浙江社區(qū)衛(wèi)生廢水綜合處理設(shè)備-浙江儀表網(wǎng)

 一、概況

    隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展，特別是產(chǎn)品化趨勢(shì)日益明顯，產(chǎn)品包裝行業(yè)得到*發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)包裝制品需求不斷增大。包裝紙板生產(chǎn)在世界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(guó)“十五”規(guī)劃中明確表明，我國(guó)造紙產(chǎn)量與需求量平均都能保持5%左右的增長(zhǎng)，發(fā)展方向主要集中在高檔紙品上?？梢?，目前市場(chǎng)前景廣闊，產(chǎn)品發(fā)展余地大，銷售市場(chǎng)有保障。

 紙業(yè)有限責(zé)任公司根據(jù)目前市場(chǎng)情況，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)調(diào)查了解和前期準(zhǔn)備工作，引進(jìn)全自動(dòng)熱力噴放制漿（爆破制漿）（權(quán)號(hào)：ZL02246643.6）技術(shù)，計(jì)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(shè)，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(gè)項(xiàng)目由制漿車間、造紙車間、輔助設(shè)施、公用工程、環(huán)保工程、生活設(shè)施和儲(chǔ)運(yùn)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(shí)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(jī)物,即糖類、醇類、有機(jī)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(xì)小纖維。

    根據(jù)《紙業(yè)有限責(zé)任公司60kt/a爆破制漿造紙工程環(huán)境影響報(bào)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(jì)約15683m3/d。

    根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目管理?xiàng)l例》和《環(huán)境保護(hù)法》之規(guī)定，環(huán)保設(shè)施的建設(shè)應(yīng)與主體工程“三同時(shí)”。受紙業(yè)有限責(zé)任公司委托，我公司提出了該項(xiàng)目的廢水處理方案，按本方案進(jìn)行建設(shè)后，可確保廢水的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)將大部分廢水經(jīng)預(yù)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(xiàng)目外排廢水對(duì)沙溪的不利影響。

    二、水質(zhì)水量和排放標(biāo)準(zhǔn) 

    （一）水量

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

    設(shè)計(jì)規(guī)模：一期9410m3/d，其中預(yù)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(yù)處理能力為6273m3/d，生化處理能力為2000m3/d。

    二期合計(jì)15683m3/d，其中預(yù)處理能力為15683m3/d，生化處理能力為4900m3/d。

    本次方案設(shè)計(jì)對(duì)一期水量進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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　連續(xù)運(yùn)行階段反應(yīng)器氨氮, 亞硝氮和硝氮變化如圖 2所示, 進(jìn)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?yīng)方程式, 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?dú)饬颗c硝氮量之比為8, 該值稱為特征比.

　　反應(yīng)器改為連續(xù)進(jìn)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(duì)基質(zhì)的吸附作用.隨著吸附達(dá)到飽和, 總氮去除率明顯降低, 第4 d時(shí), 總氮去除率由13.8%降低到5.2%.反應(yīng)器繼續(xù)運(yùn)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(shí), 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(yīng)方程式, 表明上向流厭氧氨氧化生物濾柱啟動(dòng)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(shí)186 d成功啟動(dòng)厭氧氨氧化工藝.進(jìn)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(dòng)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(dòng)厭氧氨氧化SBR反應(yīng)器.與前人研究成果相比, 本試驗(yàn)以更低濃度的實(shí)際生活污水為基質(zhì), 在15.1~21.9℃的條件下, 成功啟動(dòng)厭氧氨氧化反應(yīng)器, 較前人的研究成果有所進(jìn)步.

　　2.2 厭氧氨氧化濾柱的低溫運(yùn)行

　　第153~244 d時(shí), 反應(yīng)器在秋季運(yùn)行, 進(jìn)水溫度為12.6~18.9℃.溫度在14℃以上時(shí), 反應(yīng)器氨氮、亞硝氮去除率大于95%, 溫度小于14℃時(shí), 氨氮和亞氮去除率明顯降低.第245 d, 反應(yīng)器運(yùn)行進(jìn)入冬季, 進(jìn)水溫度為10.2~14.3℃.由圖 3可知, 反應(yīng)器總氮去除率與進(jìn)水溫度密切相關(guān).進(jìn)水溫度在10~12℃時(shí), 總氮去除率為25%~60%.進(jìn)水溫度為12~14℃時(shí), 總氮去除率為55%~75%.第245~334 d, 反應(yīng)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(dǎo)致濾柱堵塞, 第461 d對(duì)濾柱進(jìn)行反沖洗.反沖洗時(shí), 采用較大的水力負(fù)荷以達(dá)到削減生物膜厚度的目的.以氣水聯(lián)合的方式進(jìn)行反沖洗, 氣水比為3, 水沖強(qiáng)度為2.0 L ·(s ·m2)-1, 反沖洗時(shí)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(yùn)行8 d后, 氨氮去除率恢復(fù)至90%以上, 總氮去除率提高到71%.相比于其他生物膜, 本試驗(yàn)厭氧氨氧化生物膜反沖洗后恢復(fù)速度較快.有研究表明, 成熟的厭氧氨氧化菌生物膜結(jié)構(gòu)緊湊, 分泌較多的胞外多聚物, 對(duì)水力負(fù)荷沖擊的抵抗能力強(qiáng), 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(yùn)行季節(jié)為秋季, 進(jìn)水溫度為13.2~19.6℃, 反應(yīng)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(jìn)水溫度在14℃以下時(shí), 依然有著良好的處理效果.第605 d, 運(yùn)行再次進(jìn)入冬季, 進(jìn)水溫度為10.1~14.7℃.進(jìn)水溫度在10~12℃時(shí), 總氮去除率為50%~65%.進(jìn)水溫度為12~14℃時(shí), 總氮去除率為70~80%.第605~695 d, 反應(yīng)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(zhǎng)了29%, 總氮去除負(fù)荷增長(zhǎng)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(yīng)器中取泥, 在低溫時(shí)成功啟動(dòng)反應(yīng)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(duì)于*馴化對(duì)厭氧氨氧化活性提高并未定量化.在本試驗(yàn)中, 從第245~334 d到第605~695 d, 歷時(shí)1 a, 總氮去除負(fù)荷增長(zhǎng)率為23%, *低溫馴化明顯地提高了反應(yīng)器低溫處理效果.

　　2.3 生物學(xué)特性研究

　　每個(gè)季節(jié)從反應(yīng)器中取出濾料, 測(cè)定濾料生物量及反應(yīng)速率, 結(jié)果如圖 5所示.生物量單位以VSS/濾料計(jì), 為mg ·g-1.

　　第55~148 d, 進(jìn)水溫度為16.5~21.9℃, 反應(yīng)器生物量從5.08 mg ·g-1增長(zhǎng)到9.61 mg ·g-1, 增長(zhǎng)幅度較大.第230~298 d, 進(jìn)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(zhǎng)速度較慢, 表明溫度對(duì)厭氧氨氧化菌生物膜的增長(zhǎng)有較大影響.第461 d濾柱進(jìn)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(duì)污水生物脫氮工藝中碳源不足的問題，學(xué)者們進(jìn)行了很多研究:先是進(jìn)行了工藝改進(jìn)，如采用前置反硝化、多點(diǎn)進(jìn)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(jī)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(jià)格低廉并可持續(xù)釋放碳源，能被生物降解，可同時(shí)作為微生物反硝化作用的碳源和生物膜附著生長(zhǎng)的載體。但棉花、麥秸稈等物質(zhì)具有更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此，采用廢棄物作為有機(jī)碳源具有更加實(shí)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(guān)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(duì)地表水的修復(fù)，國(guó)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(guān)報(bào)道。

　　本文在對(duì)篩選的3種落葉進(jìn)行釋碳動(dòng)力學(xué)分析后，選擇一種碳源釋放能力的落葉作為研究對(duì)象，考察了溫度和投加量對(duì)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(diǎn)思路。

　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1. 1實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)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(guān)系，實(shí)驗(yàn)選擇香樟、梧桐和廣玉蘭 3種落葉作為研究對(duì)象。所用材料取自中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)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(fēng)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(shí)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?jī)?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(cè)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(dòng)力學(xué)

　　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(jìn)入。實(shí)驗(yàn)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(cè)定水溶液中的COD濃度和pH等指標(biāo)。

　　1. 4單純落葉反硝化影響因素實(shí)驗(yàn)

　　以廣玉蘭葉作為研究對(duì)象，采用序批式實(shí)驗(yàn)研究溫度和固液比對(duì)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(yíng)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(yīng)溫度。研究溫度的影響時(shí)，向3組反應(yīng)裝置各投加2. 5 g廣玉蘭葉，分別置于15 、25和30 ℃下進(jìn)行反硝化實(shí)驗(yàn);研究固液比的影響時(shí)，控制實(shí)驗(yàn)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(gè)250 mL的反應(yīng)容器中分別投加1. 0、1. 5和2. 5 g廣玉蘭葉。每周期運(yùn)行24 h，更換150 mL培養(yǎng)液，連續(xù)運(yùn)行26 d，每天檢測(cè)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(shí)驗(yàn)

　　選用2個(gè)1 000 mL的錐形瓶作為反應(yīng)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(jìn)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(gè)容器僅以污水作碳源，記為污水組，另一個(gè)反應(yīng)容器中除了進(jìn)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(yīng)容器放置于恒溫振蕩器，控制反應(yīng)溫度在(25士1)℃。分別在第0、0.5、1、2、3和4h取樣，測(cè)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(biāo)分析主要參考《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法，其中COD的測(cè)定采用哈希消解法，硝酸鹽采用紫外分光光度計(jì)測(cè)定，色度采用鉑鉆標(biāo)準(zhǔn)比色法，樣品經(jīng)0. 45 μm水性濾膜抽濾后測(cè)定。

　　2結(jié)果與討論

　　2. 1落葉釋碳性能與動(dòng)力學(xué)

　　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(shí)驗(yàn)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(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì)。從碳源釋放情況看，廣玉蘭葉的碳源釋放量和速率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于梧桐和香樟，在浸出第4小時(shí)時(shí)，廣玉_的碳源釋放量已達(dá)743 mg / L，單位質(zhì)量碳源釋放量達(dá)到37. 15 mg ·(g ·h)-1，碳源的zui高釋放量出現(xiàn)在第120小時(shí)，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(zhǎng)的趨勢(shì)。zui終廣玉蘭葉COD單位釋放量高達(dá)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(diǎn)與其浸出液COD升高的拐點(diǎn)幾乎同時(shí)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(cè)面反映出廣玉鑄葉的釋酸能力zui強(qiáng)。