生物带BSBR工艺处理生活污水Word文档格式.docx
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①进水期;
②反应期;
③沉淀期;
④排水排泥期;
⑤闲置期。
图1所示为SBR处理工艺一个运行周期内的情况。
SBR的运行工况以间歇操作为特征,其中自进水、反应、沉淀、排水排泥到闲置期结束的一个运行周期内,各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以很据具体废水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。
例如,在进水阶段,可以按限量曝气(进水期间不曝气)运行,也可以按半限量曝气(进水到一半时开始曝气)运行,还可以按非限量曝气(边进水边曝气)运行;
在反应阶段,可以一直曝气,为了实现生物脱氮除磷也可以曝气后搅拌或者曝气搅拌交替进行;
剩余污泥排放可以在排水阶段或排水后期排放。
只要有效调节好SBR运行周期、各阶段运行时间和运行状态就可以达到多种功能的要求。
图1SBR工艺的一个运行周期
BSBR在进入正常运转之前,同样要经历系统的启动即挂膜,就是为微生物提供一定的生长反之条件,如营养物、溶解氧、适宜的温度和酸碱度,让其附着在生物带上形成生物膜。
在启动阶段,要控制好底物的营养比例、合适的溶解氧浓度以及温度和酸碱度。
通过对控制进水浓度、曝气时间、进水方式、pH、溶解氧、菌粉投加量、营养物质、温度等条件下的启动速度的研究,确定最佳的启动条件。
研究内容包括:
启动无助剂生物带BSBR反应器的最佳条件的研究(进水方式、pH等);
水样指标的测定(COD、氨氮、DO、pH);
镜检微生物(钟形虫,草履虫、轮虫等)的数量;
观察微生物的颜色、致密程度及气味等。
BSBR工艺处理能力大,对于冲击负荷有较强的适应性,污泥生成量少,不会产生污泥膨胀,无需污泥回流,易于维护管理,便于操作。
本文主要对温度,进水量、进水COD及生物带增长率做重点研究和阐述。
2实验材料与方法
2.1生物带的培养
生物带上孔洞的直径约为10µ
m~350µ
m,可最大限度地载留水体中的细菌,为细菌群落提供合适的生存环境。
生物带具有较大的比表面积和孔隙率,使处理池中的微生物量保持在一个适当的数量上,从而保证废水处理系统能经常处于一个比较稳定的状态。
2.2研究因素(3因素2水平)
表1因素及水平
因素
水温
进水量
COD
1
35℃
3次
原水
2
30℃
4次
300mg/L
2.3实验装置
取4个1000ml的量筒,根据表1设置的实验条件标上号,分别为L1、L2、L3、L4,往4个量筒中加入500ml污泥和500ml水,用铁丝固定生物带,生物带长度约为量筒的高度。
将生物带放入量筒中,即为一个简单的反应器。
放入曝气头,进行曝气。
装置如图所示:
表2三因素两水平正交表
L1
L2
L3
L4
2.4实验用水
本实验采用中南民族大学工商学院污水处理厂(生活污水)的进水作为进水:
CODCr300mg/L左右,NH4+-N0.961μg/mL,TP0.878μg/mL。
进水水质稳定、易于控制,适合反应器工艺运行特性和污泥形态结构及微生物学特性等的研究。
2.5制定挂膜计划
分别把L1、L2、放入到35℃水浴锅中,把L3、L4放到30℃水浴锅中,因曝气时间一定,6小时/天,故制定表3计划
表3BSBR反应器运行程序
9:
00
11:
12:
14:
15:
17:
18:
开曝气
关曝气
换水,开曝气
注:
20:
00时换L2和L4的水,并开曝气。
2.6测定原水中COD、总N、总P浓度
(1)COD的测定(密闭催化消解法):
溶液的标定硫酸亚铁铵溶液的标定(吸取10.00mL重铬酸钾标液于250mL锥形瓶中,加入30mL3mol/硫酸,2滴试亚铁灵,再用硫酸亚铁铵标定)样品处理(吸取25mL水样于消解罐中,10.00mL消解液,5.0mL硫酸汞和10.00mL催化剂,置于微波炉中消解30分钟)→COD的测定(加入2滴试亚铁试剂用硫酸亚铁铵标定,溶液颜色由黄绿色变为红褐色)
(2)总P的测定:
消解处理(取6支比色管,分别移去磷酸盐标准使用液0、2.0、4.0、6.0、8.0以及10.00mL水样,蒸馏水至25mL,再加入过硫酸钾4mL,加热30分钟)→标,在准曲线的制作和样品的测定(向比色管中加入抗坏血酸1mL,2mL钼酸铵,静止15分钟,在700nm波长下,测定吸光度,并制作标准曲线,根据曲线算出水样中磷的含量)
(3)氨氮的测定:
凯式滴定法(取5ml水样加入凯式烧瓶,再依次加入5ml蒸馏水,10ml水,NaOH溶液,塞紧瓶塞。
打开加热开关,将水煮至沸腾。
在装置尾部用硼酸吸收液吸收NH3·
H2O,,最后用0.02mol/L的硫酸溶液来滴定吸收液,并记录所用的的硫酸的量。
)
3实验结果与讨论
3.1原始实验数据记录:
(1)原水COD数据:
蒸馏水消耗硫酸亚铁铵溶液的体积为11.11ml,水样消耗硫酸亚铁铵的体积为8.72ml,加葡萄糖水样消耗硫酸亚铁铵溶液的体积为6.98ml。
计算可知:
原水样的COD是318.17mg/L,加葡萄糖水样的COD是549.78mg/L.
(2)出水COD数据记录见表4
表4出水CODcr值及去除率
出水COD
L1
消耗硫酸盐铁铵溶液体积
9.82ml
9.86ml
8.86ml
10.41ml
COD(mg/L)
171.72
166.4
299.52
93.18
COD去除率
46%
47.7%
5.8%
70.7%
(3)原水氨氮的数据:
用0.02mol/L的硫酸来滴定吸水液,空白对照蒸馏消耗硫酸的体积为0.76ml,原水水样消耗硫酸的体积为1.81ml,计算出原水的暗淡浓度为117.6mg/L。
(4)出水氨氮数据记录见表5
表5出水氨氮的去除率
数据记录项目
消耗硫酸的体积ml
0.84
0.87
0.93
0.89
氨氮含量(浓度)mg/L
76.16
72.8
66.08
70.56
氨氮的去除率
35.24%
38.09%
43.81%
40%
(5)生物带增长率数据记录见表6
表6生物带增长率
项目
空白
生物带质量g
0.5028
0.6802
0.6189
0.6529
0.6934
35.28%
23.09%
29.85%
37.91%
3.2正交试验分析
正交试验设计(Orthogonalexperimentaldesign)是研究多因素多水平的又一种设计方法,它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验,这些有代表性的点具备了“均匀分散,齐整可比”的特点,正交试验设计是分式析因设计的主要方法。
是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。
将正交试验选择的水平组合列成表格,称为正交表。
本实验为一个三因素三水平的实验。
(1)温度、进水量和COD值对出水COD去除率的影响结果见表7
表7实验条件对COD去除效果的影响
COD值
结果
318.17mg/L
549.78mg/L
分析结果:
直接对比分析:
最大影响因素是:
水温(30℃),进水量(4次),COD值(318.17mg/L)
极差分析:
水温(A)的影响:
进水量(B)的影响:
COD值(C)的影响:
由上面计算可知:
,即可知B(进水量)为出水COD的主要影响因素。
(2)温度、进水量和COD值对出水氨氮去除率影响结果见表8
表8温度、进水量和COD值对出水氨氮去除率影响
水温(30℃),进水量(3次),COD值(549.78mg/L)
水温(A)的影响:
,即可知A(水温)为出水氨氮去除率的主要影响因素。
(3)温度、进水量和COD值对生物带增长率的影响结果见表9
表9温度、进水量和COD值对生物带增长率的影响
,即可知C(COD值)为生物带增长率的主要影响因素。
(4)温度、进水量和MLSS浓度对生物带增长率的影响结果见表10
表10温度、进水量和MLSS浓度对生物带增长率的影响
温度
换水次数
MLSS浓度
实验结果
35
3
500mL浓缩污泥
4
1000mL浓缩污泥
30
从上表可知,MLSS的极值相对于温度和换水次数而言大很多,可看出对生物带增长率主要影响因素是污泥浓度,COD值和水温,而进水量则影响较小。
3.3实验因素对去除效率和污泥增长的结果分析
(1)温度对去除率和污泥增长的结果分析
温度是影响生物繁殖的重要因素之一,在一定范围内,生物的增长率随温度增加而增加,微生物的增加就是一个降解有机物即脱氮除磷除COD的过程,满足自身生长需求,温度对他的影响主要体现在以下几个方面:
1、酶的活性。
试验中酶的最佳活性在25—35之间,温度越高,酶的活性越强,分解有机物脱氮除磷的功能越强。
2、对氧的转移的影响。
水温上升,水的粘度降低,液膜厚度减小,扩散系数提高,La值增高,因而溶氧效率增高,是微生物的氧化分解效率也随之增高。
(2)换水次数对去除效率和污泥增长的结果分析
换水次数就是对微生物提供营养物质,微生物能降解有机物成无机物,但他自身生长的营养源是有机物,因而必须不断的对他提供营养物质,确保微生物的生长,若营养物质含量少,或者BOD:
N:
P的比例失衡,都会严重抑制微生物的生长于繁殖。
(3)COD浓度对去除效率和污泥增长的结果分析
浓度即污泥物浓度越大,在相等营养物质的情况下,污泥负荷越低,这可能会造成营养物质“不够吃”的情况,但大量的微生物在数量上能弥补质的缺陷,在本实验中则有充分的体现。
(4)SVI去除效率和污泥增长的结果分析
SVI即污泥沉体积指数,是指曝气池混合液沉淀30min后,每单位质量干污泥形成的湿污泥的体积。
SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性能。
如SVI较高,表示SV较大,污泥沉降性能差;
如SVI较小,污泥库里密实,污泥老化,沉降性能好。
但如SVI果低。
测污泥矿化度高,活性剂吸附性能较差。
一般来说,当SVI<
100时,污泥沉降性能良好;
当SVI=100~200时,沉降性能一般;
而当SVI>
200,沉降性能较差,污泥膨胀。
一般城市污水的SVI在100左右。
4结论
本实验探讨了温度、进水量、COD值和MLSS浓度对COD、TN、TP去除率及生物带增长率的影响,用正交方法对个因素做了分析,并分别做了极差分析,通过上述数据可以看出,进水量对出水COD的影响最大,其余的两个因素则不是很明显;
水温对氨氮的去除率影响最大,其余的两个因素则不是很明显;
COD值对生物带增长率的影响最大,其余的两个因素则不是很明显,这和理论上的结果有点出入,这可能是实验的过程中产生的各种误差造成以及有些地方的不合理所造成。
比如,温度区间设的太窄,在此温度范围内,酶的活性即氧转移速率差别不大;
还有就是换水次数差别太小,应该一组换水数3次,一组换水5次,也有可能是在做挂膜是,我们的生物没有固定好,导致换水的时有时候生物带脱落,影响了生物带的正常生长,如果一开始就固定好生物带,实验结果可能更接近理想值。
参考文献
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