主要考核目標(biāo)

(1).優(yōu)選適合該市污水處理廠A/A/O 工藝升級(jí)改造的懸浮填料，出水TN 穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

(2).確定懸浮填料添加后O 段水力停留時(shí)間、溶解氧、填料投配比等運(yùn)行參數(shù)，為升級(jí)改造提供技術(shù)支持。

工作進(jìn)展與結(jié)果

1.懸浮填料選型

污水處理廠提標(biāo)改造的重點(diǎn)在于懸浮填料的選擇，以實(shí)現(xiàn)低溫條件下的出水COD及氨氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

LEVAPOR?是表面活性的、有吸收能力的有孔泡沫物質(zhì)。

通過(guò)將有表面活性能力的顏料涂層在泡沫物質(zhì)上形成一種改性物質(zhì)，從而擁有新的物理化學(xué)特性，主要表現(xiàn)為：

1) 體積小，比表面積大，比表面積最大可達(dá)20000 m2/m3;

2) 微孔和粗孔的發(fā)泡體有很強(qiáng)的表面吸附能力和吸水性;

3) 具有可調(diào)節(jié)的密度、沉淀速度、帶電負(fù)荷以及導(dǎo)電性;

4) 和其他填料相比，流化床能耗明顯降低。

LEVAPOR?在生物處理工藝中具有如下優(yōu)勢(shì)：

1)顯著提高生物處理的處理量、速度和穩(wěn)定性;

2) 有效吸收有毒物質(zhì)和抑制降解的物質(zhì)，保護(hù)生物膜;

3)內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)有效保護(hù)生物膜免受剪切力的影響;

4) 多余污泥能從載體表面自動(dòng)脫落;

5)易于掛膜，兩個(gè)小時(shí)內(nèi)微生物就能在載體內(nèi)繁殖生長(zhǎng);

6)使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年;

7)對(duì)已建設(shè)施的改擴(kuò)建方便，節(jié)省空間;

8)顯著提高廢水廢氣處理能力，投資成本低;

9)剩余污泥量相對(duì)活性污泥法明顯減少。

此外還選擇了一家國(guó)產(chǎn)的懸浮填料，該產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)污水處理廠的提標(biāo)改造工程有過(guò)成功應(yīng)用，該產(chǎn)品的比表面積在500-600 m2/m3。

2.試驗(yàn)水質(zhì)確定

本課題的研究是針對(duì)該市市待升級(jí)的幾個(gè)污水處理廠開(kāi)展工作的。從工藝上講，主要是將填料添加在生物處理單元的好氧池內(nèi)。綜合考慮微生物營(yíng)養(yǎng)需求，試驗(yàn)裝置所采用的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：

COD=150-300mg/L,TN(NH3-N)=15-25mg/L,TP=10mg/L。

3.試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

本課題的試驗(yàn)?zāi)Ｐ头譃閮深?lèi)。一為填料篩選模型，二為工況試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/p>

首先制作2 個(gè)填料選擇模型，均為柱狀。外接配水箱與高位水箱，采用穿孔管曝氣，兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ凸灿靡慌_(tái)風(fēng)機(jī)，用流量計(jì)加以控制，通氣量為360 L/h。出水采用淹沒(méi)出流。泥種取自污水處理廠二沉池排泥。混合液污泥濃度維持在3500 mg/L 左右。裝置簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1，在器壁上貼上標(biāo)尺以便體積讀數(shù)。

圖1 填料篩選試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

4.靜態(tài)試驗(yàn)

(1)掛膜

試驗(yàn)中，選擇LEVAPOR?懸浮填料、國(guó)產(chǎn)懸浮填料進(jìn)行掛膜。起初兩種填料均浮于水面， 2 天之后很明顯海綿狀的LEVAPOR?填料開(kāi)始懸浮于水中，而藕片狀的國(guó)產(chǎn)懸浮填料依然浮于水面。第5 天后，LEVAPOR?懸浮填料已看得出有絮狀物生長(zhǎng)，而國(guó)產(chǎn)填料上也開(kāi)始變了一點(diǎn)顏色。每天測(cè)定出水水質(zhì)， 裝有填料LEVAPOR?的柱子第7 天后出水水質(zhì)基本穩(wěn)定。此時(shí)，藕片狀的國(guó)產(chǎn)填料變化依然不大，25 天后，國(guó)產(chǎn)填料也開(kāi)始具有肉眼能看清的結(jié)實(shí)的附著物，出水水質(zhì)也趨于穩(wěn)定。

因此，判定在水溫較高時(shí)，LEVAPOR?懸浮填料的掛膜時(shí)間為7天，而國(guó)產(chǎn)懸浮填料的掛膜時(shí)間為25 天。

(2)COD 去除試驗(yàn)

圖2 COD 去除效果

(裝置1：LEVAPOR?懸浮填料，裝置2：國(guó)產(chǎn)懸浮填料)

掛膜成功后，在2 個(gè)試驗(yàn)柱內(nèi)分別取樣，測(cè)定其COD 值，見(jiàn)圖2。

從圖2 可以看出，掛膜成功后，連續(xù)5 天同一時(shí)間取樣測(cè)定進(jìn)、出水COD 值，結(jié)果表明，裝置對(duì)COD 的去除效果穩(wěn)定。

所以，當(dāng)裝置水力停留時(shí)間在2 小時(shí)，對(duì)COD 的去除可以達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。

(3)脫氮試驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)主要是考慮氨氮的去除效果。模擬污水中，氨氮濃度即為總氮濃度。在掛膜成功后，連續(xù)10 天測(cè)定裝置對(duì)氨氮的去除效果，結(jié)果見(jiàn)圖3 和圖4。

圖3 氨氮濃度變化曲線

(裝置1：LEVAPOR?懸浮填料，裝置2：國(guó)產(chǎn)懸浮填料)

從圖3 可以看出，雖然裝置每天的進(jìn)水氨氮濃度有所變化，但出水氨氮濃度均比較穩(wěn)定。連續(xù)7 天的監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，氨氮去除率也比較穩(wěn)定。

實(shí)驗(yàn)表明，LEVAPOR?懸浮填料和國(guó)產(chǎn)懸浮填料對(duì)COD 和氨氮的去除效果穩(wěn)定性均較好。

圖4 氨氮去除率穩(wěn)定性

(藍(lán)線：LEVAPOR?懸浮填料，紅線：國(guó)產(chǎn)懸浮填料)

(4)最小HRT 試驗(yàn)

接著進(jìn)行了停留時(shí)間對(duì)氨氮去除效果的影響實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5所示。

圖5 停留時(shí)間對(duì)氨氮去除效果的影響

可見(jiàn)在2 小時(shí)后氨氮出水濃度小于5mg/L，基本能達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。水力停留時(shí)間大于2 小時(shí)后，氨氮濃度依然降低，但速度變緩。因此，在后續(xù)試驗(yàn)中，測(cè)定了另外2 套裝置在2 小時(shí)內(nèi)的氨氮濃度，其變化趨勢(shì)見(jiàn)圖6 所示。

結(jié)果表明，對(duì)于裝置2 與裝置3，其氨氮度均在2 小時(shí)內(nèi)被徹底降解。

(5)最佳投配率試驗(yàn)

在填料初篩的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了投配率試驗(yàn)。

試驗(yàn)中， LEVAPOR?懸浮填料的投配率最初采用20%，藕片狀的國(guó)產(chǎn)懸浮填料投配率采用30%。起初，在同樣通氣量的狀況下，LEVAPOR?懸浮填料只有部分處于流化狀態(tài)，而國(guó)產(chǎn)懸浮填料流化狀態(tài)一直很好。LEVAPOR 生物膜技術(shù)公司建議將投配率改為15%。因此在后續(xù)試驗(yàn)中，LEVAPOR?懸浮填料投配率為20%和15%兩種。

出水指標(biāo)均能達(dá)標(biāo)的前提下做了LEVAPOR?懸浮填料投配率降低為10%的破壞性試驗(yàn)，出水水質(zhì)指標(biāo)也能達(dá)標(biāo)。試驗(yàn)中國(guó)產(chǎn)懸浮填料始終采用30%的投配率。

試驗(yàn)結(jié)果表明，兩種填料在其最佳投配率下，COD 和氨氮的出水水質(zhì)指標(biāo)均能達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)要求，但LEVAPOR?懸浮填料的COD 和氨氮去除率始終優(yōu)于國(guó)產(chǎn)填料。

圖7 中裝置1 中LEVAPOR?懸浮填料的投配率為15%，裝置2中國(guó)產(chǎn)懸浮填料的投配率為30%。

為了了解氨氮去除效果的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了連續(xù)9天的監(jiān)測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖8。

數(shù)據(jù)顯示， 兩種填料的氨氮去除效果均較穩(wěn)定， 且德國(guó)LEVAPOR?懸浮填料的去除效果明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)懸浮填料，差別為8%左右。也表現(xiàn)出水溫對(duì)氨氮的去除有一定影響。

5 連續(xù)流試驗(yàn)

連續(xù)流氨氮去除效果試驗(yàn)

在前面試驗(yàn)中，COD 去除均能達(dá)到出水一級(jí)A 要求，連續(xù)流試驗(yàn)主要考察LEVAPOR?懸浮填料在水力停留時(shí)間為2 小時(shí)，投配率為15%時(shí)裝置對(duì)氨氮的去除效果。結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 中數(shù)據(jù)顯示，出水中氨氮濃度大部分在6mg/L 以下，絕大部分在5mg/L 以下，說(shuō)明出水能滿(mǎn)足一級(jí)A 排放標(biāo)準(zhǔn)。其中6-8 小時(shí)的氨氮濃度突然偏高，在11 小時(shí)后，出水氨氮恢復(fù)正常。分析原因可能是因?yàn)樵囼?yàn)操作錯(cuò)誤導(dǎo)致。

6.生物量檢測(cè)

(1)SEM 電鏡掃描檢測(cè)

為了對(duì)比，選取了5 個(gè)樣品進(jìn)行生物膜SEM 電鏡掃描檢測(cè)。其中，樣品1 為掛膜前的LEVAPOR?懸浮填料，樣品2 為掛膜前的國(guó)產(chǎn)懸浮填料，樣品3 為掛膜后的LEVAPOR?懸浮填料(投配率20%)，樣品4 為掛膜后的LEVAPOR?懸浮填料(投配率15%)，樣品5 為掛膜后的國(guó)產(chǎn)懸浮填料(投配率30%)。掃描結(jié)果

如下所示：

7.小結(jié)

所有試驗(yàn)結(jié)果表明，好氧段水力停留時(shí)間可縮短為2 小時(shí)。LEVAPOR?懸浮填料對(duì)COD 和氨氮的去除效果均優(yōu)于國(guó)產(chǎn)懸浮填料。其投配率15%最佳，10%也能滿(mǎn)足出水達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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