德態LEVAPOR生物膜法處理市政污水研究報告
來(lai)源：桂(gui)林德態(tai)環保科技有限公司 閱讀(du)：15435 更(geng)新(xin)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(jian)設性質 | 新(xin)建 | 工程投(tou)資 | 廢水性質(zhi) | ||
| 處(chu)理規模 | 進水水質 | 出水(shui)水(shui)質 | |||
| 處(chu)理工藝 | 運行費用 | 承包(bao)范圍 | |||
工程說明(ming)
1. 項目介紹
該(gai)市政污(wu)水(shui)廠(chang)設計(ji)目標為處理304萬人(ren)口(kou)的生活污(wu)水(shui)，用于(yu)去除COD 和(he)BOD5，目前能夠滿足國家環保法規的要求。在以下工藝條件下2010年(nian)8月(yue)份(fen)的統計(ji)數(shu)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(lv)到未來的(de)發展及(ji)標準的(de)提(ti)升污水廠的(de)管理層決定(ding)試用(yong)一些新的(de)工(gong)藝來滿足未來的(de)環保要(yao)求 。
1.1 如果采(cai)用在歐(ou)洲和(he)美國廣泛采(cai)用的(de)傳統活(huo)性污(wu)泥法工藝 好氧池(chi)的(de)容積需擴大(da)一倍。
1.2 而一種創新型及在(zai)(zai)溫度低的(de)(de)條(tiao)件下(xia)發展出的(de)(de)新工藝則是(shi)生(sheng)(sheng)物(wu)膜法和活(huo)性污(wu)泥法的(de)(de)組合工藝， 污(wu)水(shui)廠的(de)(de)改建基(ji)于將生(sheng)(sheng)物(wu)菌群(qun)固(gu)定在(zai)(zai)有(you)吸(xi)附能力的(de)(de)LEVAPOR懸浮(fu)填料上(shang)。該(gai)填料是(shi)由(you)德(de)國拜(bai)耳公司研發，現(xian)在(zai)(zai)授(shou)權給其(qi)發明人所創立的(de)(de)公司獨家(jia)在(zai)(zai)全(quan)球推廣(guang)使(shi)用(yong)。該(gai)懸浮(fu)填料最先是(shi)1989/90年在(zai)(zai)芬蘭Espoo由(you)該(gai)國環保部負責的(de)(de)一個小型污(wu)水(shui)處理廠的(de)(de)改建工程(cheng)中得(de)到(dao)應用(yong)，然后在(zai)(zai)赫爾辛基(ji)的(de)(de)一個大型污(wu)水(shui)處理廠得(de)到(dao)成(cheng)功應用(yong)。
該生物膜技術(shu)是將15%填充率(lv)的LEVAPOR懸(xuan)浮(fu)調料(liao)(liao)投放到好氧(yang)池中，在反(fan)應(ying)池中設置隔網確保懸(xuan)浮(fu)填料(liao)(liao)不被出(chu)水(shui)帶出(chu)反(fan)應(ying)池。
因為LEVAPOR懸浮填(tian)料很強的(de)吸附能力一些絮凝效果差(cha)、生(sheng)長速度慢的(de)硝(xiao)化(hua)(hua)菌種(zhong)能在LEVAPOR懸浮填(tian)料上迅速繁殖并(bing)形成活性生(sheng)物膜(mo)，能將硝(xiao)化(hua)(hua)能力提高一倍(bei)。
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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(cong)而能(neng)降低硝酸(suan)根(gen)離子的濃度。通過該工藝無需新建反應池(chi)就能(neng)大(da)幅提高(gao)已建設施的處理效能(neng)。
2. 實驗室規模的生化測試
為了(le)能在現有條件下檢測(ce)LEVAPOR生物膜技術的效果和估算工藝參(can)數，污水(shui)廠決定運(yun)行一(yi)個(ge)實(shi)驗室規模的在線污水(shui)處(chu)理設施。 (圖. 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(de)目的(de)是對一些基本問題找(zhao)到合適 的(de)解決方(fang)案并確定以(yi)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(shi)規(gui)(gui)模條件下得到(dao)的結(jie)果和(he)參數足以用于(yu)設計新的工藝和(he)估算大致所需(xu)的基(ji)礎(chu)工程(cheng)規(gui)(gui)模和(he)造價。
在測試過程中反(fan)應器的(de)負荷應該逐(zhu)步(bu)增加(jia)用以估計改(gai)建工程的(de)最大處理能力(li)。
3. 實驗部分
3.1. 實驗裝置
反應器容積(ji) V = 7 L，帶有曝氣裝置(zhi)，二沉池容積(ji) 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 該污水廠的實(shi)驗室(shi)內進行，由實(shi)驗室(shi)人員(yuan)負責操作和(he)記錄。
3.2. 水樣 – 每(mei)天經過初沉池的出水
3.3. 初始生物量 (接種) - 從污水處理廠的好氧池獲取活性污泥(ni)。除了附著(zhu)在LEVAPOR懸(xuan)浮填料上(shang)的生物量外(wai)反應(ying)器中的懸(xuan)浮污泥(ni)濃度應(ying)保持在3.0- 3.5 g/L左右。
3.4. 分析 – 國際通行的(de)分析方(fang)法
TKN (凱氏氮(dan)(dan) = 氨(an)氮(dan)(dan) + 有(you)機氮(dan)(dan)), 進水的(de)氮(dan)(dan)含量的(de)指標沒有(you)進行(xing)檢測，但是大致(zhi)估算為 進水氨(an)氮(dan)(dan)的(de)1.25倍，因為凱氏氮(dan)(dan)通(tong)常比氨(an)氮(dan)(dan)高25% -30%左右。
3.5. LEVAPOR懸浮填(tian)料的投入(ru)量 – 規格為 20x20x7 mm 的1.0L LEVAPOR懸浮填(tian)料投放到7.0L的反應器中。
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(kai)始階(jie)段出水(shui)(shui)COD達到100 mg/L，但是(shi)3天以后運行逐漸穩定，COD開(kai)始下降到40-50 mg/L ，隨著(zhu)反應過程(cheng)的逐步穩定處理效果也(ye)明(ming)顯增強(qiang) (圖 5)。水(shui)(shui)溫(wen)到了12月(yue)份也(ye)慢慢從 27-28°C 降低到20-21°C，但是(shi)去除效率(lv)依然(ran)保持在(zai)很穩定 的水(shui)(shui)平(ping)。
3.7. 結果和討論
第一階(jie)段的(de)結果列于(yu) ( HRT = 5.5 h， Lv ~ 2.5 g COD/Lx d) 表2和(he)圖5-9中。
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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(he)6中所顯示(shi)經過很短(duan)的適應期后COD和(he)BOD5的 去(qu)除趨于穩(wen)定去(qu)除率并逐步提(ti)高，出(chu)水(shui)效果比污水(shui)處理廠(chang)的更佳。
在圖6中(zhong)的(de)第(di)(di)21和(he)第(di)(di)28天(tian)進水(shui)COD負荷(he)增(zeng)加了(le)60%，在圖7中(zhong)的(de)第(di)(di)22和(he)第(di)(di)36天(tian)BOD5的(de)負荷(he)增(zeng)加了(le)100%，該處(chu)理仍舊保持(chi)很高的(de)穩定(ding)性(xing)，從而證明了(le)LEVAPOR生物膜(mo)的(de)卓越性(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) |
盡管在這幾(ji)天出現了水力(li)高峰，出水的(de)COD 和BOD5 保持(chi)不(bu)變。這充分說明了LEVAPOR生物膜技術的(de)緩(huan)沖能力(li)明顯增強，穩定性也非(fei)常高，也就意味著單位負(fu)荷相(xiang)比傳統(tong)的(de)活性污(wu)泥法(fa)可以(yi)增加(jia)很多。
根據(ju)圖6中的(de)最后(hou)25天(tian)的(de)數(shu)據(ju)，在(zai)水力停留(liu)時間5.5 h 和COD負荷Lv = 2.48 gCOD/Lxd的(de)條件下，進水的(de)平(ping)(ping)均(jun)COD為527mg/L, 經過LEVAPOR生物膜(mo)技術處理后(hou)出(chu)水的(de)COD均(jun)值(zhi)為28.2mg/L,平(ping)(ping)均(jun)去除率為94.7%。相應的(de)進水BOD5為198mg/L，出(chu)水BOD5的(de)均(jun)值(zhi)為10.9 mg/L，平(ping)(ping)均(jun)去除率為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(shi)去除率(lv)與溫度無相(xiang)關性 (圖8)，盡管有理論(lun)認為當溫度下降10°C時(shi)反應速度應該減半。從這個角度也證實了LEVAPOR生物膜(mo)技(ji)術的穩定非常高！
3.7.2. 氮的去除效果研究
新的(de)(de)環(huan)保要(yao)求(qiu)中(zhong)很重要(yao)的(de)(de)一個方(fang)(fang)面(mian)是(shi)含氮(dan)化(hua)(hua)合物的(de)(de)去除，因為(wei)這(zhe)類物質一方(fang)(fang)面(mian)對水生動(dong)物的(de)(de)毒性較大，另(ling)一方(fang)(fang)面(mian)耗氧(yang)(yang)非常多(duo)，每氧(yang)(yang)化(hua)(hua)1克氮(dan)需要(yao)氧(yang)(yang)氣4.6克。將含氮(dan)化(hua)(hua)合物去除是(shi)以(yi)TKN(凱氏(shi)氮(dan))為(wei)指標，這(zhe)類物質首先水解為(wei)氨氮(dan)，然后被氧(yang)(yang)化(hua)(hua)為(wei)硝(xiao)基(NO3- )，其后在(zai)(zai)缺氧(yang)(yang)的(de)(de)環(huan)境(jing)中(zhong)通過反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)（DO最大值約(yue)為(wei)0.3mg/L）變為(wei)氮(dan)氣。但是(shi)通過此(ci)前的(de)(de)研究證實反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)反(fan)應在(zai)(zai)好氧(yang)(yang)環(huan)境(jing)中(zhong)也能在(zai)(zai)LEVAPOR懸浮填料的(de)(de)內(nei)部進行(xing)，DO 為(wei)1-3mg/L（圖9）。反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)的(de)(de)能力也取決于氮(dan)的(de)(de)負(fu)荷(he)。
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| 圖 9： 測試階段氮的變化 |
4. 結論和展望
從第一階(jie)段的實驗結果我們(men)能(neng)得出以(yi)下結論(lun)：
- 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(wei)了確認污水廠(chang)的處理極限建(jian)議逐(zhu)步將水力停(ting)留時(shi)間從(cong)5.5小時(shi)減(jian)少到4小時(shi)
工程圖(tu)片(pian)
LEVAPOR生物膜法處理市政污水研究報告.pdf
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