回流比对前置反硝化BAF处理效果的影响研究
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ZH ENG Jun, WANG R ong, ZHANG Gang
(D epartm ent of Environm ental Engineering, Anhui University of T echnology, M aanshan 243002, C h ina )
Abstract: The pre denitrificat ion BAF process integrates the advantages of the BAF and A /O processes and has better perfo rm ance of nitrogen rem ova.l The re flux rat io is a decisive factor influencing the pollutant rem oval e ff ic iency. The rem ova l efficiencies of COD, NH3 - N and TN at the reflux ratios o f 100% , 200% and 300% w ere investigated. The results show that the pollutant rem ova l efficiency increa ses w hen the reflux rat io ranges from 100% to 200% , but decreases when the reflux ratio ranges from 200% to 300% . H ow ever, the TN rem ova l is significantly influenced, wh ile the COD and NH3 - N re m ova l is less influenced. At the optim al reflux rat io of 200% , the average rem oval rates of COD, NH3 - N and TN are 89. 1% , 98. 6% and 75. 5% , respective ly.
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www. watergasheat. com
郑 俊, 等: 回流比对前置 反硝化 BAF 处理效果的影响研究
第 23卷 第 21期
察了三种回流比对系统处理效果的影响, 以期为该 工艺的推广应用提供技术支持。
1 试验装置与方法
1 1 试验装置 试验采用上向流曝气生物滤 池 ( UBAF ), 污水
表 1 球形轻质多孔生物陶粒的性能参 数
T ab. 1 P erform ance param eters o f spher ica l light w eigh t
porous b io log ica l ceram s ite
项目 粒径 /mm 堆积密度 / ( g cm- 3 ) 表观密度 / ( g cm- 3 ) 内部孔隙率 /% 比表面积 /( cm2 g- 1 )
3 结果与讨论
3 1 回流比对 COD去除效果的影响 回流比对 COD去除效果的影响如图 2所示。
25
ห้องสมุดไป่ตู้ 23卷 第 21期
中国给水排水
www. wa tergasheat. com
图 2 回流比对 COD去除效果 的影响
F ig. 2 In fluence o f reflux ratio on COD remova l effect
自下而上流经滤料层, 气水同向, 装置见图 1。
图 1 试验装置
F ig. 1 Schem a tic diagram of experim ental setup
两级 BAF 反应器 均采用透 明有机玻 璃制成, BAF ( DN ) 反应器的尺寸为 150 mm 2 900 mm, BAF ( C /N) 反应器的尺寸为 150 mm 2 300 mm。 滤板下方的配水区高度均为 400 mm, 采用 BAF 专 用长柄滤头布水, 滤板上部承托层的厚 度均为 150 mm。 BAF ( C /N ) 反应器采用单孔膜空气扩散器曝 气, 安装于承托层内。 BAF ( DN ) 反应器的滤料层高 度为 650 mm, 选用 粒径为 4 ~ 6 mm 的生 物陶粒; BAF ( C /N) 反应器的滤料层高度为 1 300 mm, 选用 粒径为 2~ 4 mm 的生物陶粒。
回流比对 NH 3 - N 去除效果 的影响如 图 3所 示。
( C /N )反应器内的部分硝化液回流至 BAF ( DN ) 反 应器中, 反硝化菌利用原水中的有机物作为碳源, 将 回流液中的硝态氮、亚硝态氮还原成气态氮, 达到脱 氮目的 [ 1、2] 。
硝化液回流是该工艺获得良好脱氮效果的先决 条件, 其回流比大小直接影响到脱氮效果。笔者考
基金项目: 国家 十五 科技攻关计划引导项目 ( 2004BA 649C)
自制球形 轻质 多孔 生物 陶粒 的主 要成 分 [3]: S iO2 为 54. 29% ; A l2 O3 为 16. 44% ; F e2 O3 为 4. 23% ; CaO 为 2. 86% ; M gO 为 0. 46% 。该滤料表面粗糙, 比表面积达 6. 8 104 cm2 /g, 易于挂膜; 形状规则, 运行中对气泡的剪切效果好; 堆积密度小, 强度高, 耐冲洗。其性能参数见表 1。
数值
项目
2~ 6 盐酸可溶率 /%
0. 7~ 0. 9 破碎率 /%
1. 6~ 1. 8 磨损率 /%
> 30 堆积孔隙率 /%
6. 8 104 烧失量 /%
数值 2
0. 05 3
> 42 0. 1
试验中进水流量为 16. 5 L / h, 控制 BAF ( C /N ) 反应器出水 DO为 3 m g /L 左右, 分别考察回流比为 100% 、200% 、300% 时, 对 COD、NH 3 - N 和 TN 的去 除效果。
TN /( m g L- 1 ) pH
温度 /
285. 5~ 330. 6 26. 7~ 33. 5 34. 8~ 45. 7 7. 6~ 8. 4 25. 5~ 30. 5
308. 1 30. 8 41. 6 7. 9 28. 5
DO / ( mg L- 1 )
0~ 0. 3
0. 1
1 3 分析项目及方法 COD: 重铬 酸钾法 [ 4] ; NH 3 - N: 纳氏 试剂 光度
1 2 试验水质 试验用水取自校内宾馆的化粪池出水, 由自吸
泵提升到原水水箱。污水呈灰黑色, 具有很浓的臭 味, 有肉眼可见的小颗粒悬浮物, 试验水质见表 2。
表 2 试验水质 T ab. 2 Experim ental w ater quality
项目
范围
平均值
COD /( m g L- 1 ) NH3 - N /( m g L- 1 )
总的看来, 提高回流比对系统去除 COD 的影响 较小。在不 同的 回流比 下, 系统 均取 得了较 好的 COD去除效果, 去除率均在 80% 以上。当回流比为 100% 和 200% 时, 系统出水 COD< 50 m g /L, 当回流 比为 300% 时, 系统出水 COD为 50 ~ 60 m g /L, 均能 达到 城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 ( GB 18918 2002)的一级标准。 3 2 回流比对 NH 3 - N去除效果的影响
K ey w ords: BAF; pre denitrifica tion; reflux ratio
前置反硝化曝气生物滤物 ( BAF ) 工艺融合了 BAF 工艺与 A /O 工艺的 优点, 具有良好 的脱氮性 能, 它属于两级 BAF 系统, 可分别实现对不同底物 的去除。其中, BAF ( C /N ) 反应器内 为好氧环境, 主要发生碳化和硝化反应, 用于去除污水中的有机 物和氨氮; BAF ( DN ) 反应器内为缺氧环境, 将 BAF
由图 2 可知, 当回 流比从 100% 提高到 200% 时, 系统 对 COD 的平 均 去 除率 由 84. 9% 升 高到 89. 1% , 说明在一定范围内提高回流比对去除有机 物是有利的。这是因为随着回流比的提高, 系统的 水力负荷增大, 水力剪切力增加, 对生物膜能起到更 新作用, 同时还可避免悬浮颗粒包裹于生物膜表面, 保证了传质效果, 从而使系统中的微生物保持较高 的活性; 另外 BAF ( DN ) 反应器主要用于脱氮, 当回 流比加大时, 回流到 BAF ( DN ) 反应器中的硝态氮、 亚硝态氮量相应提高, 此时反硝化菌需要利用更多 的有机物作为碳源进行反硝化, 也促进了对 COD的 去除。当回流比提高至 300% 时, 系统对 COD 的平 均去除率下降到 83. 2% , 这是因为提高回流比使系 统的水力负荷增大, 污水在滤料层中的水力停留时 间缩短, 异养菌的生物降解作用被削弱, 部分有机物 未来得及被微生物分解利用便随水流排出, 导致系 统出水 COD浓度有所升高。此外, 较大的水力负荷 还使滤料层的截留和吸附作用下降, 导致对悬浮态 的大颗粒有机物的去除效果变差, 系统的处理效能 随之下降。
关键词: 曝气生物滤池; 前置反硝化; 回流比 中图分类号: X703. 1 文献标识码: A 文章编号: 1000- 4602( 2007) 21- 0024- 04
Study on Impact of Reflux R atio on Treatm ent E fficiency of P re denitrification BAF
法; TN: 过硫酸 钾氧 化 紫外分 光光 度法; pH: pH 计; 温度: 温度计; DO: DO 仪。
2 两级 BAF系统的挂膜启动
采用 连续 进 水 的 两阶 段 式 自 然 挂膜 方 法 挂 膜 [ 5] 。其 中, 第一 阶 段是 在 不 回流 的 条 件下, 让 BAF( DN) 反应器和 BAF ( C /N) 反应器串联运行, 其 主要目的是使污水中的微生物在滤料表面自然富集 并繁殖, 保证系统达到一定的生物量, 进而在两个反 应器中分别形成缺氧生物膜和好氧生物膜, 该阶段 系统共连续运行了 15 d; 第二阶段是在第一阶段挂 膜完成后, 在回流比为 100% 的条 件下对两个反应 器中的微生物进行驯化, 使其能够适应较高的水力 负荷, 同时在 BAF ( DN ) 反应器中驯化出反硝化菌, 并达到稳定的反硝化效果。整个挂膜启动过程历时 25 d。第二阶段完成后系统对 COD、NH3 - N 和 TN 的去除 率分别 为 76% 、85% 、56% , 显微 镜观察 显 示, BAF ( DN ) 反应器中滤料表面的微生物以兼性厌 氧菌为主, 生物膜较厚, 呈黑色; BAF ( C /N ) 反应器 中的生物相非常丰富, 滤料上附着大量的钟虫、变形 虫、轮虫、线虫及线状细菌等, 标志挂膜成功。
第 23卷 第 21期 2007年 11月
中 国 给 水排 水
CH INA W ATER & WA STEWAT ER
V o.l 23 No. 21 N ov. 2007
回流比对前置反硝化 BAF处理效果的影响研究
郑 俊, 汪 荣, 张 刚
(安徽工业大学 环境工程系, 安徽 马鞍山 243002)
摘 要: 前置反硝化曝气生物滤池 ( BAF) 工艺融合了 BAF 工艺与 A /O 工艺的优点, 具有良 好的脱氮性能, 其中回流比是影响其处理效果的一个重要因素。考察了在回流比分别为 100% 、 200% 、300% 的条件下该工艺对 COD、NH 3 - N、TN 的去除效果。试验结果表明: 在回流比从 100% 提高到 300% 的过程中, 对污染物的去除效果以 200% 为界呈先上升后下降的趋势, 但对去除 COD、 NH3 - N 的影响不大, 对去除 TN 的影响显著; 在 200% 的最佳回流比下, 对 COD、NH 3 - N 和 TN 的 平均去除率分别为 89. 1% 、98. 6% 和 75. 5% 。
(D epartm ent of Environm ental Engineering, Anhui University of T echnology, M aanshan 243002, C h ina )
Abstract: The pre denitrificat ion BAF process integrates the advantages of the BAF and A /O processes and has better perfo rm ance of nitrogen rem ova.l The re flux rat io is a decisive factor influencing the pollutant rem oval e ff ic iency. The rem ova l efficiencies of COD, NH3 - N and TN at the reflux ratios o f 100% , 200% and 300% w ere investigated. The results show that the pollutant rem ova l efficiency increa ses w hen the reflux rat io ranges from 100% to 200% , but decreases when the reflux ratio ranges from 200% to 300% . H ow ever, the TN rem ova l is significantly influenced, wh ile the COD and NH3 - N re m ova l is less influenced. At the optim al reflux rat io of 200% , the average rem oval rates of COD, NH3 - N and TN are 89. 1% , 98. 6% and 75. 5% , respective ly.
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郑 俊, 等: 回流比对前置 反硝化 BAF 处理效果的影响研究
第 23卷 第 21期
察了三种回流比对系统处理效果的影响, 以期为该 工艺的推广应用提供技术支持。
1 试验装置与方法
1 1 试验装置 试验采用上向流曝气生物滤 池 ( UBAF ), 污水
表 1 球形轻质多孔生物陶粒的性能参 数
T ab. 1 P erform ance param eters o f spher ica l light w eigh t
porous b io log ica l ceram s ite
项目 粒径 /mm 堆积密度 / ( g cm- 3 ) 表观密度 / ( g cm- 3 ) 内部孔隙率 /% 比表面积 /( cm2 g- 1 )
3 结果与讨论
3 1 回流比对 COD去除效果的影响 回流比对 COD去除效果的影响如图 2所示。
25
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中国给水排水
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图 2 回流比对 COD去除效果 的影响
F ig. 2 In fluence o f reflux ratio on COD remova l effect
自下而上流经滤料层, 气水同向, 装置见图 1。
图 1 试验装置
F ig. 1 Schem a tic diagram of experim ental setup
两级 BAF 反应器 均采用透 明有机玻 璃制成, BAF ( DN ) 反应器的尺寸为 150 mm 2 900 mm, BAF ( C /N) 反应器的尺寸为 150 mm 2 300 mm。 滤板下方的配水区高度均为 400 mm, 采用 BAF 专 用长柄滤头布水, 滤板上部承托层的厚 度均为 150 mm。 BAF ( C /N ) 反应器采用单孔膜空气扩散器曝 气, 安装于承托层内。 BAF ( DN ) 反应器的滤料层高 度为 650 mm, 选用 粒径为 4 ~ 6 mm 的生 物陶粒; BAF ( C /N) 反应器的滤料层高度为 1 300 mm, 选用 粒径为 2~ 4 mm 的生物陶粒。
回流比对 NH 3 - N 去除效果 的影响如 图 3所 示。
( C /N )反应器内的部分硝化液回流至 BAF ( DN ) 反 应器中, 反硝化菌利用原水中的有机物作为碳源, 将 回流液中的硝态氮、亚硝态氮还原成气态氮, 达到脱 氮目的 [ 1、2] 。
硝化液回流是该工艺获得良好脱氮效果的先决 条件, 其回流比大小直接影响到脱氮效果。笔者考
基金项目: 国家 十五 科技攻关计划引导项目 ( 2004BA 649C)
自制球形 轻质 多孔 生物 陶粒 的主 要成 分 [3]: S iO2 为 54. 29% ; A l2 O3 为 16. 44% ; F e2 O3 为 4. 23% ; CaO 为 2. 86% ; M gO 为 0. 46% 。该滤料表面粗糙, 比表面积达 6. 8 104 cm2 /g, 易于挂膜; 形状规则, 运行中对气泡的剪切效果好; 堆积密度小, 强度高, 耐冲洗。其性能参数见表 1。
数值
项目
2~ 6 盐酸可溶率 /%
0. 7~ 0. 9 破碎率 /%
1. 6~ 1. 8 磨损率 /%
> 30 堆积孔隙率 /%
6. 8 104 烧失量 /%
数值 2
0. 05 3
> 42 0. 1
试验中进水流量为 16. 5 L / h, 控制 BAF ( C /N ) 反应器出水 DO为 3 m g /L 左右, 分别考察回流比为 100% 、200% 、300% 时, 对 COD、NH 3 - N 和 TN 的去 除效果。
TN /( m g L- 1 ) pH
温度 /
285. 5~ 330. 6 26. 7~ 33. 5 34. 8~ 45. 7 7. 6~ 8. 4 25. 5~ 30. 5
308. 1 30. 8 41. 6 7. 9 28. 5
DO / ( mg L- 1 )
0~ 0. 3
0. 1
1 3 分析项目及方法 COD: 重铬 酸钾法 [ 4] ; NH 3 - N: 纳氏 试剂 光度
1 2 试验水质 试验用水取自校内宾馆的化粪池出水, 由自吸
泵提升到原水水箱。污水呈灰黑色, 具有很浓的臭 味, 有肉眼可见的小颗粒悬浮物, 试验水质见表 2。
表 2 试验水质 T ab. 2 Experim ental w ater quality
项目
范围
平均值
COD /( m g L- 1 ) NH3 - N /( m g L- 1 )
总的看来, 提高回流比对系统去除 COD 的影响 较小。在不 同的 回流比 下, 系统 均取 得了较 好的 COD去除效果, 去除率均在 80% 以上。当回流比为 100% 和 200% 时, 系统出水 COD< 50 m g /L, 当回流 比为 300% 时, 系统出水 COD为 50 ~ 60 m g /L, 均能 达到 城 镇 污 水 处 理 厂 污 染 物 排 放 标 准 ( GB 18918 2002)的一级标准。 3 2 回流比对 NH 3 - N去除效果的影响
K ey w ords: BAF; pre denitrifica tion; reflux ratio
前置反硝化曝气生物滤物 ( BAF ) 工艺融合了 BAF 工艺与 A /O 工艺的 优点, 具有良好 的脱氮性 能, 它属于两级 BAF 系统, 可分别实现对不同底物 的去除。其中, BAF ( C /N ) 反应器内 为好氧环境, 主要发生碳化和硝化反应, 用于去除污水中的有机 物和氨氮; BAF ( DN ) 反应器内为缺氧环境, 将 BAF
由图 2 可知, 当回 流比从 100% 提高到 200% 时, 系统 对 COD 的平 均 去 除率 由 84. 9% 升 高到 89. 1% , 说明在一定范围内提高回流比对去除有机 物是有利的。这是因为随着回流比的提高, 系统的 水力负荷增大, 水力剪切力增加, 对生物膜能起到更 新作用, 同时还可避免悬浮颗粒包裹于生物膜表面, 保证了传质效果, 从而使系统中的微生物保持较高 的活性; 另外 BAF ( DN ) 反应器主要用于脱氮, 当回 流比加大时, 回流到 BAF ( DN ) 反应器中的硝态氮、 亚硝态氮量相应提高, 此时反硝化菌需要利用更多 的有机物作为碳源进行反硝化, 也促进了对 COD的 去除。当回流比提高至 300% 时, 系统对 COD 的平 均去除率下降到 83. 2% , 这是因为提高回流比使系 统的水力负荷增大, 污水在滤料层中的水力停留时 间缩短, 异养菌的生物降解作用被削弱, 部分有机物 未来得及被微生物分解利用便随水流排出, 导致系 统出水 COD浓度有所升高。此外, 较大的水力负荷 还使滤料层的截留和吸附作用下降, 导致对悬浮态 的大颗粒有机物的去除效果变差, 系统的处理效能 随之下降。
关键词: 曝气生物滤池; 前置反硝化; 回流比 中图分类号: X703. 1 文献标识码: A 文章编号: 1000- 4602( 2007) 21- 0024- 04
Study on Impact of Reflux R atio on Treatm ent E fficiency of P re denitrification BAF
法; TN: 过硫酸 钾氧 化 紫外分 光光 度法; pH: pH 计; 温度: 温度计; DO: DO 仪。
2 两级 BAF系统的挂膜启动
采用 连续 进 水 的 两阶 段 式 自 然 挂膜 方 法 挂 膜 [ 5] 。其 中, 第一 阶 段是 在 不 回流 的 条 件下, 让 BAF( DN) 反应器和 BAF ( C /N) 反应器串联运行, 其 主要目的是使污水中的微生物在滤料表面自然富集 并繁殖, 保证系统达到一定的生物量, 进而在两个反 应器中分别形成缺氧生物膜和好氧生物膜, 该阶段 系统共连续运行了 15 d; 第二阶段是在第一阶段挂 膜完成后, 在回流比为 100% 的条 件下对两个反应 器中的微生物进行驯化, 使其能够适应较高的水力 负荷, 同时在 BAF ( DN ) 反应器中驯化出反硝化菌, 并达到稳定的反硝化效果。整个挂膜启动过程历时 25 d。第二阶段完成后系统对 COD、NH3 - N 和 TN 的去除 率分别 为 76% 、85% 、56% , 显微 镜观察 显 示, BAF ( DN ) 反应器中滤料表面的微生物以兼性厌 氧菌为主, 生物膜较厚, 呈黑色; BAF ( C /N ) 反应器 中的生物相非常丰富, 滤料上附着大量的钟虫、变形 虫、轮虫、线虫及线状细菌等, 标志挂膜成功。
第 23卷 第 21期 2007年 11月
中 国 给 水排 水
CH INA W ATER & WA STEWAT ER
V o.l 23 No. 21 N ov. 2007
回流比对前置反硝化 BAF处理效果的影响研究
郑 俊, 汪 荣, 张 刚
(安徽工业大学 环境工程系, 安徽 马鞍山 243002)
摘 要: 前置反硝化曝气生物滤池 ( BAF) 工艺融合了 BAF 工艺与 A /O 工艺的优点, 具有良 好的脱氮性能, 其中回流比是影响其处理效果的一个重要因素。考察了在回流比分别为 100% 、 200% 、300% 的条件下该工艺对 COD、NH 3 - N、TN 的去除效果。试验结果表明: 在回流比从 100% 提高到 300% 的过程中, 对污染物的去除效果以 200% 为界呈先上升后下降的趋势, 但对去除 COD、 NH3 - N 的影响不大, 对去除 TN 的影响显著; 在 200% 的最佳回流比下, 对 COD、NH 3 - N 和 TN 的 平均去除率分别为 89. 1% 、98. 6% 和 75. 5% 。