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建筑工程項(xiàng)目管理軟件

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浸沒(méi)式MBR技術(shù)在養(yǎng)豬場(chǎng)廢水處理中的應(yīng)用

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簡(jiǎn)介: 采用浸沒(méi)式MBR,并結(jié)合傳統(tǒng)的A/O工藝處理高CODcr和高NH3-N濃度的養(yǎng)豬場(chǎng)廢水,可有效地實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。當(dāng)廢水處理站進(jìn)水水質(zhì)CODcr為9100 mg/L、BOD5為3788 mg/L、SS為4490 mg/L、NH3-N為450 mg/L時(shí),出水CODcr<85 mg/L,BOD5<10 mg/L,SS<5 mg/L,NH3-N<5 mg/L,達(dá)到DB 31/199-1997一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵字:養(yǎng)豬場(chǎng)廢水 高有機(jī)污染物 高氨氮濃度 浸沒(méi)式MBR

The application of immerged MBR technology for the hoggery wastewater treatment

  Zhao Xiuhua, Li Guangming, Wang Hua, Huang Juwen.

 ?。═ongji University, State Key Lab. of Pollution Control and Resource Reuse,Shanghai 200092)

  tract: Hoggery wastewater contains a high organic matter and ammoniac concentration, which can be efficiently treated by immerged MBR and A/O process. The inlet concentration of hoggery wastewater is CODcr9100 mg/L,BOD53788 mg/L,SS4490 mg/L,NH3-N450 mg/L; The outlet water has reached the DB31/199-1997 first-class standard (CODcr<85 mg/L, BOD5<10 mg/L, SS<5 mg/L, NH3-N<5 mg/L ) .

  Keyword: Hoggery wastewater High organic contamination High ammoniac concentration  Immerged MBR

  膜生物反應(yīng)器(MBR)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種新型高效的生化處理工藝[1]。在短短的幾十年里,MBR技術(shù)經(jīng)歷了分置式、錯(cuò)流式和浸沒(méi)式膜生物反應(yīng)器三個(gè)階段,其中,浸沒(méi)式膜生物反應(yīng)器是21世紀(jì)公認(rèn)的最有發(fā)展前途的環(huán)境治理技術(shù)之一[2],也是目前處理高濃度廢水[3]回用[4]的理想技術(shù)。

  畜禽廢水主要有糞便、尿液定期沖洗的“混合系統(tǒng)”和干糞人工鏟除、尿液畜禽棚定期沖洗的“干濕分開(kāi)系統(tǒng)”等兩種,其特性是有機(jī)物、懸浮物和氨氮污染物濃度高,生化性能好,處理難度前者遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于后者,若不進(jìn)行處理直接排放,必將對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。對(duì)該類(lèi)廢水,目前常見(jiàn)的處理工藝是“厭氧預(yù)處理+好氧處理”,但該工藝處理后排放廢水難以達(dá)到國(guó)家或當(dāng)?shù)?label class="lb" onclick="g('環(huán)保');">環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。本文針對(duì)某“干濕分離系統(tǒng)”養(yǎng)豬場(chǎng)排放的高濃度廢水(廢水水量20 m3/d,CODcr=9100 mg/L,BOD5=3788 mg/L,SS=4490 mg/L,NH3-N=450 mg/L),吸收傳統(tǒng)的“厭氧+好氧”處理工藝成果,采用先進(jìn)的浸沒(méi)式生物反應(yīng)器處理技術(shù)。

  1 浸沒(méi)式MBR處理技術(shù)

  MBR是活性污泥法中的一種,也是利用生物反應(yīng)槽(曝氣槽)內(nèi)含微生物菌群的活性污泥吸附水體中的有機(jī)污染物,并以其為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或增殖材料,使水體中的有機(jī)污染物分解達(dá)到凈化廢水的目的。浸沒(méi)式MBR處理技術(shù)是將吸入泵、曝氣器和生物反應(yīng)池為一體式的最新膜生物反應(yīng)器,膜組件直接放于生物反應(yīng)器中,膜內(nèi)流速由空氣的攪拌提供。對(duì)有機(jī)物、氨氮濃度高的畜禽廢水,采用前置式反硝化生物脫氮工藝(A/O工藝)[6, 7],與浸沒(méi)式MBR工藝結(jié)合,將彌補(bǔ)傳統(tǒng)A/O工藝的不足,并具有以下顯著特點(diǎn):(1)通過(guò)反硝化脫氮,徹底消除氨氮對(duì)微生物環(huán)境的影響;(2)減少了后續(xù)硝化過(guò)程的外加堿量,和后續(xù)硝化過(guò)程的曝氣量,運(yùn)行費(fèi)用省。

  與傳統(tǒng)的活性污泥法相比,A/O工藝結(jié)合浸沒(méi)式MBR處理技術(shù)固液分離效率高,無(wú)須二級(jí)沉淀池,設(shè)備簡(jiǎn)單,構(gòu)筑物占有空間小,自動(dòng)控制穩(wěn)定,耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng),污泥產(chǎn)量少,出水水質(zhì)穩(wěn)定等。

  2 工藝技術(shù)路線(xiàn)

  廢水首先經(jīng)過(guò)細(xì)篩網(wǎng)隔除廢水中的懸浮物和雜物后流入調(diào)節(jié)池,均衡水質(zhì)水量,然后用泵打入沉淀池進(jìn)行固液分離,上清液流入MBR處理池,MBR處理池設(shè)計(jì)為A/O處理系統(tǒng):在前段,進(jìn)水與后段的回流水充分混和進(jìn)行生物反硝化脫氮,在后段進(jìn)行生物降解和硝化,同時(shí)加堿補(bǔ)充氨氮硝化所消耗的堿度,處理后水直接排放。工藝流程見(jiàn)圖1。

  

  圖1 處理工藝流程圖

  
圖2 某養(yǎng)豬場(chǎng)廢水經(jīng)MBR處理后的出水水質(zhì)結(jié)果

  3 結(jié)果分析與討論

  該工程施工安裝歷時(shí)2個(gè)月,于2000年3月投入活性污泥正式開(kāi)始工藝調(diào)試。通過(guò)3個(gè)月的調(diào)試及6個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行,測(cè)得進(jìn)入廢水處理站的平均水質(zhì)與設(shè)計(jì)水質(zhì)基本相符,即CODcr=9100 mg/L,BOD5=3788 mg/L,SS=4490 mg/L,NH3-N=450 mg/L。出水水質(zhì)于達(dá)到DB 31/199-1997一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)出水水質(zhì),調(diào)試階段基本共分為5個(gè)階段進(jìn)行,調(diào)試過(guò)程表1,出水水質(zhì)結(jié)果見(jiàn)圖2。

  表1 某養(yǎng)豬場(chǎng)廢水調(diào)試階段說(shuō)明

階段時(shí)間段/d現(xiàn) 象I0~22馴化階段II23~41出水CODcr 、BOD5和SS達(dá)標(biāo), NH3-N超標(biāo),pH>8.542~90BOD5和SS達(dá)標(biāo),出水CODcr超標(biāo),NH3-N超標(biāo),pH=5.5~6.5IV90~100BOD5、NH3-N 和SS達(dá)標(biāo),出水CODcr超標(biāo),pH=7.4~7.8V>101CODcr、BOD5、NH3-N和SS達(dá)標(biāo), pH=7.5~8.5

  階段I:調(diào)試工作準(zhǔn)備就緒,向MBR池內(nèi)投入有效池容約7.5%的城市活性污泥,用水加滿(mǎn)后,處理系統(tǒng)按設(shè)定的程序開(kāi)始運(yùn)行。

  階段II:調(diào)試至第23天進(jìn)行第一次取樣,出水CODcr小于100 mg/L,但進(jìn)出MBR池的NH3-N濃度相同,出水pH高于進(jìn)水,且有大量的泡沫產(chǎn)生。結(jié)果表明微生物經(jīng)22 d馴化后,繁殖速率較高的異養(yǎng)菌增殖迅速,世代時(shí)間較長(zhǎng)的硝化菌尚未形成優(yōu)勢(shì)菌種。由于氨氮濃度高,廢水呈堿性而產(chǎn)生大量泡沫。

  階段III:第46天取樣時(shí),發(fā)現(xiàn)CODcr又出現(xiàn)回升趨勢(shì)(約300 mg/L),而NH3-N濃度明顯下降,出水pH低于進(jìn)水;在接下來(lái)近40 d的調(diào)試期間,出水的CODcr穩(wěn)定在250 mg/L左右,NH3-N穩(wěn)定在50 mg/L左右,pH小于6。產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因可從硝化過(guò)程機(jī)理分析得到解釋。

  根據(jù)硝化過(guò)程機(jī)理,硝化過(guò)程主要包括以下串級(jí)反應(yīng),即:

  

  由反應(yīng)(1)可知,廢水中1 mol NH4+在溶解氧和亞硝酸菌的作用下,即可產(chǎn)生2 mol H+和1 mol的NO2。當(dāng)調(diào)試進(jìn)入階段III時(shí),廢水中的NH3-N濃度下降,pH降低,說(shuō)明硝化過(guò)程反應(yīng)(1)已開(kāi)始進(jìn)行,即廢水中的亞硝酸菌和硝酸菌開(kāi)始生成。由于硝酸菌的產(chǎn)率約為亞硝酸菌的1/2至1/3[1],加上在酸性環(huán)境下(pH=6.0~7.2),反應(yīng)(1)的反應(yīng)速度大于反應(yīng)(2),從而使硝化過(guò)程中的串級(jí)反應(yīng)(2)的反應(yīng)速度較小,廢水中H+濃度和NO2濃度累積。因此,廢水在進(jìn)入調(diào)式階段III時(shí),廢水中的pH始終較小,出水中的NO2濃度較高。這與第77天的MBR出水中NO2高達(dá)123 mg/L的分析結(jié)果十分吻合。

  同時(shí),由于出水pH較低,反應(yīng)(1)得到抑制,使出水NH3-N基本保持在50 mg/L左右。眾所都知,NO2屬還原性物質(zhì),理論上1 mg/L NO2--N將產(chǎn)生1.141 mg/L CODcr[1],為證實(shí)NO2對(duì)出水CODcr的貢獻(xiàn),在實(shí)驗(yàn)室采用測(cè)定BOD5預(yù)處理的方法將NO2影響消除,測(cè)得CODcr <100 mg/L。該結(jié)果表明,階段III出水CODcr穩(wěn)定在250 mg/L左右主要是由NO2累積引起。實(shí)驗(yàn)室利用該養(yǎng)豬場(chǎng)的污泥和出水進(jìn)行小試,發(fā)現(xiàn)如果控制pH > 7.5,則出水NH3-N < 5 mg/L,而NO2濃度不變。這也說(shuō)明階段III的硝酸菌濃度由于受廢水中酸環(huán)境和硝酸菌生成速率的制約,尚未達(dá)到需要濃度。因此,在進(jìn)入階段III時(shí),廢水的pH始終小于6,出水的CODcr穩(wěn)定在250 mg/L。

  為了提高環(huán)境pH,促進(jìn)硝化反應(yīng),在調(diào)試進(jìn)入第79天時(shí),向廢水中投加NaOH,但實(shí)際投加量遠(yuǎn)大于理論加堿量(理論加堿量=硝化所需堿度 — 進(jìn)水堿度)。這于MBR池較大和NH4+的緩沖作用有關(guān)。所以加堿量逐日提高(350~550 g/t廢水),至第87天出水pH才有明顯上升趨勢(shì)。

  在階段III的初期,泡沫仍較多,池內(nèi)活性污泥隨泡沫溢出。當(dāng)進(jìn)入第50天時(shí),開(kāi)始投加消泡劑(約1.5~2.0 g/L),污泥濃度開(kāi)始增加,廢水中泡沫大大減少。

  階段IV:該階段持續(xù)時(shí)間約10 d,主要特征是pH保持在7以上,NH3-N < 5 mg/L;由于廢水中pH控制較差,出水中CODcr雖有明顯下降,但仍稍為超標(biāo)。這也從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明,對(duì)高氨氮、高CODcr污染物廢水處理系統(tǒng),處理系統(tǒng)的自動(dòng)化程度將直接對(duì)出水產(chǎn)生重大影響。

  階段V:調(diào)試開(kāi)進(jìn)入第100天,加藥系統(tǒng)、自動(dòng)控制和反饋系統(tǒng)完全正常,MBR出水全部達(dá)到DB 31/199-1997一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí),硝化系統(tǒng)已完善,加堿量逐日減少(230~140 g/t廢水),泡沫產(chǎn)生大量減少,系統(tǒng)不需添加消泡劑。

  4 結(jié) 論

  采用膜分離活性污泥法處理廢水在國(guó)內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn)及工程性試驗(yàn)較多[3,4],但實(shí)際工程項(xiàng)目很少。本文采用前置式反硝化生物脫氮A/O工藝,將浸沒(méi)式MBR裝置O級(jí)生化池處理畜牧廢水這種含高有機(jī)物、高氨氮的廢水,在國(guó)內(nèi)尚屬首次。對(duì)于高濃度有機(jī)廢水,采用膜法處理廢水的投資與普通生化法基本相當(dāng),但出水水質(zhì)穩(wěn)定、污泥量小、占地面積緊湊,運(yùn)行和管理簡(jiǎn)單。

  本項(xiàng)目以干濕分離系統(tǒng)的畜禽廢水為對(duì)象,進(jìn)水CODcr為9100 mg/L,BOD5為3788 mg/L,SS為4490 mg/L,NH3-N為450 mg/L,經(jīng)浸沒(méi)式MBR工藝處理后,經(jīng)過(guò)3個(gè)月的調(diào)試及6個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行,共經(jīng)歷了5個(gè)階段,出水CODcr<85 mg/L,BOD5<10 mg/L,SS<5 mg/L,NH3-N<5 mg/L,達(dá)到DB 31/199-1997一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。因此,該養(yǎng)豬場(chǎng)廢水處理項(xiàng)目的成功為浸沒(méi)式MBR工藝處理畜牧廢水提供了寶貴的工程實(shí)踐。

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  [1]第一作者:趙修華,男,1965年生,博士,副教授,主要從事過(guò)程工業(yè)污染與預(yù)防控制研究。

發(fā)布:2007-07-29 12:44    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁(yè)]    [關(guān)閉]
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