壓力生化反應器處理有機廢水研究 |
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摘要： 試驗考察瞭在不同壓力和不同負荷條件下，采用壓力生化反應器對有機廢水的處理效果。試驗結果表明，該反應器在停留時間為4h時，容積負荷可達5.91－11.8kg［BOD5］／（m3d），氧轉移效率達50％，污泥產率僅為0.1％，且活性污泥的沉降性能好。該反應器適於對中、高濃度有機廢水的處理。 關鍵詞： 生化反應器 污泥負荷率 有機廢水 傳統的活性污泥曝氣法，在城市污水處理中得到瞭廣泛的應用。但存在著進水CODcr濃度不能太高、污泥負荷較低、停留時間長、占地面積大、基建投資高等問題。尤其是處理中、高濃度的有機廢水，一般需要和物化或厭氧處理相結合。壓力生化反應器是一種在壓力狀態下對廢水進行生物處理的技術，采用密閉容器罐進行加壓曝氣。相對於傳統曝氣法，它使用2－3倍於常壓的曝氣壓力對反應器進行充氧，因此，混合液空氣中氧向微生物轉移的效率大大增強，從而可提高反應器內的活性污泥濃度，有利於活性污泥微生物的增殖和對有機物的降解。 本研究自行設計、加工瞭壓力生化反應器。利用壓力生化反應器，對有機廢水進行瞭試驗研究。研究瞭在不同壓力、不同負荷條件下活性污泥微生物對有機廢水的處理效果，以及污泥沉降性能和PH值對反應的影響。 1 試驗裝置及方法 壓力生化反應器試驗處理裝置如圖1所示。
活性污泥的馴化是在另外的活性污泥曝氣池中進行的，取城市污水廠活性污泥加乳品廢水培養而成。 2.1 不同曝氣壓力下的實驗結果 在連續進水穩態運行條件下，采用進水CODcr；為2000 mg／L的乳品廢水，考察在不同曝氣壓力條件下，壓力反應器對有機物的去除效率和去除速度。實驗進氣量采用0.2m3/L，不同壓力下的處理結果見圖2。曝氣時間均為4 h，曝氣壓力與CODcr去除率的關系見圖3。
由圖2與圖3的試驗結果可知，曝氣壓力對有機物的降解速度和去除率有著很大的影響。當曝氣壓力為0.3MPa和0.4MPa時，有機物的降解速度很快，經2 h處理後，出水CODcr去除率分別為82.5％和83.4％；經4h處理後，出水CODcr去除率分別達到90.6％和91.5％。而曝氣壓力為0.1MPa時，經4h曝氣處理後的出水CODcr去除率為56％，經10h曝氣處理後的出水CODcr去除率為82.4％。可見，在壓力條件下，提高瞭混合液的飽和溶解氧濃度，加快瞭混合液中氧向微生物傳遞的速度，使得活性污泥菌膠團的內外都處於好氧狀態，活性污泥微生物的活性大大增強，從而有效地提高瞭有機物的降解速度。 曝氣壓力從0.3 MPa進一步升高到0.4 MPa時，CODcr去除率從90.6％增加到91.5％，增加得不大。故考慮經濟性與處理效率的關系，壓力反應器的曝氣壓力以不超過 0.3 MPa為宜。 1464 145 90.29 1.44 2 2031 200 90.15 4 2507 247 90.14 2.30 29947 4005 503 87.42 3.64 當進水CODcr在1464～2 994mg／L范圍內時，CODcr污泥負荷在1.44－2.81kg［COD］／（kg［MLSS］d）之間（相應BOD5容積負荷在5.97－11.8kg［BOD5］/（m3d）），經過4 h的曝氣後，CODcr去除率在89.75％－92.3％，出水CODcr在110－350mg/L，達到瞭較好的處理效果。當負荷進一步提高到3.64kg［COD］／（kg［MLSS］d）時，CODcr去除率下降到87.42％.出水CODcr在480～530mg／L，出水水質開始變差。從中我們可以看出，和標準活性污泥法相比，壓力反應器CODcr、BOD5負荷的合適范圍遠超出傳統的活性污泥法；而且在高負荷條件下，即進水CODcr進一步增加，進水CODcr＝4 000mg／L，負荷為3.64 kg［COD］／（kg［MLSS］d）時，CODcr去除速度還是很快的。 表2 壓力生化反應器與傳統曝氣的效果比較 曝氣方式 氧轉移效率（%） MLSS 容積負荷 SVI CODcr去除率（%） HRT/h 污泥產率 0.4～0.9 120 77 10 0.5 大 50 4200～6000 5.97～11.8 45～60 90.6 4 0.155 ①氧轉移效率高。由於采用壓力曝氣，氧的分壓提高，混合液中飽和溶解氧的濃度提高，使得空氣中氧的轉移效率大幅提高，達到50％，充氧能力約為傳統曝氣的4倍。 ②MLSS值較高。空氣中氧轉移效率的提高，為反應器中MLSS值的提高有瞭提供充足DO的保證。在不同壓力的曝氣試驗中，MLSS值平均在4200 mg／L；在不同負荷的試驗中，我們通過改變污泥回流比，使反應器中的MLSS值提高到6000 mg／L，未有DO不足現象。 ③SVI值較低，污泥產量少。反應器出水混合液的SVI值始終保持在45～60，保證瞭出水混合液有較好的沉降性能。同時，對0.3 MPa條件下乳品廢水的試驗數據回歸分析得 a＝0.155，b=0.081。 ④抗沖擊負荷強。實際測定生化反應器中循環流量與進水量之比為1440：1，反應器中各點的MLSS、DO值幾乎相等，反應器內處於完全混合狀態，因而具有較高的抗沖擊能力。 2.6 其它有機廢水的運行試驗 為瞭研究壓力反應器對其它工業廢水的處理效果，又對瀝麻廢水、毛紡廢水和漂染廢水作瞭試驗研究。試驗壓力取0.3 MPa，停留時間為4 h。試驗結果如表3所示。 表3 壓力反應器處理不同有機廢水的試驗結果 廢水種類 進水CODcr 出水CODcr 曝氣壓力Mpa 停留時間/h 去除率（%） 瀝麻廢水 2000～2190 198～232 0.3 4 90～89 毛紡廢水 700～760 90～109 0.3 漂染廢水800～1000 120～190 0.3 4 85～81 由表3的試驗結果可以看出，壓力反應器對有機廢水的處理有良好的效果，尤其是對含有纖維、木素高的亞麻水的處理，也達到瞭很好的效果。 3 結論 從壓力反應器處理有機廢水的試驗結果來看，該反應器能有效地處理有機廢水，具有污泥負荷率高、降解速度快、抗沖擊負荷強、混合液出水泥水分離好等特點，適於處理中、高濃度的有機廢水。 作者簡介：費忠民（1965－），男，江蘇常熟人，講師；郭維華（1939－），男，浙江杭州人，教授。 |
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