高浓度城市污水处理正交试验研究

34中国农村水利水电●2004年第6期文章编号1007-2284< 2004 )06-0034-03高浓度城市污水处理正交试验研究刘畅' ,程晓如' ,郑旭荣”,龚 兵*,曾(1.武汉大学土木建筑工程学院,湖北武汉430072:2. 石河子大学;3.武汉市城市排水监测站)摘要:针对新疆 石河子市城市污水CODcr高于1 0000 mg/L的特点,采用SBR工艺进行处理试验,并用正交试验的方法对最佳工艺条件进行了探讨。试验表明,该工艺对高浓度城市污水有较好的处理效果。通过控制运行条件,可使出水各项指标分别满足污水综合排放标准和农业灌溉的要求。关键词:SBR工艺;COD;高浓度城市污水;正交试验中囝分类号:TU991.25文献标识码:AOrthogonal Experimental Research of High-Concentration Sewage Water TreatmentLIU Chang' , CHENG Xiao-ru'，ZHENG Xu-rong2 , GONG Bin' , ZENG Yong2(1. College of Civil and Architectural Engineering of Wuhan University, Wuhan City 430072. Hubei Province. China;2. Shihezi University; 3. Wuhan City Drainage Monitoring Station)Abstract: In this paper, aimed at fact that the concentration of CODer in the sewage water is higher than 1000 mg/1 in Shihezi City,Xinjiang, technology SBR is adopted in the processing experiment, and orthogonal experiment method is used in the discussion of op-timal technology. The resuls of the experiment show that the technology has good efets on the processing of high-concentrationsewage water. Through control of operation condition, it is possible that the output water can meet the standard of comprehensivedischarge and the requirement of agricultural irigation.Key words; technology SBR; COD; high- concentration sewage water; orthogonal experiment批进人反应器后,通过与污泥混合、稀释和吸附作用,降低了进1概述水的CODcr值.以便下一步的生化处理;②可据出水是排放水新疆维吾尔自治区石河子市地处干旱、半干旱区，既是新体或是用于农业灌溉灵活调节运行方式，使其达到不同的出水兴的工业城市也是重要的农业垦区,水资源的合理开发、保护水质要求。以及污水有效利用对当地的经济建设与发展具有重要意义。石河子市目前采用合流制排水体系.城市污水未经处理直接排2试验方法与装置人蘑菇湖水库,一方面造成了水库水质严重富营养化;另一方2.1试验水样面,未经处理的污水直接用于灌溉，使得土壤、作物及地下水的试验用原水取自武汉市茶港小区污水管道,主要来源为城安全性受到威胁。根据1996~2000年总排放口检测结果,石河子市的城市市污水。经试验测出原水中CODer为200 mg/L左右,不满足污水以有机物为主要污染物,CODer多在1 000 mg/L左右,最试验要求。参照石河子市污水浓度情况,往原水中添加葡萄高时曾达到1 548 mg/L;BOD也达到450 mg/L以上。糖、淀粉、氯化铵磷酸二氢钾进行人工配制。配制后的水样水序批式活性污泥法工艺(Sequencing Batch Reactor)采用了质指标见表1。试验用活性污泥取自武汉市沙湖污水处理厂的集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器来处理污水。污泥回流井。与连续式活性污泥法系统比较,该工艺的特点是无需设污泥回表1试验水样水质mg/L流设备,可不设二沉池，基建费用较低,运行方式灵活且能够在水质指标化学需氧量 悬浮物总氤氨氮磷池内进行脱氮和除磷反应”"。针对石河子市城市污水浓度高、最高值73232.722. 1.2水资源短缺的实际情况,采用SBR法的优越性有:①当污水分中国煤化工29.916.2.8收稿日期:2004-01-13MHCNMH(s 31.318. 88.6基金项目:国家科技攻关项日(202BA901A37).2.2试验装置作者简介:刘畅(1980-),女 ,硕士研究生。试睑装置见图1.反应器为塑料圆桶.有效容积为3 L;曝高浓度城市污水处理正交试验研究刘畅程晓如郑旭荣等35气方式为鼓风曝气,搅拌方式为机械叶轮搅拌。表4正交试验方案及结果机械搅拌器序号C去除率s/%97.97号98. 87T水口97.997.26上缩空气96. 9297. 56空气扩"散器J讹口86.1689.87圈1 SBR 反应器示意團9392.522.3试验方法SBR反应器的周期运行工序依次为:进水、反应、沉淀和排K，294.81 285.10 281.39 285. 40水4个阶段。为了在去除有机物的同时还能有效脱氮除磷,反Kz,291.74287.41 285.66 281. 05应阶段通:过控制溶解氧浓度进行厌氧、好氧和缺氧反应。本试Kgy268.55 282.59 288. 05288. 65T=. Ey,=855.1验采用溶解氧仪对反应器内的溶解氧进行实时监测，使桶内溶R，98. 2795. 0393.80 95. 13y= T/9=95.01解氧在厌氧阶段保持在0. 3 mg/L以下,好氧阶段保持在2.0Rz,97.25 95.80 95.22 93. 68~3. 0 mg/L,缺氧阶段为0.5 mg/L以下。89.52 94. 2096.02 96. 22研究表明,SER反应器的处理效果受多种因素影响,本试验以8. 75. 602.222.54.污泥负荷、厌氧时间好氧时间缺氧时间为影响因素、以C0Der的去除率为考核指标进行了4个因素3种水平正交试验。各水质指(1)计算各因素在不同水平的平均去除率。表4所示K。标测定方法国见表2;正交试验因素及水平见表3.为j因素在i水平下的3次试验去除率之和,R。为其均值。平t2 水质指标测定方法均值的极差R, = max{Kj,Kz;,Kg,}- min{Kr,Kz,Ks,}。水质指标测定方法(2)绘制去除率变化趋势图。将4个因素3种水平对应的平均去除率作图,其变化趋势见图2。C0Der重铬酸钾法"N过硫酸钾氧化,紫外分光光度法NH; -N纳氏试剂光度法P钼锑抗分光光度法))便携式幣解氧仪法SS.MI.SS水浴锅蒸干，103~105 C烘干称重法8低中商低中商低中高低中商表3正交试验因素及水平污泥负荷厌气时间 好氧时间 缺气时间因前圈2不同因素对CODcr去除率的影响BD(3)极差分析。通常根据同一因素在不同水平所对应的去水平污泥负荷厌氧好氧缺氧除率差异来判断因素的主次。对去除率影响大的因素是较主(0ODe/MI.SS)/时间/h时间/h 时间/h要的因素;反之.是次要因素。在表4中，极差越大，说明此因(kg.kg-'●d-))素的不同水平产生的差异较大,即该因素是主要因素。试验表1(低)0. 161.02.明,污泥负荷为主要因素,其他因素相差不大，均为较次要因2(中)0.261.53.素。因此在实际运行中，可在较经济合理的情况下放宽对厌3(高)0. 562.04.0氧、好氧、缺氧阶段的时间的限制，而对污泥负荷的取值是要严格控制的。综合以上分析,最优处理方案为:污泥负荷为0.16;3试验结果分析厌氧时间为1.5 h;好氧时间为4 h;缺氧时间为1.5 h。3.1预测最优水 平组合中国煤化工正交试验方案及结果见表4.通过计算各因素相同水平的IYHCNMHG效容积放大到20 L.并污水进人反应器后,首去除率之和,并将各因素最好的水平组合在-起,可提出预测的最优水平组合,以供进一步试验验证 及研究。先快速搅拌,使污水与污泥混合均匀，充分接触。这样有利于磷36高浓度城市污水处理正交试验研究刘畅程晓如郑旭荣等的释放及溶解性有机物的吸收,同时起到稀释原污水的作用;接12着进入厌氧阶段,控制DO值在0. 3 mg/L以下;好氧阶段时,D)10控制在2. 0~3.0 mg/L.在降解有机物同时吸收磷及硝化;缺氧阶段进行反硝化脱氮反应,控制DO在0. 5 mg/L之下;最后的好氧阶段保证磷的吸收,不影响出水水质。试验得到CODer.ETN.NH' -N.TP的降解曲线，见图4.图5.图6.图7。选水混合0门245百|阶段10min反成阶段圄7 TP 降解曲线好氧曝气缺氧投拌阶段1.5h阶段4hCODer的混合稀释作用十分明显，在混合阶段C0Dcr就降到了300 mg/L以下。这样使得硝化反应过程中的含碳有机物浓排上消液静置沉淀好气曝气度不会过高,从而抑制硝化菌的生长。出水阶段1.0h阶段0.5h(2)TP降解曲线在混合阶段经稀释和吸附下降后,在厌氧阶段出现急剧上升的情况,这说明活性污泥中的聚磷菌在厌氧團3反应器最优方案运行程序条件下释放出了大量的磷。使得稀释后下降的TP含量又得到了回升。在好氧阶段聚磷菌超量吸收磷，使得磷的含量又开始1400下降到达1.2 mg/L.缺氧阶段磷含量又会有所回升,不过幅I 200度不大。在出水前设置时间较短的好氧曝气阶段，以保证出水,1000800-水质。600-4结语40020(1)用SBR法处理高浓度城市污水是可行的,初期的混合反应阶段稀释作用十分明显，出水CODer均能保持在100 mg/L以下。由于反应工序采用厌氧一好氧- 缺氧方式处理,所以也能达到)~1 进水阶段 1~2 混合阶段2~3 厌氧阶段较好的脱氮除磷的效果，且各项污染物指标均能达到污水综合3~4好氧阶段4~5缺氧阶段5~6 出水阶段排放标准(GB8978- 1996)要求。因4 C0Der降解曲线(2)SBR工艺操作灵活,当污水浓度发生较大波动时，可以人为调整反应时间及曝气量，延长沉淀时间等，使出水满足处G 25+理要求。实验表明，要求出水达到《污水综合排放标准》宣20(GB8978-1996)要求时控制运行周期为:厌氧搅拌2 h、好氧曝15气4 h、缺氧搅拌1 h.好氧曝气0.5 h.沉淀排泥1 h;要求出水0达到农田滥溉水质标准)(GB5084-92)时,控制运行周期为:厌氧搅拌2 h、好氧曝气2.5 h、缺氧搅拌1 h.好氧曝气0.5h.沉56淀排泥1 h,可以缩短1.5 h。(3)由于硝化菌、反硝化菌、聚磷菌所要求的反应条件不圈5 TN降解曲线同,所以TN、NHt -N.TP的去除率很难同时达到最高状态。25|CODer的去除率能达到90%以上;TN的去除率为40% ~60%;NHt -N的去除率不很稳定,能达到30%~ 60%;TP去除率高时能达到90% ,低时能达到70%,考虑原因主要是由清性污泥在培养过程中剩余污泥的排放情况造成的。C参考文献[1]张自杰林荣忱. 金儒霖排水I程[M].北京:中国建筑工业出0t-2言45古中国煤化工供0M.第4版北京,中国圄6 NHt -N降解曲线出CNMH G3.3结果分析[3]"物德风验设计与分析LMJ.北京:中国农业出版社.2002:174(1)根据图4的CODer的降解曲线可以看出SBR法对于-177.