德態LEVAPOR生物膜法處理市政污水研究報告
來源：桂林德態環保科技有限公司 閱讀：15444 更新時間：2024-10-21 09:13| 詳細信息 | |||||
| 項目名稱 | 德態LEVAPOR生物膜法處理市政污水研究報告 | ||||
| 建設地點 | 建設起始時間 | 建設結束時間 | |||
| 建設性質 | 新(xin)建 | 工程(cheng)投資 | 廢(fei)水(shui)性質 | ||
| 處理規模(mo) | 進(jin)水(shui)水(shui)質 | 出水水質 | |||
| 處理工(gong)藝 | 運行費用 | 承包范圍 | |||
工程(cheng)說明
1. 項目介紹
該市政(zheng)污(wu)水廠設計(ji)目標為處理304萬人(ren)口的(de)生活污(wu)水，用于去除(chu)COD 和BOD5，目前能(neng)夠滿足國家環保法規的(de)要求(qiu)。在以下工藝(yi)條件下2010年8月份的(de)統計(ji)數據如(ru)下：
- 水力停留時間 HRT = 5.5 h
- 負荷Lv = 2.5 kgCOD/m³xd, Lv` = 1.3 kgBOD/m³xd
進水及出水指標見表1。
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| 表1：污水處理廠采用原工藝進出水指標 |
但是考慮到未(wei)來(lai)的(de)(de)發展及(ji)標(biao)準的(de)(de)提(ti)升污水廠(chang)的(de)(de)管理層決定(ding)試用一些新的(de)(de)工(gong)藝(yi)來(lai)滿足未(wei)來(lai)的(de)(de)環保(bao)要求 。
1.1 如果(guo)采用(yong)在歐(ou)洲和美國(guo)廣泛采用(yong)的(de)傳統活性污泥法工藝(yi) 好氧池(chi)的(de)容積需擴大一倍。
1.2 而一(yi)(yi)種創新型(xing)及在溫度低的(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)下發(fa)展(zhan)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)新工(gong)(gong)藝(yi)則是生(sheng)物膜法(fa)(fa)和活性(xing)污(wu)(wu)泥法(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)組合工(gong)(gong)藝(yi)， 污(wu)(wu)水(shui)廠的(de)(de)(de)(de)(de)改建基于將生(sheng)物菌(jun)群固定在有(you)吸(xi)附能力的(de)(de)(de)(de)(de)LEVAPOR懸浮(fu)填(tian)料上。該填(tian)料是由(you)德國拜(bai)耳(er)公(gong)司(si)研發(fa)，現(xian)在授權給其(qi)發(fa)明(ming)人(ren)所創立的(de)(de)(de)(de)(de)公(gong)司(si)獨家(jia)在全球推廣使用(yong)。該懸浮(fu)填(tian)料最(zui)先是1989/90年在芬蘭Espoo由(you)該國環保部負責的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)小型(xing)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠的(de)(de)(de)(de)(de)改建工(gong)(gong)程中得(de)到應用(yong)，然后在赫爾辛(xin)基的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個(ge)大型(xing)污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理(li)廠得(de)到成功應用(yong)。
該生物膜技(ji)術是將15%填充(chong)率的LEVAPOR懸浮調(diao)料(liao)投(tou)放到好氧池(chi)中，在(zai)反應池(chi)中設置隔網(wang)確保(bao)懸浮填料(liao)不被出(chu)水帶出(chu)反應池(chi)。
因(yin)為LEVAPOR懸浮填料很強的吸附能力(li)一些絮(xu)凝(ning)效果(guo)差、生長速度(du)慢的硝(xiao)化(hua)菌(jun)種能在LEVAPOR懸浮填料上迅速繁殖并形成活性生物膜，能將硝(xiao)化(hua)能力(li)提(ti)高一倍。
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| 圖 1+2 外觀 (20x20x7 mm) LEVAPOR懸浮填料 橫截面 | ||
由于LEVAPOR懸浮填料的高孔隙度以及內表面積非常大，溶氧度和氧化還原電位都很低，能在好氧條件下自動發生同步反硝化，從而能降低硝酸根離子的(de)濃度(du)。通過該工藝(yi)無需新建(jian)反應池就(jiu)能大幅提高已建(jian)設施的(de)處理效(xiao)能。
2. 實驗室規模的生化測試
為了能(neng)在(zai)現有條件(jian)下檢測(ce)LEVAPOR生物(wu)膜(mo)技術的效(xiao)果和(he)估算工藝(yi)參數，污(wu)水廠決定運行一個實驗(yan)室規模的在(zai)線(xian)污(wu)水處理設施(shi)。 (圖(tu). 3)
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| 圖3: LEVAPOR 懸浮填料在好氧反應池中 |
生化測試的策略和目標
該實驗的目的是對(dui)一些基本問(wen)題找到合適 的解決方案并確定以下參數：
- 硝化菌株的篩選和適應
- 確定生物膜的形成
- 確定污染物的去除率
- 污染物的去除速度( 反應速度，最大值和優化值)
- 觀察出現水力高峰后工藝的穩定性
- 確認生物膜的效果，包括穩定性等
- 穩定狀態下的工藝優化
- 估算極限值
在實驗室規(gui)模條件下得到的(de)結果和參數足以用于(yu)設計新的(de)工藝(yi)和估算大致所(suo)需的(de)基礎工程規(gui)模和造價。
在(zai)測試過程(cheng)中反應器的負荷應該逐步增加用以估計改建(jian)工程(cheng)的最(zui)大處理能力。
3. 實驗部分
3.1. 實驗裝置
反應(ying)器容積 V = 7 L，帶有曝氣裝置(zhi)，二(er)沉(chen)池容積 V = 3.5 L with overflow. (圖4)。
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| 圖 4: 實驗室規模的曝氧池 |
實(shi)驗在 該(gai)污水廠的實(shi)驗室內(nei)進行(xing)，由實(shi)驗室人(ren)員負責操作和記(ji)錄。
3.2. 水樣 – 每天(tian)經過初(chu)沉池的出水
3.3. 初始生物量 (接種) - 從污水處理廠(chang)的(de)好氧池獲取活(huo)性污泥。除了附著(zhu)在LEVAPOR懸(xuan)浮填料上的(de)生(sheng)物量外反(fan)應器中的(de)懸(xuan)浮污泥濃度應保持(chi)在3.0- 3.5 g/L左右(you)。
3.4. 分析 – 國際通行的分析方法
TKN (凱氏氮(dan) = 氨氮(dan) + 有機氮(dan)), 進(jin)水(shui)的氮(dan)含量的指(zhi)標(biao)沒有進(jin)行(xing)檢測，但是大致估算(suan)為 進(jin)水(shui)氨氮(dan)的1.25倍，因(yin)為凱氏氮(dan)通常比氨氮(dan)高25% -30%左右。
3.5. LEVAPOR懸浮(fu)填料的(de)投入量(liang) – 規格為 20x20x7 mm 的(de)1.0L LEVAPOR懸浮(fu)填料投放到7.0L的(de)反應(ying)器中。
3.6. 生化實驗過程
將污水導入到反應器中，通過蠕動泵的作用活性污泥和LEVAPOR懸浮填料得到曝氣，實驗開始。水力停留時間設定為5.5小時。在此條件下實驗從10月15日開始運行，12月15日結束。實驗開始數小時后能夠在LEVAPOR懸浮填料表面明顯觀察到一層生物膜。
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| 圖 5: 生物量的調試階段和COD去除率 |
在(zai)開始階(jie)段出水(shui)COD達到(dao)100 mg/L，但是3天以(yi)后運(yun)行逐漸穩定(ding)，COD開始下降到(dao)40-50 mg/L ，隨著反應過程(cheng)的(de)逐步穩定(ding)處理效果也明顯(xian)增強 (圖 5)。水(shui)溫到(dao)了12月份(fen)也慢(man)慢(man)從 27-28°C 降低(di)到(dao)20-21°C，但是去(qu)除效率依然保持在(zai)很穩定(ding) 的(de)水(shui)平(ping)。
3.7. 結果和討論
第一階段(duan)的(de)結果列于 ( HRT = 5.5 h， Lv ~ 2.5 g COD/Lx d) 表(biao)2和圖(tu)5-9中(zhong)。
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| 表2：實驗室測試進出水指標 |
3.7.1. COD和BOD5去除率研究
在圖(tu)5和6中所顯示經過很短的適(shi)應期后(hou)COD和BOD5的 去除趨于穩(wen)定去除率并逐步提高，出水效果比污水處理廠的更(geng)佳。
在(zai)圖6中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)第(di)(di)21和第(di)(di)28天進水COD負荷增加了(le)60%，在(zai)圖7中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)第(di)(di)22和第(di)(di)36天BOD5的(de)(de)(de)負荷增加了(le)100%，該處理仍舊(jiu)保(bao)持(chi)很高(gao)的(de)(de)(de)穩定性(xing)，從(cong)而證(zheng)明了(le)LEVAPOR生(sheng)物膜的(de)(de)(de)卓越(yue)性(xing)能。
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| 圖 6: 測試階段COD的進水和出水值 (2010年10月 25日至12月15日) |
盡管(guan)在這幾天出現(xian)了(le)水力(li)高(gao)峰(feng)，出水的COD 和BOD5 保持不變。這充分(fen)說明了(le)LEVAPOR生物膜技術的緩沖能力(li)明顯增強(qiang)，穩定(ding)性也非常高(gao)，也就意(yi)味著單位負荷相(xiang)比(bi)傳統的活性污(wu)泥法(fa)可以增加很(hen)多。
根據圖6中的(de)(de)最(zui)后25天的(de)(de)數據，在水力停留時間5.5 h 和COD負荷Lv = 2.48 gCOD/Lxd的(de)(de)條件(jian)下，進水的(de)(de)平(ping)均(jun)(jun)COD為(wei)(wei)(wei)(wei)527mg/L, 經過LEVAPOR生(sheng)物膜技術處理后出水的(de)(de)COD均(jun)(jun)值為(wei)(wei)(wei)(wei)28.2mg/L,平(ping)均(jun)(jun)去除率為(wei)(wei)(wei)(wei)94.7%。相應的(de)(de)進水BOD5為(wei)(wei)(wei)(wei)198mg/L，出水BOD5的(de)(de)均(jun)(jun)值為(wei)(wei)(wei)(wei)10.9 mg/L，平(ping)均(jun)(jun)去除率為(wei)(wei)(wei)(wei)94.5%。
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| 圖7: 測試階段BOD5 的進水和出水值 |
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| 圖 8: 溫度對反應速度的影響 |
溫度在20-28°C 之間波動時去除率與溫度無相關(guan)性 (圖8)，盡管有理論認為當溫度下降10°C時反應(ying)速度應(ying)該減半。從這個(ge)角度也證實了LEVAPOR生物膜技術的(de)穩定非常高！
3.7.2. 氮的去除效果研究
新的(de)(de)環(huan)保要(yao)(yao)求中很重要(yao)(yao)的(de)(de)一(yi)個方面是(shi)含(han)(han)氮(dan)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)的(de)(de)去除，因為(wei)這類物(wu)(wu)質一(yi)方面對水生(sheng)動物(wu)(wu)的(de)(de)毒性較大，另一(yi)方面耗氧(yang)非常多，每氧(yang)化(hua)(hua)1克(ke)氮(dan)需要(yao)(yao)氧(yang)氣(qi)4.6克(ke)。將含(han)(han)氮(dan)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)去除是(shi)以(yi)TKN(凱氏氮(dan))為(wei)指(zhi)標，這類物(wu)(wu)質首先(xian)水解為(wei)氨氮(dan)，然后被氧(yang)化(hua)(hua)為(wei)硝基(NO3- )，其后在(zai)(zai)(zai)缺氧(yang)的(de)(de)環(huan)境中通過反(fan)硝化(hua)(hua)（DO最(zui)大值約為(wei)0.3mg/L）變為(wei)氮(dan)氣(qi)。但(dan)是(shi)通過此前的(de)(de)研究證實反(fan)硝化(hua)(hua)反(fan)應在(zai)(zai)(zai)好氧(yang)環(huan)境中也能在(zai)(zai)(zai)LEVAPOR懸浮填料的(de)(de)內部進行(xing)，DO 為(wei)1-3mg/L（圖9）。反(fan)硝化(hua)(hua)的(de)(de)能力也取決(jue)于氮(dan)的(de)(de)負荷。
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| 圖 9： 測試階段氮的變化 |
4. 結論和展望
從第一(yi)階段(duan)的實(shi)驗結(jie)果我(wo)們能得出以下結(jie)論：
- 通過采用LEVAPOR生物膜工藝，在很短的時間就能適應當地的環境，處理效果和穩定性都能得到大幅度的提高。
- 在水力停留時間為5.5 h以及負荷為 Lv = 2.48 gCOD/Lxd的條件下進水 COD為527 mg/L ，出水COD 為 28.2 mg/L , 去除率為94.7%。
- 在同樣的條件下凱氏氮濃度能從41.1mg/L下降到7mg/L(1.1 mg/L NH4N 和 5.9 mg/L NO3N）
- 在溫度介于20-28°C時去除率和溫度沒有關聯，從而證實了系統的穩定性非常好。
- 此外采用LEVAPOR生物膜技術還能顯著增加反應器的污染物負荷，通過與現運行的污水處理廠的反應池污染物負荷相比較證實了以上判斷。
展望
為了確認(ren)污水廠的處理(li)極限建議逐步將水力停留時(shi)間從5.5小(xiao)時(shi)減少(shao)到4小(xiao)時(shi)
工程圖(tu)片
LEVAPOR生物膜法處理市政污水研究報告.pdf
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