（环境工程专业论文）“abr电解”工艺处理生活污水的试验及能耗研究.pdf

西交建筑科技犬学硕士论文 i i i “a b r + 墩解”工艺处理生活污承的试验及畿耗研究 专韭名称；雾l = 境工程 硕士生：金炎龙 攒导教疼：金毒庭教授 摘要 浮瘩处理厂基本上采用了好氧工艺，它们普遍具肖能耗高、污泥产量大、构筑 物多、投资大等缺点。基于这然问题，环保科学家们一直致力予母找低耗嵩效的替 我工艺，虽然近年聚聚禹了a b 、a 2 0 、s b r 、骧气生物滤邀等王艺兵，餐宪秘莠不 能解决其中能耗最大的曝气问题，而以厌瓴生物处理为核心的污水处理工艺能够从 根本上解决这令闻题。 巅效厌氧反应嚣a b r 处联生活污永粥水氨氮浓发过高，采麓电解法降辫a b r 出水氨氮。通过试验研究及具体的能耗分析，我们可以清楚地了解这种工艺可行与 否。磅突缝暴麴下： 1 a b r 处理生活污水具有很好的处理效果，在h r t 大于等于5 h 的情况下，c o d 去除率平均达到了8 5 左签，去除效栗良好。 2 试验过程串的产气率有缀欠韵交纯，在h r t 为1 6 - - - 5 h 辩，甲烷的产率在 0 3 0 1 l c h d g c o d m - - 4 ) 1 6 9l c h 以c o d 。钾e 之阀。 3 。及氧燕物处理黛溪污承翼重，零覆没毒越堍j 童予酸位蠡冬媾嚣，玺溪污泰孛煞碱凄能 、 够充分满足厌氧生物处理的需要。 4 厌氧生物处理生活污水产生的沼气能够产生巨大的缀济效益，姆处理l 方水可回 彀麓蹙0 o s 2 3 o 1 4 7 k w h 静电能。 5 电解作为厌氧生物处理生活污水的后处理工艺耗能巨大，以至予完全抵消厌氧生 物鲶璎工艺翡繁越效果。程萦e 纯镶投热爨蔻5 9 色，邀滚蔑2 a 戆条舞歹，惑净耗 能为4 6 8 k w h ) k g n f l 4 + - n ( o 8 6 4 k w h ，m 3 污水) 。 关键词：生活污水a b r b p b c 能耗 西安建筑科技大学硕士论文 ! ! ! ! ! ! ! 寰i l li l l l l l l l l i 目耸 r e s e a r c ho nt h et r i a la n d e n e r g yc o n s u m p t i o no f a b r + b p b c t r e a t i n gd o m e s t i cw a s t e w a t e r s p e c i a l t y ：e n v i r o n m e n t s t u d e n t ：j i ny a n l o n g t u t o r ：p r o f j i nq i t i n g a b s t r a c t a e r o b i cp r o c e s s e sa r ea l m o s te m p l o y e db ya l lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t si nc h i n a , b u tt h e yh a v es e v e r a ld i s a d v a n t a g e ss u c ha sh i g he n e r g yc o n s u m p t i o n 、m u c he x c e s s s l u d g e ，m a n yb u i l d i n g s 、l a r g ec o s t d u et ot h e s ed i s a d v a n t a g e s ，e n v i r o n m e n ts c i e n t i s t s h a v eb e e ne x p l o r i n gal o wc o s ta n d h i g he f f i c i e n ts u b s t i t u t a b l ep r o c e s s 。a l t h o u g hi nr e c e n t y e a r ss e v e r a lp r o c e s s e s , s u c ha sa b 、a 2 0 、s b r a n db a f , h a v eb e e n a p p l i e d , t h e yd o n t c o m p l e t e l ys o l v et h ep r o b l e mo ft h eh i g h e s te n e r g yg o l q u l n p t i o ni nb l a s t i n g ，i nc o n t r a s t c e n t e r e da n a e r o b i cw a s t e w a t e rt r e a t m e n t p r o c e s sc a n s o l v et h ep r o b l e mt h o r o u g h l y d o m e s t i cw a s t e w a t e rt r e a t e db ye f f i c i e n ta b rh a sh i g hc o n c e n t r a t i o na m m o n i a , a n d b p b cw a sa p p l i e dt oo x i d ea m m o n i a t h r o u g ht h er e s e a r c ha n de v a l u a t i o no fe n e r g y c o n s u m p t i o n , c o n c l u s i o nc a l lb em a d et h a tt h ep r o c e s se c o n o m i c a l l y $ u g c c s st oi x e 盈t d o m e s t i c w a s t e w a t e r o r n o t s o m e c o n c l u s i o n s w e r e s h o w e d a s f o l l o w i n g ： 1 a b r 蚍a t i n gd o m e s t i cw a s t e w a t o rc a na c h i e v ev e r yg o o de f f e c t , w h e nh r te q u a lt o o ri sm o r et h a n5 h ，t h ea v e r a g ec o dr e m o v a lr a t ea m o u n tt oa b o u t8 5 ， 2 w h e n 瓣i sb e t w e e n1 6 协5 kt h ep r o d u c t i o nr a t eo fm e t h a n ei sb e f f w e e l l 0 3 0 1 0 1 6 9l c h d g c o d ，。m 3 t h ea l k a l i n i t yi nd o m e s t i cw a s t c w a t e ri ss u f f i c i e n t , w h i c hc a n 菇l e e t h en e e do f a n a e r o b i ct r e a t m e n tp r o c e s s 4 a n a e r o b i ct r e a t m e n tc a np r o d u c el a r g ea m o u n to fm e t h a n e ，w h i c hp r o d u c eh u g e e c o n o m i cb e n e f i tt h a to 0 8 2 3 0 + 1 4 7 k w hi sr e c l a i m e dw h e nl m 3 w a s t c w a t e ri st r e a t e d t h r o u g ha b rp r o c e s s 5 b p b ca sp o s t - t r e a t m e n to f a b rc 0 1 量t u n l gl o t so f e n e r g ys oa 8t oi tc a nc o u n t e r a c tt h e a d v a n t a g eo fe n e r g yc o n s e r v a t i o no fa n a e r o b i cp r o c e s s w h e n5 9 l $ o d i b i nc h l o r i d e w a sa d d e d 幻w a s e w a t e ra n de l e c t r i c a lc u r r e n ti s2 a ，g e n e r a ln e te n e r g yc o n s u m p t i o n i s4 6 8 k w h k g n t h + - n ( o 8 6 4k w h m 3 w a s t e w a t e r ) k e y w o r d ：d o m e s t i cw a s t c w a t c r a b rb p b c e n e r g yc o n s u m p t i o n n l 声明 x 9 7 0 6 7 4 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在母师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其纯 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切耀关责任。 论文作者签名：舍系矗 关于论文使用授权的说明 疆期：勘，六2 。疆期：扣移，b ，t 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布 论文的全郝或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复利手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后成遵守此规定) 论文作者签名：舍綮畦导师签名： 液：请将此页附在论文首页。 伤艇 6 jgt2 西安建筑科技大擎硕士论文 1 1 生溪污本的治灌狡况 1 绪论 根据阑民经济和社会发展“九赢”计划和2 0 1 0 年远景规划目标纲要的要求，到 2 0 1 0 年蠛帮污承楚瑾挚要这鬓5 0 滋t - ，嚣2 0 0 4 年藏带象活污永鲶溪率( 不包凝城 镇) 仅为3 2 3 。根据2 0 0 4 年中黼环境状况公报，2 0 0 4 馨工业废水在总污染废水中 的比重由1 9 9 0 年的7 0 3 减少至4 5 8 ，丽粥期生活污承在总污染废水中的比麓由 2 9 7 增热弱2 0 0 0 年匏5 4 。2 。穰摇1 9 9 0 - , 2 0 0 4 年串鹫环境状况公报得出我莺污承 排放状况如表1 1 ，在排放的c o d 和n h 4 + n 的排放总量中，生活污水的排放量朔所 占的比重均有所提高，1 9 9 8 年生灏污水摊放的c o d 畲爨为6 9 3 。0 万睫，所占的比重 为4 6 2 2 0 0 1 年垒活污承 敖静c o d 与n i 矿- n 含爨分剃为7 9 9 。0 万堍帮8 3 。9 万 吨，所占比重分别为5 6 8 和6 7 o ；而在2 0 0 4 年生活汾水排放的c o d 与n i t i + n 禽量分别必8 2 9 5 万吨秘9 0 8 万吨，所占比黧分别为6 1 。9 莆t i6 8 3 。2 0 0 4 年屯大 承系( 长滋、黄河、豫汪、淮河、辽潺、松藏江、海溺) 的4 t 2 个求质整浏中，发 现主要污染指标为氨氮、五日生化需氧量、商锰酸盐指数和石油类。其中氨氮的全 年排放量为1 3 3 0 万吨，其中工渡接放量为4 2 。2 万吨，娥活捧放量必9 0 8 万噫。生 活污承豹溜染己越来懑重，城市生活污承处溅豹任务艰甄，任重遵远。 我国最早处理城市污水主要鼹利用城市周边的低矮漶地、池塘，废河道、沼泽 地等横热修正或匿堤娩埂，建成稳定塘，对城帑污水进稃稳定处理。随着城枣污染 的勰副，我嚣的第一庶大型污水簸理厂天津纪庄予涎水处理厂猩1 9 8 2 年破土动 工，1 9 8 4 年正式投产使用，从而拉开了城市污水处理厂在我国大规模建设的序雅。 据统计1 9 9 0 年我晷建蠢鲍大型浮水处理厂为8 0 座，到2 0 0 0 年我藿墨建成污承处理 厂4 2 7 彦n 铆。但这些污水楚理厂都位于大、巾型城市中，对予一些城镇、风景鬣、 独立的小酝则很少有浠水处理设施。 我国8 0 年代以懿建设戆城市污瘩处理厂大部分采熙鼹逶曝气法溪往污泥娥瑗工 艺，由于 袤工艺主要驭去除b o d 和s s 为主翳蟊标，对氮磷的去豫率菲常低。为了 适应水环蠛及排放要求，一些污水处理厂正猩进行改造，增加或强化脱氮和除磷功 髭。a b 滚、氧化诲王芑、多耱类型戆s b rt 艺穗缝鬟乎我国豹嚣零处理瑗譬审。 从国情出发，我国城市生活污水处理发展趋势；中小城镇污水污染岛治理问题开始 受到重视，氮、磷营养物质的去除仍为重点，节能降耗将成为以后污水处理的一个 方囊。 西安建筑科技大学颁士论文 表1 1 污水摊放状况统计( 单位均为万吨) 1 2目前生活污承处理能耗状况 投攥黧家“卡美”诊翅移建设秘、嚣家联保总是秘辩技部零发兹城市污疼懋理 及污染防治技术政策的要求，到2 0 1 0 年设市城市污水处理率应迭6 0 ，由此预测 到2 0 1 0 年，我国城市污水处理厂将以超常规的建设速度发展，预计将增加污水处理 魅力7 5 0 0 - 9 0 0 0 万毽3 愆，鬟蒙建城枣集孛污零憝理厂1 5 0 0 余痤。 污水处理是能源密集型的综食技术。污水处理的能耗与所处理的污水水量、水 质、处理方法、处理程度及操作运转方式有关。概括而寄，用于污水处理的能源大 多耗费予袋些主要污染耱熬楚毽，茏蓑起有裁耪戆稳定稼、无害纯。污承楚毽豹施 耗可按用途划分为直接能耗和闻接能耗。直接能耗定义为污水处理正艺过程现场消 耗的能源，如电能、霹油能源消耗；而间接熊耗指生产处理过程所用的原料、建筑 糖辩等弱能源，懿骜张在楚理甍弼、基建钫祷串赘能滚溺绥髓耗瓣无确凌豹统谤 资料和具体的能量表达形式而难予计量。城市污水处理厂的直接能耗中电耗约占 6 0 - 9 0 , 1 9 9 6 年我嚣全国发电爨为1 0 7 6 4 3 亿k w h ，则2 0 0 0 年我鞠城市污水处理 耗电重穗满于该发嘏爨豹0 1 7 - 0 1 9 ；2 0 1 0 年耗魄燕将占1 9 9 6 年发电爨的 o 3 5 - 0 3 9 ，即2 0 0 0 年耗电量的翻番。如电价按2 0 0 0 年o 5 0f r k w h 计，则2 0 0 0 每国家失城零污承处爨厂毫毙费将幢窭9 ，2 - 1 0 2 亿元，终轰露裳城穆污永处理基建授 2 西安建筑科技大学硕士论文 i,i l l l l l l i ! g 资的6 0 - 6 8 ；2 0 1 0 年将付出1 9 o 2 0 。8 亿强，约占同期城市污水处理基建投浚的 l o 。2 一1 1 2 。 在对北京、上海，桂林、太原等地的污水厂运转成本进行过数据统计l r n ，中小 型二级污承处理厂( 滔戆污澹法，残模鸯1 0 3 5 万n 产，国的惫悲费( 誉诗然糕费) ，入 工费，基建费鹩百分院平均值分羽为4 3 5 ( 3 7 9 5 8 1 ) 、1 9 。7 ( 9 8 - 3 6 5 ) 和3 6 8 ( 2 5 6 - 4 4 4 ) 。高旭1 1 8 】在对重庆、山东的污水处理厂进行费用分析时发 瑷，毫费簌金厂运零赞( 苓诗辑避) 孛蘑占致爨梵2 8 0 - 5 4 。可豁燕定，我嚣孛参 型污水妊溅厂能量费占总费用的比例较大。戳此对我国城市污水处瑷厂的节能降耗 研究十分爨臻 1 3 生活污水生物处理的低耗高效研究 藿家溅簧求骧枣浮窳集孛楚臻率近簿l 这戮2 0 ，鬟魏鬟要建浚大萋戆辕枣污零 处理厂，而目前我国城市建设资金远不能满足这方面的需求。解决资金的途径之一 是采用新的处理工艺秘技术以降低工程造价节约资金。此外，为保谖城市污水处理 厂有效运绍，降低污农厂的运行赞用也是十分踅要的内容。 在能源匮乏的今灭，开展低耗高效的城市生活污水处理工艺研究就显得相当重 要。我国在遮方瑟魏臻究主要集牵在戳下豆今穷瑟：1 露爨建熬城枣囊溪污东处灌厂 进行改进，以达至0 最优化利用i 坶】；2 对未建的城市生活污水处理厂采用高效低耗的好 氧工艺，从源头上实现赢效低耗啪1 ；3 开发以厌氧生物处爨为核心的城市生活污冰处 理的薪工笼【2 1 ，跌报零上改变活後污泥法高缝耗的缺陷b 7 j 。 1 3 。1 对融建的生活褥永处理厂避行改进 ( 1 ) 污水提升 污水提升的电耗般占全场电耗的1 0 n o - 2 0 ，是污水厂的节能霪点。提升泵的 蒂麓蓄寒缴获设谵入警，送露节麓设诤；毫运行麓污拳楚理厂仍戆j 鬏过魏强管理或 更换部分设备进行节能。， 具俸i 墩过以下方式实施： & 精确计算承关援失，合理确定泵扬程。霹蘸在我凿，进行污承处理厂设计时， 水头损失估算普遍偏离，导致最终的泵扬程偏高。在日本一般污水厂总水位差仅2 米，两在我国污本处瑗厂黪总东僚差则为4 ，5 6 米。可采驭鞋下接藏辫低泵扬毽，蓉 西安建筑科技大学硕士论文 糕姥兰詈孽詈詈詈- 趟燃鼎! 曼! 鼍詈邕i i i i i i i i i i i i i l i h l l i _ 鼍 体布置紧凑，连接管路要短面童，改 淹没瑕为淹没堰，尽量使更多的池子连残一 起，尽量减少承头损失。 b 改交流量调节方式，合理设计泵的组合。污水处理厂的流量往弦随时间、溪节 蠢穰大鲍交像，盎拜果按曩薪通行懿潋最大流鬃撂务选泵秽泵运行戆依据，那么浆的 金速运行酊闯将不超过总运行时间的1 0 ，火部分时闻郡无法高效运转造成浪赞。 对于此类问题，常见的处理办法有两大类吲；一类怒改变管路的特性曲线，可 袋露入墨繁滚秘旁鼹鼷滚；另一耱楚改变泵豹特莲夔线。嚣藏，晷终丈型污窳娥瑾 厂流行的选浆方式为转速加台数的方式，定遥泵的选择按平均流量选择，保证定速 泵的高效运转并满足基本流量的需求；调速浆变速运转以适应流量的变化，流爨出 瑗较大浚确瓣戳耀减遴转台数终为馨兖。 ( 2 ) 曝气节能 鼓风曝气系统电糍一般占全厂电耗的4 0 * ”- 5 0 ，是众厂节能的关键。最根本的 警麓疆燕菰是减奎最羹，嚣减套熬爨磐缓提麓扩散装置效率，降低浮淀对氧熬鬟寐。 具体可以通过以下措施实施： 乱改进扩散装置的布置方式，并采用微孔曝气方式。传统的曝气池，曝气綮是 攀透毒霆影筠z 旋漉，避去谈秀这耱方式有翻爹铩持囊茏擦流，另羚掰孩减，j 、风爨， 但经过多年实践与研究发现，这种方式不如全面曝气效果好。全面曝气可使整个池 内均匀产生小旋涡，形成局部混合，同时可将小气泡吸至l 3 到2 3 深处，提离充餐 效率。锾我曝气器可敬减夺气泡必寸，增大袭覆积，因褥转移速度黼，节约风鬃。 天津东郊污水厂和纪成子污水厂均采用微孔全蕊曝气，比穷孔管节电2 0 以上。英 国有报道采用微孔曝气每去除l k g b o d 可节约风量2 5 ，毫力1 8 。美国对一丈燃 老式穿孔曝气进行了改造，发现效果显著。 b 控制风量节能。选择风机时，都要在计算需气量基础上加上一个足够大的安全 系数，以满足最大受耪黠静嚣要。赝鞋在舀霉受楚下一般都要逶当减奎风量，受凌低 对更应如此，这不仅楚节能的需簧，也是防止过曝气，保诞处理效果的要求。丽进行 风量控制是曝气系统效果最显著的节能方法。据e p a 对荑图1 2 个处遐设施的调凌结 祭显示，黻d o 纛撵籍；控澍最羹瓣霉苇龟3 3 。基本磐缀遂d o 狻潮嚣量霹第毫 1 0 0 一3 0 ：天津东郊瀚水处理厂浆用溶解氧p l c 自动控制风量，可节省气量1 0 。 1 3 2 霹黪建生活浮零憝毽厂罴怒寒效骚嚣熬努氧工艺 近年泉，国家和地方政府非常重视污水处理事业，藏以前所未有的速度推进城 枣污承处壤芝程豹建设，骞数吾痰污拳韪理厂东在工程浚诗秘建设孛，强谤蘩2 0 1 0 4 西安建筑科技大学硕士论文 i i i i l l l l 鲁i i , i ! 曼 颦我国要掰建污求处理厂1 0 0 0 余蹙，颡计污零处理厂的投资将达1 8 0 0 多钇元l 糯。 我国豹污窳簸瑾厂正驭雨后誊笋般德出现，犬爨的污求斑理厂弓 迸潮外先迸静海水 处理技术，达使得我们从中吸收了不少先进的理念和技术。尚未建造的城市生滔污 水处理厂置芑选择基本遵循经济繁戆，成熬可靠、管理秀便匏捂撂。在遥些年，我 斑引进的浮农处理厂静王艺有a b 法工艺、a 2 o 工艺、教受的s b r 炎工艺，生物曝 气过滤工艺、u n i t a n kt 艺、氧化沟工艺等。 a b 法工艺的a 段袅甥吸附佟瘸可以去除犬部分懿努枧污染彩爱，将产生大爨靛 离浓度的溺经污泥；b 段b o d 受蔼较低缀难受担得起生物硝亿所需辫的碳源，起着 对处理生物处理出水搬关的作用。此外，必须设置一个厌氧污泥消化池处理过缀的 污淀。经避a 段的吸辫，污承孛的有援匏浓续遘螽在经逡获氧消像产生沼气霹皴莛 到节能的效果。 a 2 o 置艺历史较长，工艺稳窳可靠，积累了大量的设计和运行经验，经过精心 控制秘调苓貔够达到良好翦爨承效暴。a d o 袈绫内蔫要嚣套器漉系绫，茏箕肉鞠漉 系统的回流比例通常嵩达2 0 0 - 3 0 0 或以上，蜀外a 2 o 需要较多的雄体构筑物。这 些将增加a 2 o 工艺的糕建投资费用和运行费用。， s b r 类王艺早在2 0 堂纪拐裁蠢人应雳，囊人工警爨困难窝繁骥漾能拦广。s b r 正艺集避水、曝气、沉淀、滗永、闲置功能禚一个池子中完成。一般有至少两个池 予构成一组，各池的工作状态轮流转换。该王艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上 熬分毒改成辩怒上戆分瘩，形成铬锤霉集约构筑耱，黪裂予实凌紧凑静模块纯鑫 置，最大揽点是节省占地。由予浮泥回流量较少还能节省都分能耗。 生物曝气过滤工艺采用一个生物过滤池，内设特制的微生物生长必须的颗粮性 凄辩。垄物过滤工艺藩来只是生黪处毽塞承遴一步懿磷豫工艺，瑗凌毫舞始痰掰予 一些污水处理厂对原污水进行生化、硝化和反硝化生物曝气过滤忑艺布置十分紧 凑、占地颟积仅为常规工艺的十分之。滤池中的滤料上生物膜有定的厚度，所 以对溶解氧豹嚣袭较慈，要操撩程4 m g l l 竣羔，大邦分壤瀛下隽惫帮篷，在一定程 度上增加了能耗。 u n i t a n kt 艺采用矩形池的形式，不需另设沉淀池，故布置紧凑、节省占地、 簿羝慧拳撼差苇雀挺舞笺耗。堡运行过程孛龛毽瑗污淀濠失聚蒙，巍婷老囊芬瓣龙 为严重。另外，第一、三格间歇侔为沉淀池遗成一半曝气设备的闲鬣，该工艺管道 系统布置较为复杂，且霈要大量的电动阀门，因而造成一次性设备投资增加。 氧毙浚王艺震予添健污毳法瓣一静，瑗零辩溪牲污溅溃台滚在环形懿瀑气渠道 内不断循环流动，也有人称之为髑环曝气池。自从6 0 举代投入使用以来，经过几 十年的实践和发展，该技术在各种形式的活投污泥法中占据了重要的地位，被评价 为楚瑾效条霉靠，基建费瘸甄、运露费霆誉瓣污隶生麓簸淫方法。畿纯海在低受蘅 西安建筑科技大学该士论文 下运行，冀处理效果较其他处理方法豫定，毽具有较大的蠢地面积。 不难嚣出，待建瀚污水处理，通过减少构筑物、降低占遗面积、提高氧气利用 率、部分回收生物潜能的方式来达到低耗高效的目标。 1 3 , 3 嚣发淤沃氧垒纺憝：鼙隽菝心豹生活污承处理蓊芏雹 基于锻性污泥法的能耗高、污泥产量大臌处理难等间题，环保辩学家们一嶷致 力予寻我强耗蹇效熬替代工艺。鑫麸1 8 6 0 每，法国入l o u i sh m o u r a s 把篱荔沉淀洼 作为生活污水处理构筑物使用以来，人们就没有停止对厌氯生物处理技术的关淀。 1 8 9 0 年，w d s c o t - t o m o n e r i e f f 在英格兰建立了一个初步舆有上流式厌氧污泥庶殿应 器及沃氧嚣涵特缝黪缀合演诬洼。1 8 9 5 年，焚嚣天d o n a l dc a m e r o n 发甓了位粪漶。 随后人类歼始较大规模地应用厌氧消化过程来处理城市浮水( 如化粪池、双层沉淀 池等) 和剩余污泥( 如器种原氧消化池等) ，毽这些工艺其有长的h r t 、低的处理效 率、短熬s r t 、滚凳豹气臻等，矗来获得长是豹发展；窟弱1 9 6 9 年j c y o u n g 帮 e l m e c a r t y 开发了厌氯滤床以及1 9 7 4 年荷兰的g l e t t i n g a 等人在厌瓴滤池的基础上 成功的研制了上流式联氧污泥床发废器( u a s b 反应器) ，它们通过生物固定化灼途 径成功遗瓣决了好氧鼍芝离受蓿率豹两个蔽潮因素：荮鲺反应沲孛畿气转递以及二 次沉淀池中生物体浓缩通量的限制。从此，状氧生物处联在工业废水处理方面虢得 了广泛的威用。 在第a 届罾舔茨氧消纯大会七，沃氧生物法处理城镳生活污承得戮了认可。 v e r s t r a e t e 等人在第八阙国际厌氧会议上提出嫩活污水的厌氧生物处理为厌氧技术研 究的薪领域。著名的获氧涔优专家g l e t t i n g a 教授f 2 l j 断言；厌氧生物技零如果有会遥 豹螽楚理方法褶配合，可孩成为分散经生潘浮尔处理弱狻憩手段。邋一模式较传统 的集中处理方法更具有可持续性和生命力，藏逐步被各国所接受。 近些零来人们在遽方嚣终了举少试验磺究，有的试簸成果已鼹乎生产实黢巾。 羁兹，获鬣滂纯技术麓予生活污水处理主要肖两条途径：条是采粥厌氧酸化( 水 解) 好氧处理技术；目前，该系统已被用于北京市密云县大兴瑟等地处理城市 废水另一螽途径是裁用厌氧技术先圭的处瓒流程。“厌袋+ 蓐处理”处理城镇生溪污 承的模式猩我国还憝予实验研究阶段 2 4 1 ，已露单位开始中闯性生产蜜验溯阁咎锷在 国外，一些国家已有u a s b 系统处理城镇生活污水的成功运行经验。t 9 8 3 年，犄兰 豹w a g e n i n g e a 农韭丈学嘲在哥馀鲢：亚建造了一痉示范投涎水处理孛试系绕，5 每半 豹运行绣聚汪弱沃氧技术用予处理城镇生活污承是可行的，进而改嶷了人们对城镇 生活污水处理的认识。在9 0 年代初，哥伦比溉的c a l i 地区建成了世界上第一靡大 援模处理城镶生活污承戆u a s b 系统。哥舱魄耍久在毙蒸疆上拜发? 鑫主设谤豹缝 6 疆安建筑科技大学硕士论文 会型推流式厌氧反应器( 1 渔p 反廒器) 经过小试和中试，分别与1 9 9 2 年和1 9 9 7 年 建立了两壤处理能力装为2 1 0 0 0 入生活污永鹩r a p 处理装置。在琶鞭韵母拉那蛾区 建立了几十个小型u a s b 系统，其总处理能力相当于1 0 0 万人口的缴活废水量，巴 疆圣保罗地区也建立了u a s b 处璎污水的示戴厂。根据德灏g t z 鲍统谤，1 9 9 3 馨巴 西己建成1 4 套大、串联获氧玺秘处理城市生活污永系统。印度k a n p u r 建立了巾等 规模的u a s b 废水厂，其处理工业和生活污水的混合物的能力约为3 5 0 0 0 m 3 d 。印度 m i z r a p u r 也建有与k a n p u r 类似的处理城镇生活污东鲍u a s b 系统，疆蘸哥扶1 9 8 7 年建成第一瘫厌氧生物处理装置以来，到1 9 9 6 年用于处瑷城市生活污永豹装置肖3 4 项。并于1 9 9 4 年投入运行的总容积为8 3 7 0 0 m 3 的厌氧生物处理生活污水工程，送套 王程系统遮褥状况良好，并计划在1 9 9 7 年将总渣容扩大剃1 3 3 9 2 0 m 3 。另外，程气温 较低的埃及、突尾新、德萄牙、意太幂j 、日零等国也都肖厌氧生物处理装置在建造 或运行。 1 4 生活污永翦获氧生物处邂 1 4 。1 厌氧反应器静发疑 以传统厌氧消化池为代表的早期厌氧消化工艺被称为第一代厌氧消化工艺。其 最大的缺黢足没有傲到避承移反疲器中生物秘群匏充分接魅；其次，系统内没蠢足 够的微生物，特鄹是译烷微生物。由于厌氧微生物生长缓慢，世代时间长，使微生 物在消化祭统中保持足够长的停留时间是厌氧消化工艺成功的关键。为此，在七十 冬代束人嬲成功的开发了冬秘颞擞厌氧工艺。它髑躲一令焚霭特点怒癣匿镩铸熬赡 闯与永力停留对间稻分离。其固体停留时间可以长达上褂天，永力佟留时闻从过去 的几天或几十人可以缩短到几小时戚几天。例如：厌氧滤池( a d 、上流式厌氧污泥 床反应器( u a s b ) 、厌氨接簸膜膨胀康反应嚣( a a f e b ) 耪茨氧流毒l ：臻( a f b ) 等。这一 系列的厌氧反应器被称为第二代淡氧反应器。为使厌氧艇应器中进水和污泥之阔的 接触更加充分，导致了第三代厌氧反应器的开发和应用。荷兰w a g e n i n g e n 农业大学 避霉了关予厌氧颗粒浮渥膨胀庆o ! o s b ) 反应爨熬黟 究。e g s b 反应器实际上楚浚遴 的u a s b 反应器，运行中维持离盼上升流速( 6 - - 1 2 m h ) ，保证了进水与污泥颗粒 的充分接触。因而，e g s b 工艺特别适用于低温和浓度相对低的污水厌氧折流板反 应爨工艺骜先壹美嚣鳃酗o ( 勉锣等在蕙绥纂二鼗厌襞爱应器薤瑗z 艺特轰鬃，在 s m p a 理论基础上开发的一种新型高效厌氧擞物处理工麓。1 9 8 5 颦，b a e h m a n n 2 9 1 等人通过研究，表明了该处理工慧在处理中、低浓度工业有机废水方面的可行蚀和 霹靠牲。 ” 西安建筑科技大学硕士论文 1 4 2 厌氧熊物处理璧泼污拳研宠状况 以好氧活性污泥法为主的城币污水处理技术，污染物去除率高，但占地面积大、 蒸建投资及逶行费焉裹，致使许多污水处理厂难以筹资兴建或鼠运纷壤本高蔼鼹班 维持运转。箍厌氧生物缝理援术驻其能耗低、污泥产量痧，又可回收沼气丽成为国 内外普遍关注的节能浮水处理技术，在工业简浓度有机废水处理中得到了日益广泛 的应爆。农生活污水的处理领域，也弓l 来了越来越多豹磺究者的注意。在t 9 9 7 馨躬 第八届营簖获氧会议上v e r s t r a e t e t 2 玎等入把生活污水处瑷作为厌氧擞物处理的新颁 域。因而，低浓度生活污水厌氧生物处理也就成为了人们关心的新领域。 ( 1 ) 国内黝研究 目前，龋内学者对厌氧工艺她理生活污水的研究还处于试验是探索与中试研究 阶段。尤其常温下厌氧生物处理生活污水的研究较为集中，并取得了良好的效果。 郭嶷磊等粥褒臻u a s b 爱痤器憝璞援糕浓度叟浚污农( 入誓聚裁c o dq 隽1 6 8 r a g l ) 研究，在停鼹时间t r m - - - 5 3 3h 时，c o d c r 的去陈率为5 7 2 1 ，b o d s 去除率为6 9 3 2 。并且反成器中已形成一定数量沉降性能良好的颗粒污泥，还发现良好的颗粒浮泥 霹戳大大撵莛u a s b 瓣瓣低瀣泞斑裁力。舞裁这等斟瓷瓣茨氧簿滚焱悬浮壤瓣臻蔽 处理生活污水时发现，悬浮填料对s s 的过滤、粘附、降解作用而达到很好的去除效 果，s s 的平均去除率为“。童静瞄】使用总容积为6 5m 3 的u a s b 反应器处理矿 嚣靛生活浮本戆孛试，发瑰零力受薅对反应嚣耱性嶷影灏缳太，当h r t 秀6 h 瓣， 污泥床将会发生膨胀，h r t 的延长将会使得上升流速降低，污泥膨胀终止。经：i 建3 8 周的运行磁，保留的污泥量约为3 8k g t s s m 3 ，处理效果理想，污水排放达到污水 缘会撵藏褥准。庆襞套秘建毽戆费躅汉是努裁楚理豹l 妗，萎霹激繁省囊当鲎麴动 力资源，舆有很强的带能效果。胡启春等 3 2 1 谯用斜板上流式厌氧污泥床工艺，并进 行生产规模装置验证试验，系统的总容积为6 4 1 0 ，有效池容5 9 5 0 m 3 ，水力停鳃时 阕h r t 为2 8 d ，塞动遨孬学年嚣，缛了承嚣簸溅分橱。c o d ，b o d 鞫s s 去豫搴分 别为7 2 9 络刁4 ，2 , 7 3 0 0 * - 8 4 8 和8 9 2 予扣8 9 5 。出水主要指标除b o d 德略 岗之外，c o d ，s s 及盥生指标均满足了0 8 9 7 8 - 9 6 综合汾水排放标准二级标准移 粪霞瑟努纯翌玺羲罐要求。采裰华等p 3 後麓“获氧滤溉+ 蔻氧澹魏”茨氧生纺楚 理装置( 1 0 0 m 3 d ) 处理原杭州大学义鸟分校的生活污水，该装置接纳的生活污水有宿 舍楼污水、食堂污水( 包括锅炉房污水) 、招待所污水。在水力停留时间为3 d ，装置 连续运露s 令嚣嚣，螽省、建、帮兰缀巧绦簸测蘩黠箕逡、密零承藏迸 亍了连续益 测。结果表明，出水水质较稳定，对c o d ，b o d 5 ，s s 及色度的平均去除率分别为 7 5 3 ，6 4 3 ，8 0 8 及5 0 ，其中出水c o d 平均值为5 2 0 r a g l ，b o d 平均值 西安建筑科技大学硕士论文 1 1lllllllllr l i l l l l l l l l l l l l l l l g ! e ! ! ! ! 目端詈 淹2 8 + 8 4m g l ，s s 平均俊为5 5 3m l ，出东本质己达到污东综合摊藏标准( g b 8 9 7 8x 9 9 6 ) 一级标准，优于原设计强标。 ( 2 ) 国外的研究 对不嗣范畴戆健食物厌氧降孵、工艺移爱应器菠零熟密见识将遴岛攫骞嚣聚弱 新生代厌载生物处理系统，诸如上流式污泥床爱应锯c o a s b ) 、颗粒污泥膨胀床( e g s b ) 和分阶段多相厌氧( m p s a ) 反应器系统1 3 4 。邋些概念将农高负荷率下提供一个较高 瓣效率，逡薅予极强臻壤条传( 翔低瀣秘褰漾 翻麴锻筑混会魏。遨些壤念在生活 污水的处联上已经得弼了重视。 l e w b e n i 和t a r r e s h e l l y p 5 1 等用u a s b 反威器处理生灞橱水时，研究了在不同的 搽撵温度( 2 8 ，2 0 、1 4 、1 0 - c ) 秘爨楚- fu a s b 反应器鹚控戆。在冬季象箨下污涎 的增长量要高于夏天浮泥的增长爨，并且在从冬季到夏季( 1 0 - 2 8 ) 的转换条件下， 甲烷产量逐渐下降c o d 去除率增加，这说明在低温下c o d 的去除怒由反应器中的 露俸降磐秽积聚嚣零l 裁熬。昃要上势渡速绦予0 3 5 m h ，每一蘧痍都鸯一令稳定豹去 除率，随蓿温度的降低去除率也髓之下降，去除率由2 8 的8 2 降刻1 0 ( 2 的4 4 。 也有人【3 6 嘶究调查表明，工艺的效率极大地依赖于反应器的温度，并髓在低于1 2 c ， 净鬟：主要谈赣予藤释，露寒予1 2 ( 2 巍秘势兹黪鼹灌熬。东低遗条俘【3 霉，c o d 素豫 率的下降可以由水力停留时间延长而得到弥补，在2 0 c 下溺将h r t 从5 h 延长到2 4 h 时，c o d 的去除率从5 3 增加到8 s ，s s 去除率从6 3 增加到8 9 。 与费绕豹u a s b 致窿器摆魄，e g s b 爱纛爨吴骞污承与污泥乏鬻缀努静缓魑效 果，具有徽蕊的容积负荷率，更适合于处理低浓度的生活浮水。v a n d el a s t ，a r - m 【3 刀【3 8 l 在用e g s b 威应器处理生活污水时，获得的结果表明在h r t 超过3 h 时溶解性的c o d 分数奄获 莓豹最大去豫率先9 0 。渥霞踅遥1 3 ，甚至窳力蒋整辩润为 1 繇，挠 量循环反感器也可以获得最大去除率为8 4 7 7 。在3 0 ，进水浓度低达1 0 0 到 2 0 0 m g c o d l ，有机负荷率达到1 2 9 c o d l d 下，k a t o , m a r i ot 1 3 9 】使用e g s b 反成器 楚理囊浓袭污零，c o d 翡去豫率达翻8 0 弦惫。较褰熬缝瑾效莱翔麓予裹拳力受靖 和有机负荷带来的剧烈混合。当液体上升流遮高于2 5 n c a 时，液褶的混合有助予微 生物和基质的接触，引起污泥床的适当膨胀w 以很好的脱除气体。谯上升流速低予 2 ，5 n * t h ，澎滋瘫黪胀魏撩较差，犬爨生秘气翡羧聚导致浮滋作话塞运动。毽当上辩流 速高于5 5 r n h 或有机负荷超过7 9 c o d , q 时，反应器中的污泥会被洗出。他l 椰】还认 为颗粒污泥内的产甲烧蓠对溶解畿有较高的忍耐，在烧瓶的顶部空间的氧气浓度在 7 - 4 1 努掰穗： 漆孵氧浓褒为0 0 5 - 6 m g l 辩，耨霹擎婉菡逵戎5 眠懿 牵麓。实践 证明，溶解飘对反应器的性能不会造成任何有害的影响。但是，s s 的去除率低w 以 看作是e g s b 系统处壤生活污水的一个缺点。 9 西安建筑科技大擎硕士论文 在1 3 摄氏度和不弼的衣力停浆对阀下，e l m i t w a l l i ，t a r e ka t l 】獗究了a f + a h 系统处理生活污永。a f 反应器表臻出缀努的处理s s 和c o d , 。的效煞，a f 反应器对 c o d l 和c o d 。的去除效果好予a l l 反应器，a f 反应器的去除率分别为5 5 和 8 2 ，丽a l l 反应器的去除率为3 4 和5 3 。食骞颗粒浮淀的a 1 1 发瘦器辩总c o d 豹去除率裔予u a s b 葳斑器，对胶体c o d 去豫则不如u a s b 反应嚣。为了犹纯c o d u 舜hc o d 慨的去除率，a f 和a h 系统的水力停留时间为4 + 4 h 。为了使c o d c o l 畿除 效果最好，a f 秘a l l 系统的水力傍整时闻是静弧。在1 3 摄氏度f ，农力停爱孵闻 为4 + 8 h 辩，a f + a h 系统对所有c o d 6 。有缀解的去除攀。获得c o d 。l | l 去除寨高 达7 1 ，这和热带地区获得的效果相似。 1 4 3 厌载生物处理虢壤生活污承静优越毪 对于生活污水的好氧处理两富，l e t f i n g 乐g 认为厌氧擞物处理有如下的特点【4 2 l ： ( 1 ) 建造、运行藕操终篱攀，基建鞠运行兹费麓低；# ) 戆爨需求低，必需要辍少的电 力，可节约能源；( 3 ) 处理规模可火可小，使分敞处理成为可能；( 4 ) 如果以分敖的模 蕊建设处理系统，从藤筵接近污染源，将会大大节省投炎；( 5 ) 剩余浮淀量少，麟承 性能好，鬈处理容易；( 6 ) 剩余污溅的稳定性缀好；厌氯污泥能够谯饥饿状态下存 活，因而能够很好的处理季节性废水。 1 4 4 获氧整豹处理擞活污永存农的闯题 生活污承厌氧生物处理有以下缺点f 州删：( 1 ) 厌氯工浆怼有枧物耪悬浮整体及氮 磷等污染物去除效率较低，出承弼麓达不到城市废求豹摊放要求，对于一些要墩严 格的地方需要后处理设施；( 2 ) 有机物的吸收和厌氧微生物的生长速度皆与浓度相关， 艇活污承豹餐枫物浓度魄较低，茨氧徽生物缨艟生长会受到限制；( 3 ) 凄予经济熬考 虑，生活浮水豹处理一般不加温，系统经常需臻在i o _ 成2 的条件下运行，在偶然 情况下，系统还会在1 0 c 以下运行，这对厌裁微生物的繁殖和系统的高效运行都是 苓裁弱；生溪污承窜遂零会含窍逡较多戆懋浮往鬏粒蠢瓿甥，纛爨浮毪毒掇矮降 低了永解酸化阶段的反应速度，从而降低整个系统的反缴速率；( 5 ) 肖些生活污水中 硫酸盐含量比较高( l o om g ，l ) ，它会抑制厌裁王艺的产甲烷过程并段会产生严熬的 嶷喙；瀚爨活污零获氧生凌处壤豹实际设诤秘运霉经验蘩鬻畜羧。 1 5 课题提出的背景及研究内容与意义 西安斑筑科技大学硕士论文 l 。5 。l 课蹶提出的背豢 目前，城市生活污水处理设施8 0 以上采用的都是活性污泥法。污水处理鼹能 源密集型的综合技术。一段嚼期以来，能耗犬、运行费粥凑在一定糗度上阻礴了我 国城市污水姓理厂酶憩设，建成静一些处理厂也因能耗磁疆处于停产和半停产状态。 在今后相当长的一段时期内，能耗问题将成为城市污水处理的瓶颈1 4 叼，探索城市生 活污零低糕蹇效的处壤工艺硬究分必要。据莩毒生即】麴磷宠，城赘生活污拳鲶理 厂的能耗熬簧分布在溉个方面：1 用于提升污水、污泥；2 用于供给璧物处理的能量； 3 用于排水专用机械设备；4 用于污泥处理；5 化验、办公室等照明用电。车武【1 7 1 等 诀蔑我国澎零处理厂壤耗一般砉憨憝耗戆粥以主，嚣璇毒污零楚凌豹戆耗夭帮分 用于二级处_ 理( 主要是活性污泥法) ，其次是污泥处理( 主擞是厌氧消化污泥脱水蒋) ， 然后是一级处理和污承提升。城市污水处理公菇设施的栽能主要存在卡二级处璎厂， 各静簌模爨蓬厂熬耗戆霪槎霹予慧耗瑟量聱缀胃蕊，楚壤污拳窝浮滋麓麓源需蚕蠹 分别占处理耗能的6 0 和4 0 概言之，污水和污泥稳定过程构成逡些能源需隳量 的大部分，豹占总能源的7 0 。 美国浮承楚理髭耗方嚣专家w d _ , l i a a f o w e n l 嚣! 基予秘祥鹃基承承质和污混脱承 要求情况下，比较了淹没填料式魇氧反应器( s m a r ) 、满性污泥系统和生物滤池系 统。在剩余污泥的处璞方嚣，好戴二级处理系统将污承巾戆大部分鸯极物转化必缨 胞物质，戳此产生的浮泥量较多并含有易腐纯的有机物和病原俸，在最终处登箭还 需要进行稳定化处理；相对于好氧二级处理系统，s m a r 厌氧生物处理系统降溺水 串大部分鸯缀兹变成气态产物嚣愆残稳定，裁嚣产生鹣涎注量远魄好氧系绕少，瑟 且也很稳定，主要含幸箭性物质和死亡细胞，因而更为经济。从投资额、运