試驗方法及基本條件
1.1 工藝選擇 為避免原水中SO4 2- 的影響采用好氧生物處理工藝,并以德國Claushtal工科大學(xué)物相傳遞研究所研制開發(fā)的HCR(High Performance Compact Reactor)為核心工藝,其流程如圖1所示。
中和絮凝沉淀池、HCR、脫氣池、二沉池、接觸氧化池的有效容積分別為50、15、5、40、50L,HCR、接觸氧化池的水力停留時間分別為(3~5)、(12~16)h,污泥停留時間為6~8h。 HCR反應(yīng)器為兩端封閉的圓柱形容器,頂部安裝射流器并開有一排氣孔。反應(yīng)器的部分出水、絮凝沉淀池出水及回流污泥通過循環(huán)泵加壓經(jīng)管道混合后進入HCR頂部的射流器,形成高速射流,同時由于負(fù)壓作用而吸入大量空氣。射流器的兩相噴頭將吸入的空氣切割成微小氣泡,從而在其下方形成高速泵流剪切區(qū)。富含溶解氧的污水經(jīng)導(dǎo)流桶流到反應(yīng)器底部后又沿外桶壁向上反流,從而形成環(huán)流。在此過程中微氣泡和活性污泥充分接觸,獲得了很好的傳 質(zhì)效果(氧傳輸利用率高達(dá)50%)。 首先用石灰乳將廢水pH值中和至6.5~8,然后加入PAFC(聚合氯化鋁鐵),絮凝沉淀0.5h(COD去除率為20%~30%)后上清液進入HCR。HCR出水經(jīng)脫氣池(主要脫去附著在活性污泥表面的CO2 、空氣等)脫氣后進入沉淀池進行泥水分離,HCR可去除70%~80%的COD。沉淀池出水經(jīng)接觸氧化池處理后出水達(dá)到進入城市管網(wǎng)的排放要求。1.2 操作條件 1.2.1 分析項目及方法 分析項目及方法如表1所示。
項 目 分析方法 項 目 分析方法 COD 重鉻酸鉀快速測定法 BOD5 標(biāo)準(zhǔn)稀釋倍數(shù)法 DO和水溫 便攜式溶氧儀測定 生物相 顯微鏡觀察 NH3 -N 滴定法 MLSS 重量法 SO4 2- 重量法 pH pH試紙
1.2.2 試驗用水 試驗用水為南寧味精廠的生產(chǎn)廢水,先用該廠離交工段中產(chǎn)生的高濃度有機廢水進行試驗,后再直接用各工段實際排放水量按比例配水進行試驗。其中,高濃度廢水的水質(zhì)如下:COD為25000mg/L,NH3 -N為10000mg/L,BOD5 為13000mg/L,SO4 2- 為45000mg/L,pH=1.5~3。
2 結(jié)果及討論
以桂林市第四污水廠的活性污泥作為種泥,經(jīng)過培養(yǎng)馴化后投入HCR并啟動處理系統(tǒng)。僅7dHCR系統(tǒng)的容積負(fù)荷就從4 kgCOD/(m3 ·d)升至15kgCOD(m3 ·d);18d以后容積負(fù)荷達(dá)到28.74kgCOD/(m3 ·d),且系統(tǒng)運行穩(wěn)定。2.1 絮凝去除效果 試驗把PAFC作為絮凝劑,進水COD濃度對其去除率的影響及絮凝前后COD的變化分別 見圖2、3。由圖2知,絮凝對COD的去除率相對穩(wěn)定,其值穩(wěn)定在25%~35%。絮凝前后的COD濃度相關(guān)直線斜率為0.6,相關(guān)系數(shù)>0.9(圖3)。
2.2 HCR對COD的去除 2.2.1 容積負(fù)荷與去除率 試驗表明,當(dāng)容積負(fù)荷為 9.7~72.4kgCOD/(m3·d)時HCR出水并沒有隨進水COD值的升高而上升,其對COD的去除率一直為75%~80%。這說明HCR去除COD的性能很穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷能力強、COD負(fù)荷率高(最后階段高達(dá)72.4kgCOD/(m3 ·d)且運行穩(wěn)定,出水水質(zhì)有保證。2.2.2 SO4 2- 對COD去除率的影響 當(dāng)進水COD維持在8000~10000mg/L、SO4 2- 為16000~26118mg/L時,HCR對COD去除率始終為76.98%~82.34%,說明 SO4 2- 的存在并不影響系統(tǒng)對COD的去除。2.3 其他因素影響分析 2.3.1 溶解氧 當(dāng)HCR中溶解氧濃度為2~3.3mg/L時,COD去除率較低(60%),隨著溶解氧(DO)濃度的上升,COD去除率也上升,當(dāng)溶解氧濃度>6mg/L時,COD去除率可達(dá)到85%。由試驗也知,當(dāng)溶解氧濃度>4mg/L后,COD去除率的增長趨勢不十分明顯。因此,HCR中溶解氧濃度維持在3.3~4.5mg/L即可,進水COD濃度高,溶解氧濃度可適當(dāng)高一點。2.3.2 污泥濃度 污泥濃度與COD去除率關(guān)系見表2。 由表2可知,當(dāng)HCR進水COD在5710~13800mg/L、活性污泥濃度在13~20g/L時,污泥濃度與容積負(fù)荷呈一定的正相關(guān)關(guān)系。此時微生物降解COD速度較快,對COD去除率較高。當(dāng)污泥濃度<13g/L時,如果進水COD濃度高,由于微生物量太少,水中的COD不能被有效降解,使HCR去除COD的能力降低;而當(dāng)污泥濃度>20g/L時,由于微生物量多,消耗氧氣量大,此時要防止溶氧量不足而導(dǎo)致好氧生物死亡。因此,反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度保持在13~20g/L為宜。
樣 號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 HCR進水COD濃度(mg/L) 2800 4800 5710 6384 6793 7517 8387 9357 8452 污泥濃度(g/L) 10.23 4800 12.12 14.65 15.47 16.63 16.94 17.01 17.22 COD去除率(%) 85.26 81.66 83.68 81.39 79.39 77.48 75.37 73.13 76.17 樣號 10 11 12 13 14 15 16 17 18 HCR進水COD濃度(mg/L) 99.80 99.59 10244 8374 11054 13054 11624 12000 13800 污泥濃度(g/L) 17.45 17.84 18.1 18.71 20.1 21.01 21.5 23.83 24.3 COD去除率(%) 79.23 78.13 76.98 70.77 73.38 73.24 70.37 67.39 66.2
2.4 接觸氧化池處理效果 試驗結(jié)果表明,經(jīng)HCR處理后的廢水可生化性仍較好,接觸氧化池對COD的去除率達(dá)65%~80%,平均為71.46%。一般出水COD<450mg/L能滿足進入城市管網(wǎng)的排放要求。 2.5 整個系統(tǒng)對COD的去除 經(jīng)整個工藝處理后味精廢水中的COD可降至400mg/L左右,總?cè)コ蕿?3%~98%(平均為95%以上),具有良好的去除效果。對于中濃度的味精廢水可以直接處理達(dá)標(biāo)排放,對10000mg/L以上的高濃度味精廢水經(jīng)處理后也可達(dá)到進入南寧城市管網(wǎng)的排放要求。
3 結(jié)論
?、?味精廠廢水可采用以HCR為核心的好氧生物方法進行處理。該工藝不需對其中的SO42- 進行預(yù)處理,且容積負(fù)荷和污泥負(fù)荷都很高,COD去除率達(dá)93%以上,出水能達(dá)到進入城市管網(wǎng)的排放要求。 ② HCR處理南寧味精廠廢水所產(chǎn)生的剩余污泥中蛋白質(zhì)含量較高,可回收作飼料蛋白,在治理污染的同時獲得了顯著的經(jīng)濟效益。 ?、?該工藝技術(shù)上可行、設(shè)計緊湊、結(jié)構(gòu)合理、占地面積少、水力停留時間較短。