一种新型一体化生物反应器对城市污水的处理效果研究_黄山

目前，我国较大规模城市的污水处理厂主要采用的是以A/A/O和各种氧化沟等为主的活性污泥法生物处理工艺[1]，这类工艺往往包括了曝气系统、二沉池系统、以及污泥回流系统，存在着工艺较复杂、管理难度高、占地面积大等缺点，因此占地面积小、操作简便的一体化生物反应器越来越受到人们的重视。目前应用较多的工艺有UASB工艺、UNITANK工艺等。UASB工艺结构紧凑、无机械搅拌装置，能在较短的水力停留时间条件下拥有较好的污水处理效果，设计简单，便于施工与维护，承受pH、温度和进水浓度波动的能力较好[2]。但存在短流、污泥流失现象。UNITANK工艺可以实现系统中反应池的连续运行，高效的去除污水中的有机物，操作灵活经济高效，但其管道布置复杂，总磷去除效果不彻底[3]。本实验设计了一种新型一体化生物反应器，反应器以UASB工艺以及竖流式沉淀池为基础改进，参考UASB工艺的三相分离器结构以及竖流式沉淀池的进出水系统和沉淀原理，将生化反应区与沉淀区集成在一个反应器之中，占地面积小，在实际工程应用中可以达到节约土建用地的目的。反应器可以承受的污泥浓度在3000～9000mg/L之间，传质效率高，比传统活性污泥工艺处理效率更高，水力停留时间更短，操作简单，管理方便。反应器中试装置安装在南方某水质净化厂园区内，考察水力停留时间、溶解氧浓度、有机负荷等条件对运行状态以及处理效果的影响情况，确定反应器的最优运行条件以及优化方案，为未来应用于实际工程提供一定的参考。1实验部分1.1装置结构中试实验装置见图1。沉砂池后的出水贮于蓄水桶中，经水泵提升，由反应器底部的进水系统进入反应器，通过曝气的搅拌与活性污泥在好氧区充分接触，混合液在气体的推动作用下，从好氧区上升至顶部，由中心管进入沉淀区，经过中心管下伞形挡板的均匀分配，上清液最终由沉淀区上部的排水渠排出，污泥则通过在沉淀区底部锥形斗设置的缝隙回落至好氧区。好氧区下部设有曝气系统，由罗茨鼓风机提供曝气，剩余污泥由装置底部的排泥装置排出。一种新型一体化生物反应器对城市污水的处理效果研究黄山1，杨凡2，黄启华2，李秋玮2，高俊发1，秦晋一1（1.长安大学建筑工程学院，陕西西安710061；2.深圳市深水水务咨询有限公司，广东深圳518003）摘要：设计中试实验研究了一种新型一体化生物反应器在不同溶解氧浓度及水力停留时间条件下对南方某水质净化厂城市污水的处理效果。研究发现，在控制反应器水力停留时间（HRT）为6h，DO质量浓度为2.0mg/L，污泥MLSS质量浓度为6500mg/L左右时，COD、NH4+-N平均去除率分别达到94%、94.5%以上，TP平均去除率超过80%，SS去除率可达93%以上，TN去除效果不理想，平均去除率为40%左右。反应器对于城市污水具有较好的处理效果，且在运行期间出水稳定，具备较高的抗冲击负荷能力。关键词：反应器；污水处理；溶解氧；去除率中图分类号：TQ028.8；TQ150.9文献标识码：A文章编号：1000-3770(2019)11-0107-005收稿日期：2019-06-27基金项目：国家自然科学基金项目（51808044）作者简介：黄山（1995－），男，硕士研究生，研究方向为污水处理论与技术；联系电话：18191690187；电子邮件：2574244188@qq.com通讯作者：高俊发，教授；电子邮件：239583562@qq.comDOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2019.11.022第45卷第11期2019年11月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.45No.11Nov.,20191071.2实验用水水质实验进水为南方某水质净化厂沉砂池出水，实验期间水质情况见表1。1.3实验方法实验中反应器装置在连续进出水、连续曝气的工作状态下运行。前期研究发现，实验装置内MLSS保持在6000～7000mg/L范围内时，污泥沉降性能好且出水水质较好，因此维持MLSS为6500mg/L左右，通过改变进水流量调节HRT，改变曝气流量控制溶解氧浓度。进水流量和曝气流量分别通过管道上的液体流量计和气体流量计进行读数。本实验考察反应器在不同运行状态下对COD、NH4+-N、TN、TP、SS等指标的去除情况。1.4检测指标及方法本实验主要分析项目包括：COD、NH4+-N、TN、TP、SS、DO、pH、温度、MLSS、SV30等，水质分析项目及方法[4]见表2。2结果与讨论2.1HRT对处理效果的影响在水处理中，HRT是一个非常重要的参数，与出水水质有着密切的关系。HRT过短，反应器无法保持足够的生物量，不利于反应器的稳定运行，HRT过长又会造成反应器处理能力过剩，使得反应器容积过大[5]。本次实验在MLSS为6500mg/L左右，DO质