IOC_SBBR_人工湿地组合工艺在猪场废水处理中的应用 5页

ＩＯＣ—ＳＢＢＲ—人工湿地组合工艺在猪场废水处理中的应用万金保１１１，２１１陈琳吴永明顾平何华燕（１南昌大学环境与化学工程学院，教育部鄱阳湖湖泊生态与生物资源利用实验室，南昌３３００３１；２江西省科学院能源研究所，南昌３３００２９）摘要采用内外循环厌氧反应器（ＩＯＣ）—序批式生物膜反应器（ＳＢＢＲ）—人工湿地组合工艺处理猪场废水，工程规模为１００ｍ３／ｄ，投资９８．８万元，运行费用约为１．１１元／ｍ３。通过向厌氧消化液添加３０％原水，ＳＢＢＲ脱氮除磷能力明显提高；同时利用人工湿地进行深度脱氮除磷。经过一年的调试运行，工艺对ＣＯＤＣｒ、ＢＯＤ５、ＳＳ、ＮＨ３—Ｎ、ＴＰ的去除率分别达到了９６．５％、９３．２％、９６．２％、８９％、８６％，出水各项指标都达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（ＧＢ１８５９６—２００１）。关键词猪场废水内外循环厌氧反应器（ＩＯＣ）序批式生物膜反应器（ＳＢＢＲ）人工湿地脱氮除磷１工程概况表１废水水质及排放标准江西省某养猪场生猪养殖规模为１万头，废水项目进水排放标准排放量为１００ｍ３／ｄ，废水经处理后水质要求达到ＣＯＤＣｒ／ｍｇ／Ｌ５１２０～１０８２５４００《畜禽养殖业污染物排放标准》（ＧＢ１８５９６—２００１）。ＢＯＤ５／ｍｇ／Ｌ３２１０～６５３５１５０２处理工艺ＳＳ／ｍｇ／Ｌ２０１２～３５３５２００猪场废水具有排放集中、冲击负荷强、有机质浓ＮＨ３—Ｎ／ｍｇ／Ｌ３２５～１４５０８０［１］度高、水解酸化快、沉淀性能好等特点。根据中试ＴＰ／ｍｇ／Ｌ２１．５～６２．５８结果并结合猪场实际及周边地形情况，确定采用内外ｐＨ７．５～９６～９循环厌氧反应器（ＩＯＣ）—序批式生物膜反应器（ＳＢ－３主要构筑物及设备ＢＲ）—人工湿地组合工艺。猪场废水经过厌氧处理３．１水解酸化沉淀池后，微生物消耗了大部分易降解的有机物，使废水的１座，圆柱形砖混结构，尺寸７ｍ×４ｍ，有效可生化性降低，好氧阶段去除ＣＯＤＣｒ效果不理想，同容积１５０ｍ３，ＨＲＴ＝３６ｈ。汇集经拦渣处理后的废时由于废水Ｃ／Ｎ的降低、ｐＨ降低，导致后续生物脱氮水，在调节废水水质、水量的同时，进行水解酸化作过程效果不理想，此外，碳源不足也是导致后续除磷效用，减轻后续处理的负荷。［２，３］果不佳的原因之一。而通过添加碳源、加碱等方式３．２ＩＯＣ反应器改善好氧进水水质处理成本昂贵。本工程采用对ＳＢ－１座，钢结构，尺寸１．６ｍ×１４．５ｍ，有效容积３。ＩＯＣ反应器是在厌氧内循环反应器（ＩＣ）基ＢＲ添加原水解决上述问题，工艺流程见图１，废水水质２５ｍ及排放标准见表１。础上，改进反应器结构，增加反应器外循环而成，由污泥床反应区、精细处理区、布水器、三相分离器、气体提升管、污泥回流管和气液分离器等组成。３．３ＳＢＢＲ池２座，钢筋混凝土结构，尺寸６ｍ×３ｍ×５ｍ，ＳＢＢＲ是在ＳＢＲ内装填不同的填料而开发出来的［４］图１废水处理工艺流程一种新型复合式生物膜反应器。设计容积负荷为３·ｄ），内壁涂防渗材料，采用固定０．１ｋｇＢＯＤ５／（ｍ“十一五”国家科技支撑计划项目（２００７ＢＡＢ２３Ｃ０２）。式填料，投配率为３０％，布置膜片式曝气器。给水排水Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．７２０１１４７n３．４人工湿地对ＳＢＢＲ池出水进行深度脱氮除磷处理，人工湿地分为３格，总面积约１３３４ｍ２，为表面流人工湿地，分别种植芦苇、菖蒲、美人蕉等植物。４系统的调试与运行４．１ＩＯＣ反应器的启动ＩＯＣ反应器接种污泥取自南昌市某啤酒厂的３。ＩＯＣ反应器ＵＡＳＢ厌氧污泥，接种量约为１５ｍ启动初期，采用高频率、短时间的脉冲进水方式，通过调节进水流量，控制ＨＲＴ，逐渐增加容积负荷，启图２ＩＯＣ反应器对ＣＯＤＣｒ的去除效果动期间水温在２０～２５℃，进水ｐＨ为７．５～８．２；经过４２ｄ驯化，ＣＯＤＣｒ去除率稳定在８５％左右。同时观察到，反应器新颗粒污泥开始形成，圆形或椭圆形，厌氧颗粒污泥逐渐增大，表面呈黑色且观察到大量细微气泡，说明产甲烷菌活性已被激活。４．２ＳＢＢＲ池的启动ＳＢＢＲ池接种污泥取自南昌市朝阳污水处理厂二沉池的活性污泥，采用接种驯化法，以稀释的猪场废水为基质，利用闷曝＋间歇曝气的方法培养驯化生物膜，ＳＢＢＲ池经过２４ｄ的运行，ＣＯＤＣｒ、ＮＨ３—图３ＩＯＣ反应器对氨氮的去除效果Ｎ去除率稳定在８５％、９０％，挂膜启动成功。由图４可知，ＩＯＣ反应器对磷的去除率呈现负４．３组合工艺运行及优化增长，且出水中磷的含量有逐渐增高的趋势。这是在ＩＯＣ反应器、ＳＢＢＲ池成功启动后，以猪场废由于聚磷菌厌氧释磷，此外消化液ｐＨ降低时，也会水原水作为ＩＯＣ反应器进水，将ＩＯＣ反应器出水作增加释磷。为ＳＢＢＲ池进水，２个工艺组合运行。ＩＯＣ反应器采用间隔连续进水方式，控制平均进水量为４．５ｍ３／ｈ，平均进水时间２２．２ｈ／ｄ；ＳＢＢＲ池一个运行周期为１２ｈ，调整缺氧停留时间以及缺氧、好氧的交替次数，每个周期时间安排为进水０．５ｈ、曝气２．５ｈ、缺氧１．５ｈ、曝气２ｈ、缺氧１．５ｈ、曝气２ｈ、缺氧１．５ｈ、排水０．５ｈ。曝气阶段ＳＢＢＲ池内ＤＯ控制在１．５～３ｍｇ／Ｌ。４．３．１ＩＯＣ反应器运行情况由图２可知，ＩＯＣ反应器正常运行时，ＣＯＤＣｒ进水平均浓度为８９２８ｍｇ／Ｌ，正常的出水平均浓度１１６７ｍｇ／Ｌ，平均去除率达到８７％，总体上去除效图４ＩＯＣ反应器对ＴＰ的去除效果果比较理想。４．３．２ＳＢＢＲ池运行情况由图３可知，运行调试期间氨氮平均进水浓度由图５可见，初期厌氧消化液的水质波动较为为２５０～６５０ｍｇ／Ｌ，经过ＩＯＣ反应器的处理后经常剧烈，进水ＣＯＤＣｒ也较高，但ＳＢＢＲ池对ＣＯＤＣｒ去除出现出水氨氮浓度大于进水的情况。这是由于反应率仍能维持在４０％～６０％。在中后期，随着进水厌器内部在厌氧下进行的氨化反应造成的。氧消化液的ＣＯＤＣｒ浓度降低，ＳＢＢＲ池的ＣＯＤＣｒ去４８给水排水Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．７２０１１n除率也随之降低至１０％以下。表明针对可生化性较差的厌氧消化液，ＳＢＢＲ池直接处理对ＣＯＤＣｒ去除能力较弱，严重时还会导致处理效果异常。图７ＳＢＢＲ池对ＴＰ的去除效果亚硝化反应，提高氨氮去除效果。经小试，得到配水比为３０％（引入３０％原水以补充碳源）时ＳＢＢＲ池图５ＳＢＢＲ池对ＣＯＤＣｒ的去除效果出水氨氮浓度最低，对厌氧消化液的处理效果最佳。从图６可知，ＳＢＢＲ池对氨氮的去除效果优于添加原水后，ＳＢＢＲ池对ＣＯＤＣｒ去除率达到ＣＯＤＣｒ，去除率基本保持在８０％，最高可达９０％。４１．７％～８３．１％（见图８）。中间由于降雨原因，猪但氨氮去除率均随反应器的运行呈不同程度的下降场原水浓度下降，导致ＩＯＣ反应器出水浓度下降，趋势，这是由于微生物在反应器中不能利用低Ｃ／ＮＳＢＢＲ池的ＣＯＤＣｒ去除率也下降，但随着进水的厌氧消化液进行有效的反硝化作用，中和硝化过ＣＯＤＣｒ浓度的回升，ＳＢＢＲ池处理能力得到了迅速恢程产生的酸，最终导致氨氮去除能力的下降。复；同时，从外观上看，曝气过程ＳＢＢＲ池泡沫少，沉淀后上清液呈棕褐色，在闲置阶段，可见微小气泡逸出，说明反应器内存在较强烈的反硝化作用。原因是添加原水后系统内的ｐＨ基本稳定在７以上，提高了反硝化速率，原水中易降解的有机物为反硝化提供了碳源，从而提高了ＣＯＤＣｒ的去除率。图６ＳＢＢＲ池对氨氮的去除效果ＳＢＢＲ池进水总磷浓度波动较大，出水却相当稳定，出水总磷浓度基本在１０～１６ｍｇ／Ｌ，平均去除率达到７１．５％（见图７）。说明ＳＢＢＲ工艺在厌氧／好氧相互交替的运行工况下对总磷具有良好的去除图８添加原水后ＳＢＢＲ池对ＣＯＤＣｒ的去除效果效果，并具有较高的抗冲击负荷能力。添加原水后，ＳＢＢＲ池对氨氮的去除效果见４．３．３添加原水对ＳＢＢＲ池处理效果的影响图９。氨氮的去除率大幅度提高，达到５３．６％～根据上述分析可知，厌氧消化液的可生化性差９７．６％，废水的Ｃ／Ｎ提高，反硝化作用增强，产生的和低Ｃ／Ｎ是制约ＳＢＢＲ池持续高效处理厌氧消化碱度弥补了硝化阶段消耗的碱度且有剩余，缓冲作液的关键因素。通过向厌氧消化液内添加原水，提用强，保证氨氮的去除效率。高Ｃ／Ｎ，增强反硝化作用，同时维持适宜的ｐＨ进行如图１０可知，ＳＢＢＲ池对添加了原水的厌氧消给水排水Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．７２０１１４９n图９添加原水后ＳＢＢＲ池对氨氮的去除效果图１１人工湿地对ＣＯＤＣｒ去除效果图１０添加原水后ＳＢＢＲ池对ＴＰ的去除效果化液的总磷去除效果要比未添加的好，去除率增大到６９．７％～８５．７％。主要原因是硝态氮的稀释降低了其对除磷作用的干扰，从而提高了磷的去除率。图１２人工湿地对氨氮去除效果４．４人工湿地运行情况组合型人工湿地ＣＯＤＣｒ平均去除率达５９．２％以上，氨氮平均去除率达３５．７％（见图１１、图１２）。人工湿地内好氧微环境，影响亚硝酸菌和硝酸菌的数量和分布，在人工湿地床内沿垂直方向自上而下是好氧、缺氧、厌氧的环境，使得人工湿地具有较强的氨氮去除能力。图１３表明，组合型人工湿地对磷的平均去除率达到５５．１％，由植物和微生物共同完成。植物吸收废水中的无机磷，将其同化为有机成分，通过对植物的收割来除磷；微生物可将磷同化为细胞图１３人工湿地对ＴＰ去除效果物质。达到了９６．５％、９３．２％、９６．２％、８９％、８６％。４．５运行效果５经济效益经过近４个月的调试及１年的优化运行，ＩＯＣ－该工程总投资９８．８万元，总装机功率为３５ｋＷ，ＳＢＢＲ—人工湿地组合工艺运行稳定，出水水质达到实际运行功率为１２．５ｋＷ，耗电约为１３５ｋＷ·ｈ／ｄ，《畜禽养殖业污染物排放标准》（ＧＢ１８５９６—２００１），电价按０．６元／（ｋＷ·ｈ）计，则电费为８１元／ｄ；由于ＣＯＤＣｒ、ＢＯＤ５、ＳＳ、ＮＨ３—Ｎ、ＴＰ的平均去除率分别５０给水排水Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．７２０１１n厌氧预处理技术在绍兴污水处理厂升级改造中的应用研究虞伟权曹祺戴海润（绍兴水处理发展有限公司，绍兴３１２０７４）摘要采用ＡＢＲ工艺对绍兴污水处理厂原水经混凝沉淀处理出水开展了水解酸化中试研究。结果表明，在ＨＲＴ１０～１１ｈ、ｐＨ≤９、反应水温２５～３５℃、进水ＳＳ＜２００ｍｇ／Ｌ、ＭＬＳＳ为２０～４０ｇ／Ｌ的条件下，ＣＯＤＣｒ的去除率达到４０％～５０％，Ｂ／Ｃ提升了１９．２％，污染物种类由８４种减少到４４种。关键词印染废水水解酸化厌氧折流板反应器升级改造３／ｄ），氧化沟设计ＨＲＴ５８ｈ（实际４０ｈ）；１工程背景４３万ｍ绍兴污水处理厂是以处理印染废水为主的城市三期工程采用混凝沉淀—厌氧—氧化沟（Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ污水处理厂，进水中印染废水占８０％以上，生活污氧化沟的改良，进水端设有兼氧池）工艺，设计处水占１０％，化工废水３％，其余企业排污占７％左理能力２０万ｍ３／ｄ（实际能达到２５万ｍ３／ｄ），设计右。主要进水指标为ＣＯＤＣｒ１２００～２０００ｍｇ／Ｌ，厌氧池为内置沉淀池的类氧化沟形式的反应器，ＢＯＤ５４００～６００ｍｇ／Ｌ，Ｂ／Ｃ０．２５～０．５，ＳＳ４００～设计厌氧池、氧化沟和氧化沟内兼氧池的ＨＲＴ分６００ｍｇ／Ｌ，ｐＨ７～１１，ＮＨ３—Ｎ４０～５０ｍｇ／Ｌ，别为１２．５ｈ、３６ｈ和３．６ｈ。设计进、出水质指标见ＴＰ４～７ｍｇ／Ｌ，色度２５０～４００倍，具有污染物浓度表１。高、ｐＨ波动大、色度高、Ｂ／Ｃ低且逐年下降等特点。从实际运行情况来看，一、二、三期工程设计基现建有一、二、三期工程，总处理能力达９０万本合理，出水均能达到设计的排放标准要求，但是还３／ｄ。其中，一期工程采用混凝沉淀—厌氧—好存在以下主要问题：①进厂水质波动较大，现有调节ｍ氧工艺，设计处理水量３０万ｍ３／ｄ（实际２２万ｍ３／ｄ），池功能不强；②混凝沉淀效果不理想；③水解酸化单设计厌氧池和好氧池为推流式，其设计ＨＲＴ分别元未能发挥作用。在加大节能减排力度的背景下，为１０ｈ和１４ｈ；二期工程采用混凝沉淀—氧化沟绍兴市政府要求绍兴污水处理厂出水ＣＯＤＣｒ≤（普通单沟）工艺，设计处理水量３０万ｍ３／ｄ（实际。１００ｍｇ／Ｌ，因此升级改造势在必行檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿檿采用自动控制装置，只需１名工人操作即可，人工费参考文献为３０元／ｄ，总运行费为１１１元／ｄ，折合废水处理费用为１．１１元／ｍ３。１邓仕槐，李远伟，郑仁宏，等．畜禽养殖废水的混合处理工艺．环境６结论工程，２００６，２４（４）：２９～３３（１）采用ＩＯＣ—ＳＢＢＲ—人工湿地组合工艺处２ＢｅｒｎｅｔＮ，ＤｅｌｇｅｎｅｓＮ，ＡｋｕｎｎａＣ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄａｎｅｒｏｂｉｃ－ａｅｒｏ－ｂｉｃＳＢＲｆｏｒｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｐｉｇｇｅｒｙｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．ＷａｔＲｅｓ，１９９９，理猪场废水，出水水质可达到《畜禽养殖业污染物排３４（２）：６１１～６１９放标准》（ＧＢ１８５９６—２００１）。３ＺｈａｎｇＺＪ，ＺｈｕＪ，ＫｉｎｇＪ，ｅｔａｌ．Ａｔｗｏ－ｓｔｅｐｆｅｄＳＢＲｆｏｒｔｒｅａｔｉｎｇ（２）添加３０％原水后，ＳＢＢＲ对厌氧消化液ｓｗｉｎｅｍａｎｕｒｅ．ＰｒｏｃｅｓｓＢｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００６，４１（４）：８９２～９００ＣＯＤＣｒ、氨氮、总磷的去除效率均提高，并具有稳定４万金保，邓香平，吴永明．ＳＢＢＲ工艺研究进展．工业水处理，的运行效果。２００８，２８（９）：５～９（３）人工湿地对猪场废水深度脱氮除磷效果良好。§Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｂｗａｎ＠ｎｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（４）工艺处理效果好、占地面积少、流程简单、构收稿日期：２０１１－０３－１１筑物少和运行管理方便，适合处理高浓度猪场废水。修回日期：２０１１－０４－０３给水排水Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．７２０１１５１