MBBR技术在污水处理回用中的中试研究黄昊

2005中国国际水处理技术高级专家论坛2(X)SChianln比mat一olanAdvanedeExpetsrFourmon节厄terTreatmentT匕chnologyMBBR技术在污水处理回用中的中试研究黄昊,陈晓会,吴承斌,张冬梅(大连宇都环境工程技术有限公司,大连,116022)摘要:将生物移动床(幼BB)R技术应用于污水处理回用中,进行25m3d/中试试验。在进水CODr为210一410mg/L,BOD。为100一270mg/L,55为98一290mg/L,NH。一N为一7一39mg/L,MBBR中总水力停留时间(HRT)3.6hr时,·经过6od的试验,朋BR处理出水e加。,2一24mg/L,Bonsl.l一2.3mg/L,552一5田g/L,洲,一N0.Zmg/L。去除率分别达到94%,98%,9%7和9%9。结果表明,对污水回用而言,MBBR技术是一种高效的方法.针对污水资源回用,与基于生物方法的传统工艺相比较,MBBR技术无论在技术还是经济方面,都表现出更好的性能。关键词:改性生物悬浮填料生物移动床(MBBR)污水处理回用前言随着工业化进程的加快,人口的日益增长和人们生活水平的提高,水资源日益匾乏.我国水资源总量28124亿立方米,人均占有水资源约2160立方米,我国人均占有水资源约世界人均水资源的1/4,属于世界13个贫水国家。所以污水资源化、污水回用成为解决水资源匾乏的一个重要、经济而又可靠的途径。当前,我国水处理工作者都在努力地探索污水资源化的高效低成本的技术和处理途径【’一`,。污水回用目前采用主要有如下几种工艺:(一)活性污泥法(A20或A0/等)+沉淀+砂滤+消毒工艺,(二)生物接触氧化十砂滤十消毒工艺,(三)BAF+砂滤+消毒工艺,(四)MB+R消毒工艺,(五)活性污泥法+CMFU/F+R0工艺。这些方法中,前三种都需要增加过滤设施,导致投资增加、运行费用增加,不易操作控制、氨氮去除效果不理想等缺点:其中第三种工艺采用BAF法,由于无二沉池、占地较少,投资适中,运行成本适中,但是预处理要求高,产泥量较大、污泥沉降性不好,氨氮去除能力差,产生大量反洗废水等:第四种以姗R为主体工艺,尽管处理效果较好、运行稳定、占地小、出水无需过滤等优点,但是膜寿命短,能耗高,一次性投资较大,需要经常清洗、维护复杂,处理规模较小等致命缺点;第五种工艺由于采用了cMF/UF+0R,适于水质要求相当高的场合,如锅炉补水,当然,其投资和运行费用是相当高的。生物移动床是1988年最先由挪威KaldnessMiiljOeTknofogi(KM)T公司与SNITEF联合开发出的生物膜法新技术。它具有传统流化床和生物接触氧化法两者的优点,通过在生化池中加入与水比重接近的悬浮填料,作为微生物生长附着的载体,只需较小的气水比或机械搅拌即成流化状态,具有处理效率高,无需反洗、占地面积小、污泥沉降性好、污泥产量小、运行成本低等优点。其核心是悬浮填料。我们通过引进国外先进技术,经多次试验研制出改性生物悬浮填料,并成功地应用在国内外生活污水、工业废水中。但是,关于生物移动床应用于污水处理回用的技术,还没有人进行相关试验和尝试,因此,我们将MBBR用于污水处理回用进行中试,取得了较好的效果。2中试工艺及改性生物悬浮填料原水为大连马栏河污水处理厂经过25mm隔栅后的城市污水,送入一水箱中,水质较稳定,浑中国水污染防治技术装备论文集2005年第十二期黄昊,等:MBBR技术在污水处理回用中的中试研究浊、色深且具有恶臭,呈微碱性.中试处理水量为25矿d/,原水水质情况见表l。表1原水水质指标项目CO氏,(gm·L一,BO氏(mg一(gnI.L一,阳,一N(mg·L一PH值原水21于410100一27098一29017一397.于7.61.1污水回用中试工艺中试工艺流程见图1。以生物移动床技术为基础、A0/工艺为主体处理工艺,中试规模为25矿d/,包括一个水箱,厌氧池、姗BRI、姗BZR、沉淀池各一座,厌氧池、姗BIR、姗BZR、沉淀池有效水深均为2.Iln,其HRT分别为3.6hr、2.x6hr、1.44hr、1.shr.配一台潜水泵(Q:1.Zm,/h,H:4.Zm,N:0.22kw)、一台风机(Q:0.46NnI3/min,P:25.okPa,N:0.49k,)供曝气和气提之用。原水由水箱经潜水泵提升至厌氧池,厌氧池出水依次自流进入姗BIR、姗BZR,经过生化反应去除污染物后进入沉淀池,完成沉淀过滤过程,由此流出。一旦厌氧池低液位时,回流阀自动打开,由如BRZ回流,进行内循环。沉淀池污泥经气提回流进入厌氧池,半年或一年用车排走。实验时姗BRI中投加50%即1.51m3的和-520一4改性生物悬浮填料,姗BIR投加25%即和一F10一4的改性生物悬浮填料,在沉淀池中投加500口m厚的wD一IFO一4改性生物悬浮填料,即为0.6矿,作为生物过滤器滤料(沉淀池内填料运行25天后全部捞出)。圈1污水回用中试工艺流程1.2改性生物.浮坡料改性生物悬浮填料为自行研究和生产的微生物载体,通过添加对生物酶的增强性成分,促进生物酶的催化作用,显著提高微生物对水中污染物的分解能力。填料主要性能如下:孔隙率高、比表面积大;密度与水接近,挂膜后在水中基本达到水的密度,较低气水比曝气便成流化状态运行;能耗低、氧的利用率高;具有高效的硝化能力和极佳的亲水性;228中国水污染防治技术装备论文集2005年第十二期2005中国国际水处理技术高级专家论坛2加SCih皿In把m如。aInAd卿c曰众讲巾FonJ叨on研alterrTaemt朗tceTnhoolgy长期运行无污泥堵塞现象。与其它填料如弹性填料、半软性填料、聚氨酷泡沫填料、苯乙烯填料等相比,具有成膜速度快、膜的活性高、处理效率高、硝化能力强、出水水质稳定等特点,同时,污泥产量极少、无污泥堵塞低`,.填料内部为“十”字形支撑,见图2、图3,具体技术参数见表3。圈2翻D-52-04改性生物悬浮填料圈3悦D-iF卜4改性生物悬浮坡料表3坟料技术参数型号规格(画)空隙率/%密度/(kg.L比表面积/(扩.m一3)WDseF10一4OXH:10X105:0.488和一520一4OXH:20X206:0.4910.980.9812005102结果及讨论2.1装1的启动、运行采用排泥法挂膜sI]。活性污泥取自大连市春柳河污水处理厂二沉池的污泥。先挂膜、驯化,然后逐步加大进水量,直至进水量为25叫岁天,在此条件下运行7天。从调试到稳定出水,共为22天。运行时按照早中晚三个排水高峰进水,02:0介8:oo不进水内循环,MBBRI中气水比为8:1,MBBZR中气水比为4:l,每天定时在厌氧池进水处和沉淀池出水处取样,检测COcrD、BO。,、NH3一N、55、pH等指标2.2运行处理效果及分析2.2.1结果nU00八U连`q口O`,工ǎ之旨à\碗划璧整个装置挂膜、驯化后运行60d,进水、出水水质检测结果分别见图4、图5。①MBBR技术的高效性及出水可回用性生物移动床技术在国外己有较多的应用,实践证明其对污水中161122334455检测时间/d圈4进水水质中国水污染防治技术栽各论文集2005年第十二期黄昊,等:MBBR技术在污水处理回用中的中试研究的COI)、BOD。、NH3一N、55、T’N、TP都有较高的去除率`7一川。在MBBRI、MBBRZ中总水力停留时间为3.h6r时,从中试出水COD、BODs、NH3一N、55的值(表3)来看,各项指标都有较高的去除率(图6),分别稳定为94%、98%、99%、97%。NH3一N检测值在前六天稍高,以后逐渐降低直到0.2mg/L(由于-,-~COD~BODs~,`一55一如卜一NH。一N八Uǎ日八UCU八日ùnU一ódA二dQQ自11ǎ灵留à\测夏理611162126313641465156检测时间d/检测设备检测到的最小值为0.ZmgL/),仅出现过一次0.58mgL/(当天厌氧池水直接进入二沉池)和一次0.45mg/L,后者可能是受到冲击或取样检测的原因,因为仅有一天;出水SS为7gmL/的出现与操作有关(见本节第3条);这进一步证明本改性生物悬浮填料的高效性,其出水可直接回用于一些场合,是其他生物处理方法难以达到的。表3项目COD。,(mg,L,)BOD、(mg·出水18一24*1.1一2.出水水质55(mg.LNH。一N(mg.LpH值6.5一7.2承\升徽火.②姗BR技术抗冲击性由于采用间歇进水,每天有6卜、r不进水,微生物处于不好的生长环境中,,出水水质表明袖BR技术耐冲击能力强、运行稳.定。第d911162126313641465156图6主要污染物去除率时可能因为槽车污染或污水进水受到污染导致lC高达gOOmg厂L,出水表明抗冲击能力强,具有较强的自我调整能力,这一方面是移动床内微生物食物链较长「.56;,抗冲击能力强;另一方面是改性生物悬浮填料内部比较适合微生物生长,微生物保持着较高的活性,并且比较适合那些抗冲击能力强的微生物的生长、繁殖,选择了一群抗冲击能力较强的微生物群落。③MBBR技术产生污泥的易沉降性中国水污染防治技术装备论文集2005年第十二期2005中国国际水处理技术高级专家论坛2加5伪咖加比团目10.目Ad训切以川E叼”巾oFrumon从al比rT比滋mtentT七caholo留采用MBBR技术后,生物移动床内产生从细菌一原生动物一后生动物的食物链,如图5所示,所以污泥里极少:从膜外侧脱落的污泥,所含的动物成份较多,污泥比重较大,污泥颗粒较大、沉降性较好。由于改性生物悬浮填料特殊结构,中试开始时,在沉淀池中放入了500lllm厚度的填料,兼做生物过滤器,出水ss较低,在1.9一smg/L,远远低于2m0岁L,一般均为5.OlgnL/以下,7mgL/出现是由于沉淀池滤料反洗时操作不当、反洗气量过大造成池底污泥上翻,沉淀池出水ss偏高;为验证生物移动床产生的污泥具有较好的沉降性,我们在25币d0将填料从沉淀池中捞出,结果表明,二沉池出水sS并无上升,由此可见,采用生物移动床后污泥的沉降性是相当好的.Bio6lminsidetubeehip(232mieron)magnifieationshowsprotozoa(eirele)图7填料内部徽生物膜及其外侧原生动物放大电镜圈中试时,将沉淀池的污泥通过气提送回厌氧池,让产生的污泥在此消化,结果表明,正常运行60d后停止系统运行,厌氧池内污泥量极少,约为10一1sc。厚,比传统工艺产生污泥量大大减少,污泥处置费用也将大大减少。④皿BR技术污水回用的经济分析采用本MBBR技术,二级处理出水达到传统三级处理出水要求,与其他污水回用工艺相比,在设备方面:将省掉过滤器及其反洗配套设备如水泵、水箱、自控设备等,曝气设备、管道、曝气器等将减少2叼。%出力或数量,填料价格60一90元(m3.日)污水;占地方面:好氧池的面积、池容可减少刀3一1倍甚至更多,无过滤及其配套设备的占地,污泥处理处置占地将减少40一80%,土建投资大为减少;在运行方面:电费将减少20一30%,药剂(污泥处理)费用减少40一80%。对污水回用而言,在5万m3旧以上规模时,投资为900一1200元(/吨.日)水,运行成本为.025一35万习in3;0.1一5万m3旧时,投资为120压1400元污水,运行费用为.030一.040元污水。3结论与应用展望①采用改性生物悬浮填料的皿BR技术对污水具有极高的处理效率,在朋BR中总的HRT为3.6rH时,COD去除率稳定在9钱左右,BOD。为98%,ss为97%,NH,一N为9外;②采用改性生物悬浮填料的朋BR技术处理污水时,二级出水Coo。r、BOD。、ss、毗一N都达到中水回用标准要求,只需经过消毒处理即可用在绿化、冲厕、直流冷却水等场合,达到污水回用、污水资源化的目的,而无需另外增加生物处理设施;③采用本技术进行污水处理回用,对中小型项目投资为1200一14co元/(m,·日)污水,大中国水污染防治技