PW压力式有机废水处理设备中试准备1、 立项批准：于2003年7月批准。2、 中试设备制作：PW设备参数：20004000，装填组合填料，钢体低压设备。气浮池参数：15002500，。3、 中试设备安装：根据中试工艺流程安装，于2003年8月完成。4、 中试水质：中高浓度有机废水。 （1）、啤酒废水；（2）屠宰废水。五、 中试工艺流程 空压机 污水池 水泵 PW设备 气浮池 出水 PLC控制器 压力传感器六、 中试参数1、 中试规模：50m3/d，即2m3/h，24hr连续运行。2、 中试水质：（1）啤酒废水：COD 为15002800mg/L。 （2）屠宰废水：COD 为18002500mg/L。3、 中试设计参数：（1）HRT=6h；（2）气水比：20：14、 压力参数：根据前期试验结果确定。七、 中试初期实验1、 初期生物培养调试：PW设备注水体积为2/3后，即进行闷曝气。72hr后连续进水，在压力为0.15MPa下试运行，10天后开始中试。2、 压力确定：分别在0.15MPa、0.20MPa、0.25MPa、0.30MPa、0.35MPa 下进行压力选择对啤酒废水进行试验，结果如下：表1PW设备在不同压力下的COD平均去除率试验压力MPa0.150.200.250.300.35COD去除率%5274869396注：每一压力运行一天，每天测试6组。根据试验结果，PW设备最佳运行压力为0.3MPa，考虑昆明海拔，中试取0.31MPa。八、中试结果1、啤酒废水处理结果：对某啤酒厂废水进行处理试验，于2003年8月10-23经过两周的连续运行，并进行测试，得出结果如下表。表2PW设备0.31MPa 啤酒废水处理运行效果表日期原废水（mg/L）处理出水（mg/L）CODCrBOD5SSCODCrBOD5SS10/820541430358124253611/818961321297101284412/82107144728978262813/82231128933483274714/82459144337679233915/82314160732970273816/82158135636771244317/82279140232769263718/82571139835466253119/81989107230467294020/82401133738965313921/82677156932468282822/82591148735169253323/821401442331662734平均值2276.211400337.8676.8626.536.93去除率%96.798.189.3 3、 屠宰废水处理结果：对某屠宰厂废水进行处理试验，于2003年9月7-20日连续运行并测试，结果如下：表3PW设备0.31MPa屠宰废水处理运行效果表日期原废水（mg/L）处理出水（mg/L）CODCrBOD5SSCODCrBOD5SS7/92310132942122951488/92108101738921049409/922131229377243535110/919941077359230445611/920891172328251394412/921221163365220404713/920761098348233424914/921811027365229414215/925021148334231384016/921071079319237373917/922461013298240364418/921341056367231394319/922581063398239354520/9218710144012283849平均值2180.51106.07362.07232.2141.5745.5去除率%89.396.287.4八、 中试结果讨论1、 啤酒废水处理：（1） 啤酒废水中的有机物主要为糖类化合物，为易生化处理有机废水，其处理产物为CO2。（2） 啤酒废水处理适合采用压力生化处理工艺，除了出水基本能达到排放标准。实际运用时，应加强末端净水的处理。2、 屠宰废水处理：（1） 屠宰废水中有机物主要有糖类、蛋白质、脂肪等物质，较为复杂，单纯采用好氧生化法处理尚不能达标。实际运行时应采用厌氧-酸解-好氧的处理工艺。（2） 屠宰废水处理的好氧工艺采用加压工艺，可大大提高处理效果，缩短处理时间。九、结论1、采用加压生化处理工艺，可以大大提高生物氧化效率。2、加压生化处理可缩短生化反应时间，为常压设备的1/21/3，从而减少占地。3、 云南省内加压生化运行压力宜为0.31MPa。4、 PW设备不需设曝气头等装置，可降低运行维修率。5、 PW设备本身就是气溶水罐，故净水设备宜采用气浮池。6、 加压生化设备适用于中、高浓度有机废水。十、 市场化问题1、 鉴于有机废水情况各异，PW设备不能实现系列化，应根据具体工程进行设计。2、 由于PW设备运行控制条件为压力，可实现全自动化。3、 PW设备处理出水可达国家综合污水排放标准GB89781996，II类污染物，一级标准。加强末端净水，可实现中水回用。4、 根据市场需求