新型中水回用清洁工艺的中试研究

第32卷第2期2005年北京化工大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGYVol.32,No.22005新型中水回用清洁工艺的中试研究郑可嘉杜俊岐刘刚刘永平(北京化工大学化学工程学院,北京100029)摘要:对以移动床生物膜反应器(MBBR)为核心的、集新型生物介质与钾基自由基活性氧消毒技术于一体的新型中水回用工艺进行了中试研究。在气水体积比为5∶1,其水力停留时间约为4～6h,该工艺对生活污水COD(化学耗氧量)的去除率达到90%,水的透光度由65%～75%提高到9810%～9915%。出水采用钾羟基自由基活性氧消毒剂消毒,在每立方米中水中加入60～100g消毒剂时,杀菌效果均可达到98%～99%,粪肠杆菌未检出。出水钾盐质量浓度717～1219g/m3。水质达到《城市杂用水水质标准》(GB/T18920-2002)标准。与生物接触氧化工艺相比较,达到85%以上的COD去除率,MBBR工艺停留时间缩短了近50%。关键词:移动床生物膜反应器;生物介质;中水;钾羟基自由基活性氧消毒装置中图分类号:X70311收稿日期:2004207214第一作者:女,1981年生,硕士生3通讯联系人E2mail:Zhengkj68@163.com现有中水回用系统一般采用三段生物接触氧化工艺处理[122],但反应器传质效率低,驯化周期长,动力消耗大,操作费用较高。特别是经过含氯化学品消毒处理的中水,会产生有机氯化合物和二恶英等有害物质[3],长期用于绿化或农业灌溉,对植物的生长和土地都会造成损坏。目前,国内外已对移动床生物膜反应器(MB2BR)进行了多项试验性研究,并用来处理生活污水、造纸废水、肉加工废水等[426],均取得了较好效果。由于MBBR所含生物量高、结构紧凑,将其应用于中水回用工程中必将提高中水工艺的处理效率,降低其运行成本,形成高效低耗的中水回用技术。钾羟基自由基活性氧消毒剂生产装置是我校在国际上燃料电池的前沿电催化膜电极的基础上研制开发的一种节能、环境友好的新型消毒装置。该消毒剂以钾基自由基活性氧为杀菌的主要成分,消除含氯化学品对环境的二次污染。经其处理后的中水含有钾盐,将其用于绿地灌溉既达到了利用中水资源的目的,又能利用钾盐促进植物生长,使消毒、土壤肥化同步实现。本文提出的中水处理清洁工艺以移动床生物膜反应器(MBBR)为核心,优选高效生物介质,伴以钾羟基自由基活性氧消毒技术,形成了成套的中水回用工艺技术和装备,是集水资源循环使用和土壤肥化为一体的环境友好的新型中水回用工艺过程。1工艺流程该工艺主要由调节池、核心MBBR反应器、钾羟基自由基活性氧消毒装置、中水池等组成。其工艺流程如图1所示。图1新型中水处理清洁工艺流程图Fig.1Flowchartofanewwater2reusedprocess污水经调节池的预曝气后,经毛发过滤器过滤后,由系统泵自动控制送入MBBR反应器,经过附着在高效生物介质上的生物膜的处理和石英砂过滤器过滤后,再经钾羟基自由基活性氧消毒剂消毒后进入中水池。2清洁工艺的中试研究211试验主要材料及方法21111试验装置本试验采用的移动床生物膜反应器装置如图2所示。主要装置均用玻璃材质,其中曝气池分为一级氧化池和二级氧化池。总体积为240L,斜板沉淀池体积约60L。污水由泵注入到一级氧化池底部,在填料生物膜及悬浮污泥微生物的作用下得到处理后,经筛网进入斜板沉降池,上清液由溢流口排出,污泥沉淀到底部三角形污泥斗中后回流到曝气池或直接外排。图2MBBR反应器图Fig.2MBBRreactor21112试验所用生物介质本工艺采用一种新型高效生物膜介质,其主要性质见表1。表1填料基本性质Table1Characterofthebio2media基本构造比表面积/(m2/m3)材料填料与水质量比使用寿命/年圆柱体850聚乙烯0191～019720该生物介质相对于其他介质具有更大的比表面积,从而使生物附着面积较大,传质效率更高。其多孔性聚乙烯材料使挂膜容易,生物膜更新快,生物活性更高,有利于驯化周期的缩短和处理效率的提高。21113试验用水及仪器试验用水为北京化工大学浴池及部分洗衣房的排水,其水质情况如表2。表2试验用水水质Table2Characterofwastewater质量浓度ρ(COD)/(mg/L)质量浓度ρ(BOD)/(mg/L)吸光度A透光度T/%180～32560～1050118～01306515～5111COD的测定仪器为COD257121型消解装置及其化学需氧量分析仪,吸光度和透光度由尤尼柯UV22000型分光光度计在波长420nm条件下测得。溶氧的测定仪器为DO2MODEL29070型溶氧仪与8521型磁力搅拌器。212试验结果及讨论212