中山社區(qū)衛(wèi)生廢水綜合處理設備-中山儀表網(wǎng)

 一、概況

    隨著我國市場經(jīng)濟的深入發(fā)展，特別是產(chǎn)品化趨勢日益明顯，產(chǎn)品包裝行業(yè)得到*發(fā)展，市場對包裝制品需求不斷增大。包裝紙板生產(chǎn)在世界各國國民經(jīng)濟中占有重要的地位，紙板產(chǎn)品成為包裝工業(yè)的主要原材料。我國“十五”規(guī)劃中明確表明，我國造紙產(chǎn)量與需求量平均都能保持5%左右的增長，發(fā)展方向主要集中在高檔紙品上。可見，目前市場前景廣闊，產(chǎn)品發(fā)展余地大，銷售市場有保障。

 紙業(yè)有限責任公司根據(jù)目前市場情況，經(jīng)過長時間的市場調(diào)查了解和前期準備工作，引進全自動熱力噴放制漿（爆破制漿）（權號：ZL02246643.6）技術，計劃投資6000萬元人民幣，以竹子為主要原料生產(chǎn)竹漿，新上年生產(chǎn)能力6.0萬噸造紙生產(chǎn)線，生產(chǎn)紙漿板、生活用紙和包裝用紙。工程分兩期建設，一期年生產(chǎn)能力3.6萬噸，二期年生產(chǎn)能力2.4萬噸，整個項目由制漿車間、造紙車間、輔助設施、公用工程、環(huán)保工程、生活設施和儲運工程等部分組成。

    爆破制漿過程中不產(chǎn)生蒸煮廢液即傳統(tǒng)造紙制漿黑液,主要為打漿時產(chǎn)生的洗液,其污染組成為:BOD5：主要來自制漿中分解的有機物,即糖類、醇類、有機酸、木質(zhì)素等；CODcr：主要來自木質(zhì)素及其衍生物；SS：主要來自流失的細小纖維。

    根據(jù)《紙業(yè)有限責任公司60kt/a爆破制漿造紙工程環(huán)境影響報告書》中提供的數(shù)據(jù)，外排廢水主要是生產(chǎn)中的打漿廢水，一期廢水量約為9410m3/d，二期廢水量約為6273 m3/d，二期工程建成后外排廢水量共計約15683m3/d。

    根據(jù)《建設項目管理條例》和《環(huán)境保護法》之規(guī)定，環(huán)保設施的建設應與主體工程“三同時”。受紙業(yè)有限責任公司委托，我公司提出了該項目的廢水處理方案，按本方案進行建設后，可確保廢水的達標排放，同時將大部分廢水經(jīng)預處理后回用于生產(chǎn)過程，減少污染物的排放，能*地減輕該項目外排廢水對沙溪的不利影響。

    二、水質(zhì)水量和排放標準 

    （一）水量

    日排放水量：一期9410m3/d，二期6273 m3/d，二期合計15683m3/d

    設計規(guī)模：一期9410m3/d，其中預處理能力為9410m3/d，生化處理能力為2900m3/d。

    二期新增6273 m3/d，其中預處理能力為6273m3/d，生化處理能力為2000m3/d。

    二期合計15683m3/d，其中預處理能力為15683m3/d，生化處理能力為4900m3/d。

    本次方案設計對一期水量進行設計。

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　連續(xù)運行階段反應器氨氮, 亞硝氮和硝氮變化如圖 2所示, 進水溫度及總氮去除率如圖 3所示.為了研究脫氮途徑, 引入?yún)捬醢毖趸磻匠淌? 如式(1)所示.厭氧氨氧化菌按1 :1.32的比例消耗氨氮和亞硝氮.厭氧氨氧化工藝生成的氮氣量與硝氮量之比為8, 該值稱為特征比.

　　反應器改為連續(xù)進水出水的第1 d, 總氮去除率為13.8%.但亞硝氮氨氮消耗比為1.41, 特征比為28.17, 不滿足厭氧氨氧化方程式.分析其原因, 可能是由于火山巖填料對基質(zhì)的吸附作用.隨著吸附達到飽和, 總氮去除率明顯降低, 第4 d時, 總氮去除率由13.8%降低到5.2%.反應器繼續(xù)運行, 氨氮和亞硝氮去除效果逐漸提高, 出水硝氮濃度逐步增加.第109 d時, 連續(xù)15 d氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于70%, 亞硝氮氨氮消耗比穩(wěn)定在1.17~1.26, 特征比穩(wěn)定在8.76~10.21, 符合厭氧氨氧化反應方程式, 表明上向流厭氧氨氧化生物濾柱啟動成功.

　　Zekker等在20℃條件下以發(fā)酵廠高氨氮污水為基質(zhì), 歷時186 d成功啟動厭氧氨氧化工藝.進水溫度20~25℃, 氨氮和亞硝氮基質(zhì)濃度為30~50 mg ·L-1, Bao等在224 d啟動厭氧氨氧化生物濾柱. Zhang等以含25~35 mg ·L-1氨氮和亞硝氮的配水為基質(zhì), 23℃條件下90 d成功啟動厭氧氨氧化SBR反應器.與前人研究成果相比, 本試驗以更低濃度的實際生活污水為基質(zhì), 在15.1~21.9℃的條件下, 成功啟動厭氧氨氧化反應器, 較前人的研究成果有所進步.

　　2.2 厭氧氨氧化濾柱的低溫運行

　　第153~244 d時, 反應器在秋季運行, 進水溫度為12.6~18.9℃.溫度在14℃以上時, 反應器氨氮、亞硝氮去除率大于95%, 溫度小于14℃時, 氨氮和亞氮去除率明顯降低.第245 d, 反應器運行進入冬季, 進水溫度為10.2~14.3℃.由圖 3可知, 反應器總氮去除率與進水溫度密切相關.進水溫度在10~12℃時, 總氮去除率為25%~60%.進水溫度為12~14℃時, 總氮去除率為55%~75%.第245~334 d, 反應器zui大出水總氮濃度為30.1 mg ·L-1, 平均總氮去除率為54.3%.

　　為了避免生物膜過度增殖導致濾柱堵塞, 第461 d對濾柱進行反沖洗.反沖洗時, 采用較大的水力負荷以達到削減生物膜厚度的目的.以氣水聯(lián)合的方式進行反沖洗, 氣水比為3, 水沖強度為2.0 L ·(s ·m2)-1, 反沖洗時間為3 min.反沖洗后, 氨氮去除率從98.6%降低到59.7%, 亞硝氮去除率從97.3%降低為57.2%, 總氮去除率由78.4%降為48.1%.運行8 d后, 氨氮去除率恢復至90%以上, 總氮去除率提高到71%.相比于其他生物膜, 本試驗厭氧氨氧化生物膜反沖洗后恢復速度較快.有研究表明, 成熟的厭氧氨氧化菌生物膜結構緊湊, 分泌較多的胞外多聚物, 對水力負荷沖擊的抵抗能力強, 因此成熟厭氧氨氧化生物膜受反沖洗影響較小.

　　第510~604 d, 運行季節(jié)為秋季, 進水溫度為13.2~19.6℃, 反應器氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于75%.相比于去年同期水平, 進水溫度在14℃以下時, 依然有著良好的處理效果.第605 d, 運行再次進入冬季, 進水溫度為10.1~14.7℃.進水溫度在10~12℃時, 總氮去除率為50%~65%.進水溫度為12~14℃時, 總氮去除率為70~80%.第605~695 d, 反應器zui大出水總氮濃度為19.7 mg ·L-1, 平均總氮去除率為69.7%.總氮去除率比去年同期相比增長了29%, 總氮去除負荷增長率為23%.

　　Guillén等通過1 048 d的低溫馴化, 提高了低溫厭氧氨氧化工藝的處理效果. Trojanowicz等從低溫馴化3 a的厭氧氨氧化反應器中取泥, 在低溫時成功啟動反應器并取得了良好的處理效果.前人的研究主要表明, *的低溫馴化可以提高低溫厭氧氨氧化菌活性, 但對于*馴化對厭氧氨氧化活性提高并未定量化.在本試驗中, 從第245~334 d到第605~695 d, 歷時1 a, 總氮去除負荷增長率為23%, *低溫馴化明顯地提高了反應器低溫處理效果.

　　2.3 生物學特性研究

　　每個季節(jié)從反應器中取出濾料, 測定濾料生物量及反應速率, 結果如圖 5所示.生物量單位以VSS/濾料計, 為mg ·g-1.

　　第55~148 d, 進水溫度為16.5~21.9℃, 反應器生物量從5.08 mg ·g-1增長到9.61 mg ·g-1, 增長幅度較大.第230~298 d, 進水溫度為10.2~13.8℃, 生物量由10.20 mg ·g-1提高為11.38 mg ·g-1, 低溫環(huán)境中生物量增長速度較慢, 表明溫度對厭氧氨氧化菌生物膜的增長有較大影響.第461 d濾柱進行反沖洗, 生物量從14.96 mg ·g-1降低至8.01 mg ·g-1, 反沖洗可以有效地剪切生物膜,

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針對污水生物脫氮工藝中碳源不足的問題，學者們進行了很多研究:先是進行了工藝改進，如采用前置反硝化、多點進水或取消初次沉淀池等;后來研究了投加低分子液體碳源，如甲醇、乙酸等;以及投加高濃度有機廢水或污泥發(fā)酵上清液;還有研究引入了固體碳源，包括天然固體碳源，如小麥秸稈、棉花等，和人工合成聚合物，如PCL,PBS等。與傳統(tǒng)液體碳源相比，纖維索類物質(zhì)價格低廉并可持續(xù)釋放碳源，能被生物降解，可同時作為微生物反硝化作用的碳源和生物膜附著生長的載體。但棉花、麥秸稈等物質(zhì)具有更高的經(jīng)濟價值，因此，采用廢棄物作為有機碳源具有更加實際的意義。作為城市中常見的園林廢棄物之一，植物落葉一年四季均可獲取，已有的關于落葉作為反硝化碳源的研究顯示，落葉作為反硝化碳源具有優(yōu)良的脫氮能力，但研究主要針對地表水的修復，國外有研究者將植物莖葉廢料發(fā)酵液作為反硝化碳源用于水培廢水的處理，但鮮見落葉直接用于生活污水反硝化的相關報道。

　　本文在對篩選的3種落葉進行釋碳動力學分析后，選擇一種碳源釋放能力的落葉作為研究對象，考察了溫度和投加量對其反硝化過程的影響，并將落葉投入生活污水中考察其反硝化效果，以期為城市污水處理廠外加碳源的篩選提供一點思路。

　　1 實驗部分

　　1. 1實驗材料準備

　　綜合考慮城市道路和園林常見綠化種類，以及落葉厚度與浸出效率的可能關系，實驗選擇香樟、梧桐和廣玉蘭 3種落葉作為研究對象。所用材料取自中南財經(jīng)政法大學校園內(nèi)自然凋落的落葉。將上述3種落葉用自來水洗凈后，置于陰涼處自然風干，保存?zhèn)溆谩?/p>

　　1. 2反硝化污泥培養(yǎng)

　　活性污泥取自武漢某城市污水處理廠二沉池回流污泥，馴化期間采用乙酸作為反硝化碳源，配制COD濃度200 mg / L左右，以硝酸鉀和磷酸二氫鉀作為氮源和磷源，保持N:P=5:1，硝酸鹽濃度在40mg / L左右。馴化時取1L活性污泥置于3 L錐形瓶中，加入配制好的培養(yǎng)液1. 5 L左右，密封錐形瓶并保持瓶內(nèi)溶解氧的濃度在0. 2 mg / L 以下，每天更換一次上清液。經(jīng)過冬季為期一月的低溫(水溫約10一15℃)馴化后，得到以乙酸為碳源的反硝化污泥，連續(xù)4d測定出水硝酸鹽濃度，均低于4 mg / L，硝酸鹽去除率在90%以上，出水COD濃度低于30 mg / L。

　　1. 3落葉釋碳動力學

　　將上述3種落葉分別剪成約1 cm X 1 cm的小塊，各自稱取5g置于500 mL的燒杯中，注入無菌蒸餾水至500 mL刻度線，玻璃棒攪拌后，密封燒杯日以防止水分蒸發(fā)和雜質(zhì)進入。實驗溫度控制在(20士1)℃，初始pH值為7. 2一7. 5。分別在第1 ,2 ,4 ,8 ,12 ,24 ,36 ,48 ,60 ,72 ,96 ,120和144 h取樣，測定水溶液中的COD濃度和pH等指標。

　　1. 4單純落葉反硝化影響因素實驗

　　以廣玉蘭葉作為研究對象，采用序批式實驗研究溫度和固液比對反硝化效果的影響，向250 mL錐形瓶中加入150 mL配置好的培養(yǎng)液(考慮到落葉中營養(yǎng)元索較為豐富，培養(yǎng)液中僅添加硝酸鉀和磷酸二氫鉀作為氮源和磷源，其中硝酸鹽濃度在40 mg / L 左右，N:P=5:1)和100 mL反硝化污泥，通過恒溫振蕩器控制反應溫度。研究溫度的影響時，向3組反應裝置各投加2. 5 g廣玉蘭葉，分別置于15 、25和30 ℃下進行反硝化實驗;研究固液比的影響時，控制實驗溫度為25 ℃，按照固液比分別為1 : 250 ,1. 5 : 250和2.5:250的比例向3個250 mL的反應容器中分別投加1. 0、1. 5和2. 5 g廣玉蘭葉。每周期運行24 h，更換150 mL培養(yǎng)液，連續(xù)運行26 d，每天檢測硝酸鹽以及亞硝酸鹽的變化情況。

　　1. 5落葉用于生活污水反硝化實驗

　　選用2個1 000 mL的錐形瓶作為反應容器，分別加入200 mL馴化好的反硝化污泥和一定量的硝酸鹽溶液，確保進水后MLVSS維持在2 500 mg / L 左右，初始硝酸鹽濃度維持在40一50 mg / L 。其中一個容器僅以污水作碳源，記為污水組，另一個反應容器中除了進水外，按1 : 250的固液比投加4g廣玉蘭葉，記為污水+落葉組。將密封好的反應容器放置于恒溫振蕩器，控制反應溫度在(25士1)℃。分別在第0、0.5、1、2、3和4h取樣，測定污水中的COD、硝酸鹽、亞硝酸鹽濃度以及pH值和色度。

　　1. 6分析方法

　　常規(guī)水質(zhì)指標分析主要參考《水和廢水監(jiān)測分析方法》中規(guī)定的標準方法，其中COD的測定采用哈希消解法，硝酸鹽采用紫外分光光度計測定，色度采用鉑鉆標準比色法，樣品經(jīng)0. 45 μm水性濾膜抽濾后測定。

　　2結果與討論

　　2. 1落葉釋碳性能與動力學

　　廣玉蘭、梧桐和香樟3種落葉的釋碳軌跡和pH變化規(guī)律，如圖1所示。可以看出，3種碳源物質(zhì)均具有可持續(xù)釋碳能力，在實驗的144 h內(nèi)，3種碳源的釋碳規(guī)律較為相似，都是先快速上升，后來逐漸變緩;3種溶液的pH則呈現(xiàn)先直線式下降，后逐漸維持相對穩(wěn)定的趨勢。從碳源釋放情況看，廣玉蘭葉的碳源釋放量和速率均遠遠高于梧桐和香樟，在浸出第4小時時，廣玉_的碳源釋放量已達743 mg / L，單位質(zhì)量碳源釋放量達到37. 15 mg ·(g ·h)-1，碳源的zui高釋放量出現(xiàn)在第120小時，為2 384mg / L,梧桐在經(jīng)歷zui初2d的釋放后釋碳逐漸變緩，而香樟則一直呈現(xiàn)小幅增長的趨勢。zui終廣玉蘭葉COD單位釋放量高達229.2 mg / g，香樟為43.3 mg / g，梧桐zui少，只有31.3 mg / g。從pH變化規(guī)律來看，3種落葉浸出液pH值下降的拐點與其浸出液COD升高的拐點幾乎同時出現(xiàn)，表明落葉浸出初期釋放的碳源中含有大量的酸性物質(zhì);落葉pH值變化幅度為:廣玉蘭>梧桐>香樟，側面反映出廣玉鑄葉的釋酸能力zui強。