（市政工程专业论文）水解酸化—SBR—混凝工艺处理榨菜废水试验研究.pdf

山东建筑大学硕士学位论文 摘要 榨菜加工生产过程中产生的废水具有高盐、高氮和高有机物的特点，由于高盐度对 微生物有一定的抑制作用，生物处理难度加大，因此，研究榨菜废水有机物去除及脱氮 除磷规律具有一定的意义。针对榨菜综合废水高盐、高氮和高有机物的特点，本文采用 水解酸化一s b i 卜混凝工艺对榨菜废水有机物去除和脱氮除磷规律进行了深入的试验研 究，得出如下主要结论： ( 1 ) 采用逐步提高进水负荷( 每次按2 0 ) 的方法对水解池填料挂膜，大约4 0 d 后， 挂膜完成。水解酸化试验确定最佳停留时间为6 h ，b c 从0 4 1 5 提高到0 6 2 6 ，污水可生 化性大大提高，为后续生物处理创造有利条件；而且6 h 后v f a 和p h 值基本稳定。水 解酸化对c o d e r 、s s 、色度平均去除率为2 7 7 、4 3 3 和3 2 5 ，但水解酸化使氨氮和 总磷浓度分别上升3 5 5 和2 2 8 。原水中部分有机氮水解为氨氮而引起氨氮浓度升高； 聚磷菌厌氧放磷使总磷浓度上升，盐度( 1 以内) 对聚磷菌厌氧放磷影响较小。 ( 2 ) 采用逐步提高进水负荷的方法对s b r 活性污泥进行驯化，大约3 0 d 左右，可以得 到耐高盐( 盐度1 ) 活性污泥菌群。系统稳定后，s v i 在6 5 8 0 之间，污泥沉降性良好， 污泥颜色由黄褐色变为浅黄色。s b r 池最佳操作条件为o 5 h 进水+ 1 0 h 好氧+ 4 厌氧+ l h 沉淀+ o 5 h 闲置( 曝气量6 l m i n ，污泥浓度4 0 0 0 m g l ) ，此条件下c o d ms s 、氨氮、 总磷和色度平均去除为9 1 2 、5 0 4 、8 4 8 、5 4 9 和5 5 6 。在盐度1 时，硝化茵 比亚硝化菌更容易受到抑制，导致了短程硝化，提高了氨氮的去除效率；高盐使废水密 度增加，部分物质不易沉淀引起s s 去除不彻底；高盐环境对聚磷菌吸磷产生抑制作用， 而且硝化反应过程中亚硝酸盐的累积抑制聚磷菌好氧吸磷，导致总磷去除率不高。 ( 3 ) 正交试验和单因素轮换试验确定的最佳混凝试验运行条件为：混凝剂为p a c ，投 加量3 0 0 m g l ；助凝剂p a m 投加量6 m g l ；p h 为5 7 ，在此条件下，混凝对c o d m s s 、氨氮、总磷和色度的平均去除率为3 4 5 、6 6 9 、2 3 5 3 、9 0 9 和4 2 5 。试验 表明：p a c 水解形成的胶体对氨氮有一定的吸附作用，而水解的灿”和磷能形成难溶的 金属磷酸盐，提高了总磷的去除效果。 ( 4 ) 通过组合试验表明，水解酸化一s b i 卜混凝组合工艺对c o d 汀、s s 、氨氮、总磷 和色度的平均去除率为9 6 2 、8 9 4 、8 3 8 、9 4 9 和8 2 7 ，出水水质达到污水综 合排放标准中二级标准。 山东建筑大学硕士学位论文 ( 5 ) 采用生物处理+ 化学处理工艺，不仅有利于有机物去除，弥补了单一生物处理的不 足，而且保证了出水水质稳定达标。 关键词：榨菜废水，水解，s b r ，混凝，组合工艺 山东建筑大学硕士学位论文 e x p e r i m e n t a ls t u d i e so nt h et r e a t m e n to fm u s t a r dt u b e rw a s t e w a t e r b yt h ep r o c e s so fh y d r o l y s i s a c i d o g e n e s i s - s b r - c o a g u l a t i o n s u nw e i ( m u n i c i p a le n g i n e e r i n g ) a b s t r a c t t h em u s t a r dt u b e rw a s t e w a t e rh a dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fh i g hs a l i n i t y , h i g hn i t r o g e na n dh i g h o r g a n i c s ，w h i c hi sd i f f i c u l tt ob et r e a t e db yt h et r a d i t i o n a lb i o l o g yd i s p o s a ld u et ot h er e s t r a i n i n g e f f e c tt ot h em i c r o o r g a n i s mb yh i g hs a l i n i t y t h e r e f o r e ，t h es t u d i e so ft h er e m o v a lm e c h a n i s mo f o r g a n i c s ，n i t r o g e na n dp h o s p h a t ew e r ef u l lo fs i g n i f i c a n c ei ni m p r o v i n gt h et r e a t m e n to fm u s t a r d t u b e rw a s t e w a t e r t h ep r o c e s so fh y d r o l y s i s - a c i d o g e n e s i s - - s b r - - c o a g u l a t i o nw a su s e dt om a k e t h es t u d i e so ft h er e m o v a lm e c h a n i s mo fo r g a n i c s ，n i t r o g e na n dp h o s p h a t e t h em a i nc o n c l u s i o n s w e r es h o w e da sf o l l o w s ( 1 ) w i t ht h em e a s u r eo fe n h a n c e2 0 c o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n te v e r yt i m e ，t h ea c c u l t u r a t i o no f a c t i v a t e ds l u d g ei nt h eh y d r o l y s i sa c i d o g e n e s i sr e a c t o rf o r4 0d a y s t h eo p t i m u mh r to ft h e h y d r o l y s i sa c i d o g e n e s i sr e a c t o rw a s6 h w a s t e w a t e r sb i o d e g r a d a b i l i t yw a si n c r e a s e df r o m 0 4 1 5t o0 6 2 6 ，w h i c hw a sb e n e f i c i a lt ob i o l o g i c a lt r e a t m e n ti ns b r a l s o ，v f aa n dp hh a v en o c h a n g e sa f t e r6 h t h er e m o v a lr a t e so fc o d c r 、s sa n dc o l o r i t yw e r er e s p e c t i v e l y2 7 7 、4 3 3 a n d3 2 5 h o w e v e r , t h ei n c r e a s e dr a t e so fn h 4 + - na n dt pw e r e3 5 5 a n d2 2 8 t h e i n c r e a s i n go fn h 4 nc o n c e n t r a t i o nt os o m ee x t e n tw a sa c h i e v e da f t e rh y d r o l y s i sa c i d o g e n e s i s b e c a u s eo r g a n i c sn i t r o g e nw a st r a n s f o r m e di n t on i - h + - n t h et pc o n c e n t r a t i o ng a i n e daf u r t h e r i m p r o v e m e n t b e c a u s ep h o s p h a t er e l e a s e du n d e ra n a e r o b i cc o n d i t i o n sa n dp h o s p h a t er e l e a s e u n d e ra n a e r o b i cc o n d i t i o n sw a s n ti n h i b i t e da tt h es a l i n i t yo f1 ( 2 ) w i t ht h em e a s u r eo fe n h a n c e2 0 c o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n te v e r yt i m e ，t h ea c c u l t u r a t i o no f a c t i v a t e ds l u d g ei ns b rf o r3 0d a y s ，i n c l u d i n gt h a ts v iw a sr a n g e df r o m6 5t o8 0 t h eo p t i m u m o p e r a t i n gp r o c e d u r e so fs b rw a s ：f i l l i n 9 0 5 h + a e r a t i o n1o h + a n a e r a t i o n 4 h + s e t l i n g lh + s t a n d i n g - b y o 5 h ( a e r a t i o ni n t e n s i t y ：6 l m i n ，m l s s ：4 0 0 0 m g l ) f u r t h e r m o r e ，n l a ta v e r a g er e m o v a lr a t e so f i i i 山东建筑大学硕士学位论文 c o d ms s 、n m + - s 、t pa n dc o l o r i t yb ys b rw e r er e s p e c t i v e l y9 1 2 、5 0 4 、5 9 8 、8 4 8 a n d5 4 9 n i t r o b a c t e rw a sm o r es e n s i t i v et oh i g hs a l i n i t yt h a nn i t r o s o m o n a ss ot h a tn i t r o g e nw a s r e m o v e db yn i t r i t ep a t h w a y h i g h - s a l i n i t ym a ym a k ew a s t e w a t e ri n t e n s i t yi n c r e a s ea n ds o m e o r g a n i c sw a s h te a s yt op r e c i p i t a t e ，c a u s i n gt h eb a dr e m o v a lp e r f o r m a n c eo fs s p h o s p h a t eu p t a k e u n d e ra e r o b i cc o n d i t i o n sw a si n h i b i t e d s e v e r e l ya n dn i t r i t e a c c u m u l a t e di nt h ep r o c e s so f n i t r i f i c a t i o nc o u l di n h i b i ta e r o b i cp h o s p h a t eu p t a k e ( 3 ) t h eo p t i m u mc o n d i t i o no fc o a g u l a t i o ng a i n e db yi n t e g r a t e de x p e r i m e n tw a st h a tt h ed o s a g e s o fp a ca n dp a mw e r e3 0 0 m g la n d6 m g lr e s p e c t i v e l y ( p hw a s5 - 7 ) a l s o ，a v e r a g er e m o v a l r a t e so fc o d c r 、s s 、n h 4 + - n 、t pa n dc o l o r i t yb yc o a g u l a t i o nw e r er e s p e c t i v e l y 3 4 5 、6 6 9 、 2 3 5 3 、9 0 9 a n d4 2 5 n r t , + - nw a sa d s o r p t e db yt h ec o l l o i do ft h eh y d r o l y s i so f p a c f u r t h e r m o r e ，a 1 3 + ，a l o n gw i t ht h et p ，c o u l df o r mm e t a l - p h o s p h a t ew h i c hw a sd i f f i c u l tt o d i s s o l v ei nt h ew a s t e w a t e r ( 4 ) t h ei n t e g r a t e dp r o c e s sw a ss h o w e dt h a ta v e r a g er e m o v a lr a t e so fc o d c r 、s s 、n h 4 + - n 、 t pa n dc o l o r i t yw e r er e s p e c t i v e l y9 6 2 、8 9 4 、8 3 8 、9 4 9 a n d8 2 7 ，w h i c hr e a c h e dt h e s e c o n dc l a s ss t a n d a r do fs e w a g ec o m p r e h e n s i v ed i s c h a r g es t a n d a r d ( g b 8 9 7 8 19 9 6 ) ( 5 ) t h eo r g a n i c sc a nb er e m o v e dt os o m ee x t e n tb yt h ei n t e g r a t e dp r o c e s so fb i o l o g i c a l t r e a t m e n ta n dc h e m i c a lt r e a t m e n t ，w h i c hc a l ln o to n l ym a k eu pf o rt h ew e a k n e s so fb i o l o g i c a l t r e a t m e n tb u ta l s og u a r a n t e et h a tt h ee f f l u e n tr e a c h e dt h ed i s c h a r g es t a n d a r d k e y w o r d s ：t h em u s t a r dt u b e rw a s t e w a t e r ；t h eh y d r o l y s i sa c i d o g e n e s i s ；s b r ；c o a g u l a t i o n ； t h ei n t e g r a t e dp r o c e s s i v 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过 的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人承担本声明的法律责任。 学位论文作者签名： 学位论文使用授权声明 本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论 文。 保密论文在解密后遵守此声明。 学位论文作者签名： 导师签名： 山东建筑大学硕士学位论文 1 1 课题的研究背景 第1 章绪论 榨菜生产过程中产生的综合废水和榨菜腌制废水具有高盐、高氮、高有机物的特点， 因盐度对常规生物处理有明显的抑制作用，使该类废水的处理成为难点，而且目前对高 盐榨菜废水有机物去除及脱氮除磷规律的研究也比较少，因此，为了解决量大面广的榨 菜废水污染问题，榨菜腌制废水的处理技术系统研究成为当务之急。 本课题是山东省自然科学基金资助项目( y 2 0 0 7 f 8 2 ) ，课题组以山东临沂某榨菜制造 厂的榨菜综合废水为原水，对水解一s b i 卜混凝工艺处理高盐高氮高有机物的榨菜综合 废水的效能进行了研究，分析了高盐榨菜废水有机物去除及脱氮除磷规律，以期为榨菜 废水处理提供科学依据。 1 2 含盐废水的来源、特性及其环境问题分析 1 2 1 含盐废水的定义及来源 含盐废水是指含有高浓度溶解性无机盐的废水，含盐废水中除了含有有机污染物质 外，还含有大量的无机盐，如c 1 。、s 0 4 2 、n a + 、c a 2 + 等离子；高含盐废水一般指至少含 有3 5 ( w w ) 的总溶解性固体t d s 的废水 1 1 。根据废水的来源可以将含盐废水分为以下 几类： ( 1 ) 海水利用过程中排放的废水【2 1 近年来，为缓解淡水资源的紧张局面，许多沿海城市开始利用海水。海水用作工业 生产用水，在建材、化工、印染等行业的某些生产工艺中，海水可以直接作为生产用水； 海水用作工业冷却水，已经广泛用于电力、机械、纺织、食品、钢铁、化工等行业；海 水用作城市生活用水，用于冲洗道路和厕所，消防以及游泳娱乐等方面。无论海水直接 用于哪一方面，最终都将进入城市污水处理厂。 ( 2 ) 工业废水 腌制、印染、造纸、化工和农药等工业在生产过程中排放出高盐的有机废水3 1 。 ( 3 ) 其它含盐废水 山东建筑大学硕士学位论文 某些地下水可能含盐量比较高。如河北平原部分地区浅层地下水总溶解固体浓度可 达5 9 l 4 1 。 1 2 2 含盐废水生物处理的微生物 根据嗜盐浓度的不同，嗜盐菌可分为轻度嗜盐菌( 0 2 o 5 m o l l ) ，中度嗜盐菌 ( o 5 2 o m o l l ) 和极端嗜盐菌( 3 o m o l l ) ，如表1 1 【6 3 1 。 表1 1嗜盐细菌 2 山东建筑大学硕士学位论文 1 2 3 高盐废水的生物处理系统 高盐废水的生物处理主要采用以下几种方法 5 】： ( 1 ) 驯化微生物处理系统 活性污泥在一定盐度范围内通过驯化可以处理含盐废水。因为适应于淡水生活的微生 物进入含盐环境时，可以通过自身的渗透压调节机制来平衡细胞内渗透压，这些调节包 括调节自身的代谢途径、改变基因组成等；而驯化只是微生物适应环境的生理调整，不 具有遗传性。污泥驯化可以提高耐盐范围，提高污水处理效率，但驯化污泥中的微生物 对环境变化敏感，对盐度的耐受范围有限，因此盐度的变化会对生物系统造成冲击。有 关研究认为【6 】，在盐度小于2 0 l 时，逐步提高驯化盐浓度，可以分阶段地将系统驯化 到要求的盐度水平。如图1 1 【1 o 】 1 2 0 1 0 0 母8 0 篓6 0 奄4 0 2 0 0 蚕圈图 o5l o1 52 02 53 0 盐度g l 图1 1淡水微生物在不同盐度下的存活率 ( 2 ) 稀释进水盐度的生物处理系统 3 一_ 3 5 山东建筑大学硕士学位论文 通过对进水进行稀释而使盐度低于其毒域值，可防止高盐对生物的抑制。此法简单， 便于操作和管理，但会造成处理规模、基建投资和运行费用的增加，还会造成水资源的 浪引3 5 】。 ( 3 ) 嗜盐微生物的生物处理系统 基因固定化或接种嗜盐微生物处理高盐废水是一种高效的处理方法。与污泥驯化法 不同，运用此法可处理超过3 的污水 刀。而且其筛选出的某些嗜盐菌可以具有较高的降 解有机物的能力，大大提高高盐水的处理效果。此法筛选接种物来源于海洋或者河口底 泥、晒盐场底物和其他高盐环境下的微生物。这种方法的缺点是启动时间长，前期运行 费用高，但对于高盐污水生物处理是可行的方法【8 】。 ( 4 ) 添加拮抗剂的生物处理系统 拮抗作用表现为一种毒物的毒害作用因另一种物质的存在或者增加而降低( 如图 1 2 ) 【3 5 1 。由图1 2 可知一种毒物的毒害作用随另一物质的浓度增加而减少，一种毒物的 毒害作用随另一物质的浓度增加而逐渐减少，并在某一浓度达到最大反应速率，但在最 佳状态以后，随着拮抗物质浓度的进一步增加并超过某一浓度时，反应速率反而下降， 拮抗物质的增加增加了毒性，降低甚至完全停止反应。 嘏 、 瓣 蜊 型 堪 某种物质的浓度 图1 2 拮抗剂浓度对反应速率的影响 4 山东建筑大学硕士学位论文 1 3 含盐废水的生物处理研究现状 1 3 1 盐度对微生物的生态的影响研究 微生物广泛存在于自然界中，自然界的一些极端环境如p h 、盐度、温度、压力等 条件能够杀死或者抑制非极端的种群，使之失去原有功能甚至死亡【9 】。对于盐度类的极 端细菌，它的生长和繁殖都是需要盐度的。 国内外已有不少数学者开展了盐度对水处理微生物系统影响的相关研究： h a m o d a 等 1 2 】采用完全混合式反应器研究淡水和含盐水处理效果和动力学表明，在 n a c l 盐度在3 0 l 时处理系统并没恶化，生物量的增长并未受n a c l 的抑制，高盐环境 下生物活性和有机物去除率均有提高。 c a m p o s 等【1 3 】在研究高盐进水条件下的反硝化活性污泥反应器时发现，在进水盐浓 度为5 2 5 m m 时，s v i 值与低盐度试验中的数据相似，盐度升高对污泥的物理性能并没有 负面的影响。 杨健等【1 6 】在处理盐度为c l 2 3 0 0 0 m g l 的污水时发现，污泥外观由深褐色逐渐变为 浅棕黄色，沉淀性能优异，生物相方面，钟虫、盾纤虫和丝状菌均消失。 张雨山、王静等3 9 。4 3 1 研究7 海水进入城市污水处理厂后，对传统活性污泥系统的去 除率、氧利用率等的影响，结果表明在海水比例小于3 6 时，盐度并未降低系统污染物 去除率，而当这个比例超过4 8 时去除率则显著降低，而且盐度的升高有利于改善污泥 的沉降性能。 不同的学者通过不同的方法对盐度对活性污泥的影响做了研究，但所得结论并不统 一，主要有以下两种观点【1 0 】：盐的存在抑制了微生物的活性及其生长；盐的存在没 有抑制生物活性，适当的盐度提高了污泥的絮凝性能。这是原因多数试验局限在配水试 验，所用的水质特征不同，并且研究的盐度范围是有限的，这反映了含盐水处理的复杂 性及难度所在。 1 3 2 含盐废水有机物生物处理研究 高盐浓度严重影响微生物的生长，使含盐废水生物处理的难度大大提高了。目前对 含盐废水的研究中主要集中在不同条件下耐盐菌耐盐负荷冲击以及驯化活性污泥有机物 去除规律。在一定的范围内，采用驯化活性污泥能够筛选出适宜处理含盐水的微生物， 5 山东建筑大学硕士学位论文 并能取得较高的去除率，微生物能忍受盐度的冲击，但超过这个范围，盐度的冲击对有 机物去除的影响是严重的，甚至能使这个系统完全失效。 f i k r e tk a r g i 1 1 】等研究了含盐废水有机物去除规律，认为因为高盐浓度会导致细胞质 皱缩和细胞活性降低，导致有机物去除率的降低。为了定量确定含盐废水生物处理中盐 度的抑制作用，在序批式好氧生物反应器中处理一种由稀释的废糖蜜、尿素、k h 2 p 0 4 和不同盐度( 1 5 n a c l ) 人工合成的废水，采用嗜盐菌r a m i g e r a 菌胶团作优势菌种， 确定了不同盐度下有机物去除率，并建立了盐抑制作用的去除率表达式及动力学模型。 杨健【1 6 等利用驯化活性污泥对高含盐工业废水进行有机物降解试验表明含盐量 ( n a + 2 0 0 0 0 ，c 1 2 3 0 0 0 ，s 0 4 2 1 1 0 0 0 m 虮) 和有机负荷( 1 0 k g c o d k g v s s d ) 在一定范围 内，驯化活性污泥并无明显的抑制作用，c o d 和b o d 的去除率在9 0 以上，半速度常 数k s = 3 4 0 m g l ，最大比降解速度k = i 9 6 d ，与一般的城市污水有明显区别。 h a m o d a 【1 4 等采用完全混合式反应器在生物固体停留时间( b s t r ) 为3 2 0 天，有机 负荷在0 5 2 0k g c o d k gv s s d 的条件下试验表明在盐度达到3 0 9 l 后处理系统并没 恶化，随b s t r 增加，t o c 或c o d 的去除率升高，并稳定在9 3 9 9 。 t h o n g c h a ip a n s w a d 15 】等在厌氧缺氧好氧( a a o ) 的处理系统( 水力停留时间分别 为：2 h ，4 h ，1 2 h ) 采用培养过的污泥进行试验表明：在c o d 浓度为5 0 0 r n g l ；总氮浓 度为2 5r a g l ：总磷浓度为1 5m g l ，入流含盐废水盐度从0g l 变化至3 0g l 的条件 下，活性污泥未驯化时，c o d 和总氮的去除率分别为从9 7 和8 8 降低至6 0 和 6 8 。活性污泥驯化后，入流含盐废水盐度从5 m g l 增加至3 0m g l 的条件下，c o d 和总氮的去除率分别为从9 0 和8 5 降低至7 1 和7 0 。 冯叶成【1 3 】等通过盐度对生活污水处理系统的冲击试验表明：在盐度为0 1 l 、0 5 l 时，盐度冲击对活性污泥处理系统的运行不会造成影响；盐度冲击小于5 9 l 时，污 泥的氧摄入速率( o u r ) 和t o c 的去除率能保持正常，当冲击大于1 0 l 时，o u r 降低约 3 5 ，t o c 去除率降低约3 0 ，对系统产生了严重的影响。 以上各位学者试验表明：在处理含盐废水中的有机物时，采用驯化活性污泥或者采 用接种嗜盐菌的方法，可以取得了较为理想的处理效果，这说明了含盐废水生物处理的 可行性；但含盐废水生物处理的前提是对活性污泥采用接种、驯化等人工强化方式，培 养出具有良好生物降解性能的耐盐微生物。 6 山东建筑大学硕士学位论文 1 3 3 含盐废水生物脱氮除磷研究 随着人们环保意识的增强、污水排放标准日益严格和污水处理工艺日趋完备；单一 去除有机物为目的工艺已比较少见，更多的是要求是对氮、磷等生物营养物的去除( b n r ) 畔】。虽然众多的学者对污水的脱氮除磷做了大量的研究，并且取得了一定的成果，但对 高盐废水脱氮除磷的研究并不多，许多方面的研究甚至刚刚起步，相关文献资料也非常 有限，对于嗜盐菌群在含盐水中氮、磷的去除效果及规律的结论还未形成共识。 a h m e tu y g u r 2 1 】采用s b r 研究了盐度在o 6 的废水中c o d 、氮和磷的去除。试验 表明，随盐度的增加，c o d 、氨氮及p 0 4 3 - _ p 的去除率减少。在盐度为1 时，加入h a l o b a c t e r h a l o b i u m 后，活性污泥对c o d 、氨氮及p 0 4 3 - p 的去除率增加至3 l m g c o d g 生物量h ， 1 4 5 m g 氨氮儋生物量h ，0 1 8m g a 0 4 3 - p g 生物量h 。 c h a r l e sg l a s s 2 2 】等在s b r 反应器( p h = 9 ) 中，逐步增大污水中氮的浓度( 从2 7 0 0 到 5 4 0 0 最后达到8 2 0 0 m g ln 0 3 n ) 和离子强度( 从5 到1 6 最终达到18 t d s ) 来驯化活性 污泥，虽然实现了完全的反硝化，但随着氮浓度和t d s 的增加，最大比降解速率从5 0m g n 0 3 - n gm l s s h 降到了1 9 m gn 0 3 - n gm l s s h ，最大氮降解率下降；而采用相同的 方法，在p h = 7 5 条件下成功的对高t d s 、高氮废水进行了反硝化。 m a r c o 2 3 】等在s b b r 反应器内进行了条件为厌氧好氧缺氧好氧的试验，在长达6 1 5 天的运行中，c o d 、磷和氨氮的去除率分别为8 9 l 、7 5 1 5 和8 7 1 0 。试验表 明硝化菌和聚磷菌之间所建立了稳定的联系保证了高效的脱氮除磷，要实现完全的硝化， 需要将有机负荷控制在3 9c o d m 2 d 以下和每周期不少于1 l 小时的好氧时间。 t h o n g c h a ip a n s w a d 2 4 等进行的盐度对对硝化细菌、异养菌和聚磷菌的影响试验表 明：硝化细菌比碳氧化菌更能适应在高离子强度环境中生存，而且驯化后的污泥比未驯 化的污泥有稍强的硝化率；反硝化菌则比硝化菌又更强的耐盐能力；虽然碳氧化菌和反 硝化菌都是异养菌，但他们并不是同一种属，盐度对生物活性指标s o u r 和s n u r 的影 响是相反的；聚磷菌则比碳氧化菌和硝化菌对盐度更敏感，作者认为盐度在p a o 细胞里 聚集到一定程度导致了细胞渗透压的显著增加，引起磷的去除率的降低。 g u a n g h a oc h e n 7 j 等研究了逐渐增大盐度对硝化活性污泥和系统的影响，试验表明： 当盐度在l o l 以下时，无论是逐渐升高还是阶段性的升高，s n r 均相同，当盐度达到 1 0 - 2 0 9 l 时，两种情况下s n r 均下降，阶段性升高的系统则降的更显著；在盐度1 0 l 以下时，污泥中主要是n i t r o b a c t e r ，而当增大到1 8 l 时，该菌则消失，试验得出的淡 7 山东建筑大学硕士学位论文 水硝化系统中的耐盐极限是6 5 0 0 m g l 。 于德则2 7 】等采用s b r 工艺对含海水污水的短程硝化反硝化进行了试验研究，试验表 明，通过控制f a 浓度，能够实现含海水污水的短程硝化反硝化脱氮；在生活用水范围 内的海水盐度情况下，仍可实现短程硝化反硝化，但不同的海水盐度情况下的氨氮的去 除率与氨氮的负荷有关，随着海水比例的增加，氨氮的负荷应逐渐降低，当氨氮的负荷 小于0 1 5 k g ( k g d ) 时，短程硝化氨氮的去除率仍可达到9 0 以上。 以上各学者试验表明：硝化和反硝化细菌对于盐度有一定的耐受能力，而聚磷菌则 对盐度较为敏感。在一定的盐度范围内，通过控制有机负荷、p h 、工艺组合等条件，能 够实现硝化反硝化脱氮，同时对磷也能有一定的去除效果，但这些建立在对污泥的成功 驯化基础上，使硝化菌、碳氧化菌和聚磷菌都能尽可能小的受到盐度和其他因素的影响。 1 3 4 含盐废水处理工艺研究 目前，不同的研究者采用了不同的工艺对不同水质的含盐废水处理进行了试验研究， 如传统活性污泥工艺、延时活性污泥法、接触氧化工艺、s b r 工艺、生物滴滤池、淹没 式生物膜等 1 7 1 。不同生物处理废水所允许的盐度如表1 1 【1 8 】 表1 2几种生物处理法中n a c i 浓度的限制量 n a c l ( m g l ) 5 0 0 0 1 0 0 0 0 8 0 0 0 - - 1 0 0 0 01 0 0 0 0 - - 4 0 0 0 02 5 0 0 0 , - 3 5 0 0 0 国内外有关学者对含盐废水处理工艺做了许多研究： l y a n g t 2 7 】采用生物滤池和滴滤塔处理高盐度石油废水的试验表明：在原水t o c 质量 浓度增加到1 0 0 0 m g l ，盐度逐步增加到3 4 、3 6 和4 时，t o c 去除率达到9 5 。 龙国庆【2 0 】采用“预处理一m s b i 卜后絮凝 的工艺处理高含盐油田废水试验表明： c o d 经过混凝沉淀预处理后浓度由2 0 0 0 3 8 0 0 m g l 降低至1 0 0 0 - 1 2 0 0 m g l ，两级m s b r 处理后，出水c o d 达到2 0 - - 3 0 m g l ，出水s s 达到1 0 - 4 0 m g l 。 梁晨辉【2 5 】等采用s b b r 法处理了偶氮二甲酰胺生产企业的缩合废水试验表明，原水 c o d 、n m + - n 平均浓度分别为1 2 6 6 1 m g l 、3 5 1 9 6 m g l ，在经预处理后c o d 和t d s 去除分别为约3 0 和5 2 ，经过s b b r 法处理，c o d 的去除率达到8 0 。 山东建筑大学硕士学位论文 尤作亮 2 6 】等采用两段接触氧化法处理盐度为2 5 9 l 和3 5 9 l 的有机废水试验表明， 微生物系统经过驯化后，在进水b o d 5 6 h 后，c o d 口的去除率增长缓慢；且b c 从0 4 1 5 提高到0 6 2 6 ，6 h 后变化很小，因此，结 合废水处理效果和可生化性，水解酸化池停留时间取6 h 为宜。 3 4 2 水解酸化池s s 去除效果 j 兽 蜊 最 1 2 5 0 4 5 4 0 3 5 3 0 2 5 艇 2 0 悄 1 5 l o 5 o 水解池停留时间h 图3 5 水解池s s 去除效果 水解酸化池对废水具有预处理效果，水解酸化除具有去除部分c o d 的同时，还具有 去除水中悬浮颗粒物的作用3 8 1 。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞壁外上的固定 酶来完成生物催化氧化反应，使大分子物质分解为小分子物质及其水溶物，将废水中部 2 l 7 6 5 4 3 2 1 o o o 0 0 0 0 o 如卯如如o 5 4 4 3 3 2 2 l l 山东建筑大学硕士学位论文 分难溶解的物质转化为易溶性物质，使s s 有了一定的去除，6 h 后以后s s 去除率达4 0 以上【3 9 1 。 3 4 3 水解酸化池氨氮去除效果 7 0 6 0 5 0 j 鲁4 0 篓3 0 2 0 1 0 o u246葛l u1 2 水解池停留时间h 图3 6 水解池氨氮去除效果 通过图3 6 看出，随着h r t 的增加，水解酸化池的氨氮却有所增加，原因是原水中 的有许多氮元素以有机态的形式存在于废水中4 0 】；厌氧条件下，这部分有机氮水解为无 机的氨氮，引起出水氨氮浓度升高。6 h 后氨氮浓度比原水浓度高3 0 以上。可见，水解 作用主要在于改变氮元素的形式，为后续生物处理做好了基础。 3 4 4 水解酸化池对t p 去除效果 o2 水解池停留时间h 图3 7 水解池四去除效果 1 2 醑篷水 o 5 o 5 0 弓 0 以 之 之 筋 ：2 m 5 o 1 誉寂襄 山东建筑大学硕士学位论文 传统的生物除磷中；聚磷菌( p a o s ) 在厌氧的条件下利用细胞内聚磷水解产生的能 量吸收有机物并以多聚物形式储存，并将聚磷水解产物磷酸盐释放到液相中【4 1 1 。图3 7 可以看出，随着时间的推移，总磷浓度上升，8 h 后浓度增加率稳定在2 4 以上。有关资 料得知【4 1 】：在盐度1 以内的环境内，盐度对聚磷菌厌氧放磷影响较小，使得厌氧放磷 能够进行。 3 4 5 水解酸化池对色度去除效果 4 5 0 4 0 0 3 5 0 3 0 0 冬2 5 0 篓2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 o o 2 4 681 01 2 水解池停留时间h 3 5 3 0 2 5 誉 2 0 蒋 1 5 蓑 l o 5 o 图3 8 水解池色度去除效果 榨菜生产过程中使用各种佐料、洗涤剂、消毒剂等会造成大量悬浮物和较高色度， 构成榨菜废水的物质成分及其生成色度的反应途径都十分复杂【4 2 1 。由图3 8 可以看出， 色度随着厌氧水解而降低，6 h 后色度降低3 0 以上。水解酸化能够转化大分子有机物为 易于生物处理的小分子物质，同时破坏一些物质生色集团的共轭双键，使其断裂，这会 同时有利于c o d 的降解和色度的降低【4 3 1 。 山东建筑大学硕士学位论文 3 4 6p h 和挥发性脂肪酸( a ) 变化规律 j 鲁 j 罾 也 水解池停留时n h 图3 9 水解池v f a 和p h 变化情况 废水中的有机物水解酸化的产物一般为有机酸，测定反应器进出水挥发性有机酸 ( v 】认) 的变化，可直接反应水解酸化反应器的工作状况。进出水v f a 的差异越大，说 明反应器内水解酸化程度越好，而p h 的变化与v f a 的变化相关，由图3 9 可知，水解 酸化时间6 h 为宜，6 h 后v f a 增加不大，p h 值略有回升，这说明水解酸化已经完成， 厌氧进入酸性衰退阶段，大部分有机物已转化为有机酸。 3 5 本章结论 ( 1 ) 根据甲烷菌和产酸菌的世代时间不同，调节水力停留时间使厌氧反应控制在水解 酸化阶段，可以提高废水可生化性，为后续好氧生化处理创造有利条件。 ( 2 ) 通过以逐步提高污泥负荷的方法对活性污泥进行驯化，可以得到耐高盐活性污泥 菌群。系统稳定后，水解池c o d 盯去除率达2 6 3 0 ，污泥颜色由黄褐色变为黑色。 ( 3 ) 水解酸化最佳停留时间为6 h ，b c 从0 4 1 5 提高到0 6 2 6 ，污水可生化性大大提高， 为后续生物处理创造有利条件；经过水解酸化使原水中部分有机氮水解为无机的氨氮而 引起氨氮浓度升高，使水中部分难溶解的物质转化为易溶性物质，s s 有了一定的去除； 水解酸化破坏一些物质生色集团的共轭双键，有利于色度的去除；但聚磷菌厌氧放磷使 总磷浓度上升。 ( 4 ) 通过测定v f a 和p h 值的变化，确定水解池停留时间为6 h 。 靼h d 7 6 5 4 3 2 l o 加 加 加 。 山东建筑大学硕士学位论文 第4 章s b r 反应器处理榨菜废水效能研究 榨菜废水作为高盐工业废水，具有水量小，水质水量变化大等特点，而s b r 工艺具 有效能高，占地小、工艺流程简单，运行管理方便等特点】，因此，本章主要以水解酸 化后的水为原水，研究s b r 对榨菜废水的处理效果。 4 1s b r 工艺 4 1 1s b r 工艺原理 序批式活性污泥( 简称s b r ) 是由美国的i i 1 1 e 【4 5 】在2 0 世纪7 0 年代初开发的，是 一种间歇运行的活性污泥法废水处理工艺，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一 池；其是一种结构形式简单、运行方式灵活多变、空间上完全混合、时间上理想推流的 污水生物处理方法。它的运行工况是以间歇操作为主要特征。所谓序列间歇式有两种含 义：一是运行操作在空间上按序列排、间歇的，整个系统要由两个池或多个池子组成； 二是每个s b r 的操作在时间上也是按次序排的、间歇的。一个运行周期按次字分为五个 阶段：进水、反应、沉淀、排水和闲置段【4 6 1 。如图4 1 进水期叫反应期叫静雹期 一捧水期 叫闲置期 图4 1s b r 工艺流程图 ( 1 ) 进水期：污水在该时段内连续进入处理池，直到达到最高运行液位，并且借助于 池底泵的搅动，使废水和池中活性污泥充分混合。 ( 2 ) 反应期：进水达到设定的液位后，开始曝气，采用射流或完全混合曝气方式，使 废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气。 ( 3 ) 静置期：反应池处于静沉状态，既不曝气也不搅拌，进行高效的泥水分离，随着 水中溶解氧不断降低，厌氧反应也在进行。 山东建筑大学硕士学位论文 ( 4 ) 排水期：上清液由滗水器排出。 ( 5 ) 闲置期：活性污泥中微生物充分休息，恢复活性，为了保证污泥的活性，防止污 泥老化现象，还必须排除剩余污泥，为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。 典型的s b r 系统包括一座或几座反应池以及初沉池等预处理设施【4 7 】。反应池兼有调 节池和沉淀池的功能。当反应器进水结束后，开始曝气反应，待有机物浓度达到排放标 准后，停止曝气，使混合液在反应器中处于静止状态进行固液分离，经过一段时间后排 除上清液，沉淀污泥进入闲置阶段，反应器又处于准备下一个周期运行的待机状态。在 其中的进水阶段，又可根据是否曝气分为限制曝气、非限制曝气和半限制曝气三种【4 引。 限制曝气是指在迸水时不曝气，并尽量缩短进水时间，因为进水历时越短，进水结束后 或反应开始时混合液基质浓度将越高，整个反应过程中基质浓度梯度大，可以增大反应 期内的反应速度；这种限制曝气方式适合于处理无毒性的污水。非限制曝气是在进水