第4卷 第5期环境工程学报
V o l .4,N o .5
2010年5月
C h i n e s e J o u r n a l o f E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g
M a y 2010
厌氧-好氧接触氧化处理汽车脱脂废水研究
张向和
1,2
彭绪亚
1＊
刘 峰
3
(1.重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400045;2.重庆市环境卫生监测站,重庆401121;
3.西南大学资源环境学院,重庆400715)
摘 要 采用厌氧U A S B -好氧接触氧化工艺对汽车脱脂废水进行连续处理实验研究。结果表明,在脱脂废水进水
C O
D 浓度为6000m g /L ,厌氧水力停留时间为3.4d ,好氧水力停留时间为2.5d 条件下,C O D 总去除率平均为93%,厌氧段平均值为38%。厌氧段可以提高出水的可生化性,厌氧-好氧接触氧化工艺效果要明显优于好氧工艺。
关键词 汽车脱脂废水 汽车涂装废水 厌氧-好氧工艺 十二烷基苯磺酸钠
中图分类号 X 734.2 文献标识码 A 文章编号 1673-9108(2010)05-1125-04
S t u d y o n a n a e r o b i c -a e r o b i c t r e a t m e n t o f a u t o m o b i l e d e g r e a s e d w a s t e w a t e r
Z h a n g X i a n g h e 1,2
P e n g X u y a 1
L i u F e n g
3
(1.K e y L a b o r a t o r y o f t h e T h r e e G o r g e s R e s e r v o i r R e g i o n 's E c o -E n v i r o n m e n t ,M i n i s t r yo f E d u c a t i o n ,
C h o n g q i n g U n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g 400045,C h i n a ;
2.E n v i r o n m e n t a l H e a l t h Mo n i t o r i n g S t a t i o no f C h o n g q i n g ,C h o n g q i n g 401121,C h i n a ;
3.C o l l e g e o f R e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t ,S o u t h w e s t U n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g 400715,C h i n a )
A b s t r a c t I n o r d e r t o p r o m o t e t h e r e m o v a l r a t e o f C O Do f a u t o m o b i l e d e g r e a s e d w a s t e w a t e r ,a n a e r o b i c -a e r -o b i c p r o c e s s w a s e m p l o y e d .W h e n t h e i n f l u e n t C O Dc o n c e n t r a t i o n w a s 6000m g /L ,H R T w a s 3.4d i n t h e a n a e -r o b i c r e a c t o r a n d 2.5d i n t h e a e r o b i c r e a c t o r ,t h e a v e r a g e C O Dr e m o v a l r a t e w a s 93%.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e
a n a e r o
b i
c r e a c t o r c a n i m p r o v e t h e b i o
d
e g r a d a b i l i t y o
f t h e e f f l u e n t ,t h e e f f e c t o f a n a e r o b i c -a e r o b i c p r o c e s s i s b e t t e r t h a n a e r o b i c p r o c e s s .
K e y w o r d s a u t o m o b i l e d e g r e a s e d w a s t e w a t e r ;a u t o m o b i l e p a i n t i n g w a s t e w a t e r ;a n a e r o b i c -a e r o b i c p r o c e s s ;s o d i u md o d e c y l b e n z e n e s u l f o n a t e 收稿日期:2009-10-17;修订日期:2009-11-19
作者简介:
张向和(1970～),男,博士研究生,高级工程师,主要从事废水和固体废弃物处置研究工作。E -m a i l :t r u s t 1111@163.c o m
＊通讯联系人,E -m a i l :x y p e n g 33@126.c o m
汽车涂装是保护和装饰汽车的主要措施,是非常重要的汽车制造工艺之一。汽车涂装废水是汽车生产废水中的主要组成部分,涂装废水种类多,且成分复杂,其中的高浓度有机废水已成为汽车涂装废水治理中的主要难题[1～3]
。汽车脱脂废水产生于汽车涂装流程中的脱脂工艺,该工艺主要是用热碱液和有机溶剂清洗待涂装
的车身,其中碱液由强碱弱酸盐、聚合碱性盐(如磷酸盐、硅酸盐等)和表面活性剂(阴离子型或非离子型)等适当配合而成[4]
。所洗脱的车身表面的防锈油的主要成分包括硫化油脂、烷基苯磺酸盐、石油烷
烃、高级脂肪酸盐和高级脂肪酸脂等。因此,在皂化作用和乳化作用下,涂装废水便形成了强碱性的脂肪酸盐。同时,废水中还含有大量的表面活性剂。上流式厌氧污泥床(u p -f l o w a n a e r o b i cs l u d g e b l a n k e t ,U A S B )反应器是荷兰学者L e t t i n g a 等[5]
在
20世纪70年代初开发的,是一种简单、不用填料、没有悬浮物堵塞、处理效能很高的新型厌氧反应器[6]
,被广泛应用于废水中C O D 的去除[7～10]
。并且,U A S B 通常与厌氧-好氧装置联用[11]
,用于C O D 较高且含有
较多有机物质的废水处理中[12～15]
。但U A S B 与好氧接触氧化工艺用于汽车脱脂废水的处理中尚不多见。本研究将U A S B 与好氧接触氧化工艺用于汽车脱脂
废水的处理中,研究其对C O D 的去除率,并与好氧工
艺进行比较,对其处理效果进行评价。1 某汽车制造厂污水处理站所存在的问题
某汽车制造厂污水处理站的工艺流程如图1
所示。
存在的主要问题:现有工艺流程以物化混凝-好氧接触氧化工艺为主,所处理的废水为常规排放的汽车生产废水,其C O D 为500～700m g /L 。但现有工艺无法处理高浓度有机废水,外加脱脂废水是间
歇排放的,所以某汽车制造厂采取先将污水储存起
环境工程学报第4
卷
图1 某汽车制造厂污水处理站工艺流程图F i g .1 P r o c e s s c h a r t f o r s e w a g e t r e a t m e n t
s t a t i o no f o n e a u t o m o b i l e f a c t o r y
来,再外运处理的方式,其运行成本较高。
2 研究内容与方法
2.1 废水水质与水量
汽车脱脂废水水量为400m 3
/a 。其水质情况为:C O D 浓度8000～14000m g /L ,p H 值9～10,电导率20～25m S /c m ,碱度10000～25000m g /L ,阴离子表面活性剂浓度27m g /L 。2.2 实验装置
针对汽车车间所存在的主要问题,以及高浓度有机废水的水质特点,在利用现有工艺流程的基础上,拟重点解决脱脂废水在高有机物浓度特点下的处置问题。拟采用厌氧-好氧联合生物处理工艺进
行实验,实验装置如图2所示。
图2 实验装置示意图
F i g .2 S c h e m a t i c d i a g r a m f o r t e s t e q u i p m e n t
U A S B 反应器:外径 200m m ,内径 115m m ,反
应区高度1500m m ,由两端高度分别为1000m m 和500m m 的有机玻璃管通过法兰连接而成。沉淀区高度450m m 。反应区有效容积约为16L 。
反应器采用中温厌氧反应,恒温加热器中的水通过潜水泵打入夹套中,通过夹套水循环保证温度恒定,温度控制在35±2℃。废水通过计量泵由底部进入反应器,产生的沼气通过水封后排出。出水经反应器顶部溢流出后进入接触氧化反应器,作为好氧反应器的进水。
内循环好氧反应器:总高度约1000m m ,内径约145m m ,中心管的内径约50m m ,反应装置内设
有 100m m 弹性生物填料。反应器上部带有折流
沉降器,亦为有机玻璃制造。底部设有小型曝气头
4个,连接空气压缩机。安装填料后的有效容积约为12L 。2.3 分析项目及方法
对于U A S B 反应器,每天测定进出水的C O D 、p H 值以及出水的挥发酸。对于好氧接触氧化反应器,仅测定出水C O D 值。
C O
D 测定采用标准重铬酸钾法[16]
;p H 值采用
p H 值测定仪;挥发酸采用滴定法[17]
。
3 实验结果与讨论
3.1 厌氧反应器运行结果
根据脱脂废水的水质特征,将脱脂水进行稀释后再进入厌氧反应器,进水用盐酸调节p H 值。由
于甲烷菌的最佳p H 值范围为6.8～7.2[17]
,因此,将进水p H 值调节为7左右。同时,为促进甲烷菌的生长,进水中添加微量元素F e 、C o 和N i ,浓度分别为1、0.1和0.2m g /(L ·d )。
厌氧反应器进水流量保持在4.75L /d ,水力停留时间为3.4d 。实验阶段,通过提高进水浓度来改变反应器的容积负荷。在运行阶段,共提升了3次负荷。反应器启动期,用配置好的葡萄糖液作为进水,产气后,开始打入脱脂水。
反应器中进出水的C O D 浓度以及反应器中挥发酸的变化情况如图3所示。
图3 厌氧反应器运行情况
F i g .3 O p e r a t i n g c o n d i t i o n o f a n a e r o b i c r e a c t o r
在最初的28d 内,反应器处于启动阶段,进水C O D 为2000～2700m g /L ,厌氧反应器的容积负荷
为0.52～0.8k g C O D /(m 3
·d ),出水C O D 为1236～1876m g /L ,C O D 去除率平均为31%。挥发酸是实验中的一个重要监测指标,从挥发酸的情况能判
断出反应器运行情况的好坏[11]
。此阶段出水挥发酸浓度从第一天的987m g /L 逐渐降低,并稳定在176～472m g /L 之间,挥发酸占出水C O D 的16%～
1126
第5期张向和等:厌氧-好氧接触氧化处理汽车脱脂废水研究
36%,提高了废水的可生化性。说明反应器中的产
酸菌和产甲烷菌对废水开始适应,并且进水中所添加的微量元素能够提高甲烷菌的活性。
从第29d 起,增加了进水浓度,此阶段维持39d 。进水C O D 浓度为3255～4755m g /L ,厌氧反
应器的容积负荷为0.97～1.41k g C O D /(m 3
·d ),出水C O D 浓度为1430～2072m g /L ,C O D 去除率平均为55%。由于受进水浓度升高的影响,挥发酸在出水中的含量出现暂时性的升高,达到542m g /L ,而后基本稳定在400m g /L 左右。
从第68d 起,将进水C O D 浓度维持在6000m g /L 左右(进水C O D 浓度提高到8000m g /L 时,出水情况恶化,出水带出黑色厌氧污泥)。此阶
段反应器的有机负荷为1.61～2.42k g C O D /(m 3
·d ),出水C O D 基本在3000m g /L 左右,去除率平均为38%。出水挥发酸由于受进水冲击的影响,最大值达到889m g /L ,而后随进水浓度降低,出水挥发酸浓度也逐渐稳定在500m g /L 左右。出水挥发酸占C O D 的16%～36%。3.2 好氧接触氧化反应器运行结果
在U A S B 反应器运行的同时,启动了好氧接触氧化反应器。在厌氧反应器启动成功的同时,好氧反应器内填料上的生物膜形成,呈黄褐色。厌氧反应器的出水作为进水,直接进入好氧接触氧化反应器中,水力停留时间为2.5d 。好氧反应器内的溶解氧浓度在3～4m g /L 之间。进出水C O D 及去除率情况如图4所示。在启动初期(前28d ),好氧反应器的出水浓度经历了先增加再逐渐趋于稳定的过程。此阶段C O D 的去除率达到80%以上,最高时为86%。随着进水浓度的增加,好氧反应器出水波动变小,去除率集中在70%～80%之间。在进水C O D 浓度稳定在6000m g /L 时(第68d 起),好氧反应器出水在此后第15d 时达到364m g /L ,去除率为89
%。
图4 好氧反应器运行情况
F i g .4 O p e r a t i n g c o n d i t i o n o f a e r o b i c r e a c t o r
3.3 厌氧-好氧工艺与好氧工艺运行情况比较
在进水浓度为4000m g /L 时(第34d 起),运行单独好氧工艺,以对比好氧工艺与厌氧-好氧工艺
的处理效果。单独好氧工艺所采用的反应器为有效容积12L 的好氧接触氧化反应器,内部装有与以上工艺相同的立体弹性纤维填料。两工艺进水保持一致,停留时间总和一致,均为5.9d 。
进水和好氧工艺出水,以及厌氧-好氧工艺出水
情况如图5所示,C O D 去除率情况如图6所示。
图5 好氧工艺与厌氧-好氧工艺出水情况对比
F i g .5 E f f l u e n t c o m p a r i s o nb e t w e e n a e r o b i c p r o c e s s
a n da n a e r o
b i
c -a e r o b i c p r o c e s s
单独好氧反应器出水波动比较大,且一直维持
在1000m g /L 以上,而厌氧-好氧反应器出水基本在500～1000m g /L 之间。在进水C O D 浓度提升为6000m g /L 时,组合工艺的出水C O D 达到364m g /L ,而好氧工艺的出水C O D 仍高达1093m g /L 。厌氧-好氧工艺的C O D 总去除率均在85%以上,最高为93%,而好氧工艺的C O D 去除率均低于80%。
图6 好氧工艺与厌氧-好氧工艺C O D 去除率情况对比
F i g .6 C O Dr e m o v a l r a t e c o m p a r i s o n b e t w e e na e r o b i c
p r o c e s s a n d a n a e r o b i c -a e r o b i cp r o c e s s
与好氧工艺比较,在进水浓度与停留时间参数
完全相同的条件下,厌氧-好氧组合工艺出水要比好
氧工艺出水稳定、波动小。主要原因在于:废水在经过厌氧处理时,产气量极小,出水中挥发酸的含量相
1127
环境工程学报第4卷
对较高,所以反应过程主要以水解酸化作用为主,对于废水中所含有的高分子有机物,尤其是高级脂肪酸盐等,产酸菌将废水中的部分大分子物质转化为易生物降解的小分子物质,在去除C O D的同时,出水C O D中30%左右是挥发酸。因此,厌氧-好氧组合工艺明显优于好氧工艺。
3.4 脱脂废水难降解原因分析
结果表明,厌氧工艺对脱脂废水的C O D去除率仅有40%,且挥发酸的含量高,说明在厌氧反应过程中,挥发酸并没有作为甲烷菌的底物得到分解。整个实验过程中,产生的沼气量较小,甲烷菌不活跃。其主要原因在于,脱脂废水中含有的表面活性剂等物质对厌氧菌有强烈的抑制作用。
阴离子表面活性剂在厌氧反应过程中,对产酸菌和产甲烷菌都会产生强烈的抑制作用[18]。研究表明,当直链烷基苯磺酸钠(l i n e a r a l k y l b e n z e n e s u l-f o n a t e,L A S)浓度为18.9m g/L时,对厌氧产酸菌的抑制作用到50%,当L A S浓度为6.3m g/L时,对厌氧产甲烷菌的抑制作用也达到50%,并且L A S对厌氧产甲烷菌的抑制作用呈线性增长[19,20]。本文中脱脂废水中L A S浓度在27m g/L左右,对厌氧产酸菌和产甲烷菌的抑制作用都在50%以上,尤其是对产甲烷菌的抑制作用更为明显。
4 结 论
(1)采用厌氧U A S B-好氧接触氧化工艺处理汽车脱脂废水是可行的。脱脂废水进水C O D浓度为6000m g/L,厌氧有机负荷为1.61～2.42k gC O D (m3·d)时,C O D去除率可达到40%,好氧处理后出水C O D为364m g/L,去除率达到89%,总C O D 去除率达到94%。工艺出水可与其他常规废水一起排入现有的污水处理系统。
(2)与好氧工艺运行情况相比,厌氧工艺在去除C O D的同时,能有效地将大分子有机物转化为易生物降解的小分子物质。
(3)废水中厌氧菌的抑制剂的含量偏高,若不经稀释而直接进入到反应器中,则很容易造成反应器情况恶化。
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15(1):13～19
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高盐废水处理 高盐废水的产生途径广泛，水量也逐年增加。去除含盐污水中的有机污染物对环境造成的影响至关重要。 一、高浓度含盐废水处理的生物流程 高含盐废水生物处理流程的选择：高含盐废水生物处理流程与普通生物处理流程基本一样,主要包括调节池、曝气池、二沉池、污泥回流、剩余污泥脱水、投加营养盐等。 (1)调节池。含盐废水调节池考虑的主要因素是废水盐浓度的变化,除生产波动周期、冲击因素外,应重点考虑水中盐浓度的变化和如何进行调整,如低含盐水量的减少或过高含盐来水的冲击。 (2)曝气池。根据废水中含盐类型不同,曝气池选择也应有所不同。生物处理含CaCL2较高的废水,应采用传统曝气方式。钙离子能增加活性污泥的絮体强度,高CaCL2可使污泥中灰分达到40%～50%,污泥密度增加,曝气池中的污泥浓度可在5000mg/L以上。因此,应采用提升力较大的传统曝气、深井曝气、流化床曝气等曝气方法。曝气也应选用气泡较大、提升力较强的散流曝气器等曝气方式。不可采用气泡较小的微孔曝气器和可变孔曝气器,防止曝气孔被无机盐堵塞,不利于曝气池的搅动。在水量小于1000m3条件下也可以采用射流曝气，射流曝气氧的传递效率高，而且不易堵塞曝气设备。曝气强度也应大于普通生物处理,在10m3/(m2?h)左右,或用中心管来增加提升和搅拌能力。高含盐情况下氧的传递速度增加对高污泥浓度有利,只要菌胶团不解体,既使产生丝状菌,污泥也不会上浮流失。含磷营养盐应注意投加位置,以免产生的磷酸钙盐沉淀不仅影响使用效果,而且产生结垢易堵塞管线。 在用SBR工艺处理高盐废水时，由于SBR是瀑气，沉淀一体，所以在设计的时候要充分考虑到沉淀时间，尤其是在处理含高浓度的钠盐的废水，含钠盐的废水沉淀效果差，故沉淀时间应该相应延长，再就是在为了减少滗水器对沉淀的污泥的干扰，滗水的深度也应该相应减小。在处理盐度波动较大的废水的时候，仍然需要设置调节池。有高浓度含盐废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。 生物膜工艺是处理高盐度废水的理想工艺，如瀑气生物滤池工艺，接触氧化工艺曝气等，在处理钙盐含量高的废水时，要注意填料或者滤料的选择，在瀑气生物滤池中要设计较大的反冲洗强度和时间。接触氧化池的填料也宜采用空隙率较高的类型，填料的安装要考虑到易于拆卸和冲洗，防止废水处理过程中形成的碳酸钙堵塞填料。含ＮａＣｌ较高的废水生物处理时,污泥灰分含量低于含CaCL2废水,而含盐废水密度大,在污泥膨胀或曝气池受到冲击污泥解体时,菌胶团比含CaCL2废水容易上浮流失,因此含NaCl较高的废水生物处理最好采用生物膜法。 (3)二沉池。二沉池表面负荷应有一定的余量,主要是考虑废水密度增加,不利于污泥沉淀,尤其是含NaCl废水。处理水量较大时,特别是含CaCL2废水,最好采用周边传动式刮泥机,以适应污泥浓度高、密度大的特点。在采用传统活性污泥法处理高CaCL2废水时,应适当加大污泥回流量,以减少废水波动造成的冲击,提高系统的稳定性。
3. 5生物接触氧化池 设计参数 进水 COD 浓度 La =650mg/L (300) 出水 COD 浓度 Le =250mg/L (120) 取一级生物接触氧化池的COD 容积负荷必为1. 5kgC0D/ (m 3 d) 3. 5. 1生物接触氧化池填料容积 Q La Le 6000 650 250 M 1. 5 1000 式中W ——填料的总有效容积，m 3; Q ----- 日平均污水量，m 3; La ——进水 COD 浓度，mg/L ； Le ------ 出水COD 浓度，mg/L; M —— COD 容积负荷率，gCOD/ (m 3 d)。 3. 5. 2生物接触氧化池总面积 A W 1600 2 A 533. 3m (60) H 3 式中A ——接触氧化池总面积，m 2; H ——填料层高度，m,取3m 3.5.3设一座接触氧化池，分3格，每格接触氧化池面积 3 每格池的尺寸LXB 二30X6二180 m 2 每格接触氧化池在其端部与邻接触氧化池的隔墙上设 lmXlni 的溢流孔洞 3.5.4污水与填料接触时间 6. 5h 6000 式中t ------- 污水在填料层内的接触时间，h 1600 m 3( 180) 533. 3 178m 2
3. 5. 5接触氧化池总高度 Ho=H+hi+h2+ (m-1) h3+h4 =3. 0+0. 5+0. 5+(1-1) 0. 2+0. 5=4. 5m
式中Ho ——接触氧化池的总高度，m ； H —-填料层高度，m,取3. Om ； hi ----- 池体超高，m,取0. 5m ； h2——填料上部的稳定水层深，m,取0. 5m ； h3——填料层间隙高度，m,取0. 2m ； m ----- 填料层数，取为1层； h4 ---- 配水区高度,m,取0. 5m o 生物接触氧化池选用组合纤维填料，其主要技术参数见表 7 表7组合纤维填料主要技 术参数 3.5.6需气量 按每去除IkgCOD 消耗lkg 氧气计算，生物接触氧化池的需氧量Q 】为: Qi =6000 ><650-250)/1000 二 2400 kgQ/d (270) 池每天所需的空气量Gs 为: 53280m 3/d 0. 62 m 3/s 21% 1.43 0. 15 (5994/0. 07) 式中Gs —- 需气量，m 空气/d ； E A — 氧转移效率，％； 匚%_ 氧在空气中所占百分 l-k- 1. 43-- 氧的谷重,kg/m 3o 表8微孔曝气器的主要性能参数 生物接触氧化池采用微孔曝气器曝气，其充氧效率 E A 取15%,则接触氧化 Qi 21% 1.43 E 曝气装置选用HWB- 1型微孔曝气器, 其主要性能参数见表8
污水厌氧生化处理 厌氧生物处理与好氧生物处理特点比较（优缺点） 厌氧生物处理是在厌氧条件下，由多种微生物共同作用，利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。在不充氧的条件下，厌氧细菌和兼性（好氧兼厌氧）细菌降解有机污染物，又称厌氧消化或发酵，分解的产物主要是沼气和少量污泥，适用于处理高浓度有机污水和好氧生物处理后的污泥。 1、厌氧生物处理的优点 ⑴容积负荷高，典型工业废水厌氧处理工艺的污泥负荷（F/M）为～(kgMLVSS?d)，是好氧工艺污泥负荷～(kgMLVSS?d)的两倍多。在厌氧处理系统中，由于没有氧的转移过程，MLVSS可以达到好氧工艺的5～10倍之多。厌氧生物处理 /（m3?d），而好氧生物处理有机容积负荷只有～有机容积负荷为5～10kgBOD 5 （m3?d），两者相差可达10倍之多。 ⑵与好氧生物处理相比，厌氧生物处理的有机负荷是好氧工艺的5～10倍，而合成的生物量仅为好氧工艺的5%～20%，即剩余污泥产量要少得多。好氧生物处 产生的污泥量为250～600g，而厌氧生物处理系统每处理理系统每处理1kgCOD Cr 产生的污泥量只有20～180g。且浓缩性和脱水性较好，同时厌氧处理过1kgCOD Cr 程可以杀死污水和污泥中的一部分寄生虫卵，即剩余污泥的卫生学指标和化学指标都比好氧法稳定，因而厌氧污泥的处理和处置简单，可以减少污泥处置和处理的费用。 ⑶厌氧微生物对营养物质的需要量较少，仅为好氧工艺的5%～20%，因而处理氮磷缺乏的工业废水时所需投加的营养盐量就很少。而且厌氧微生物的活性比好氧微生物要好维持得多，可以保持数月甚至数年无严重衰退，在停运一段时间后能迅速启动，因此厌氧反应器可以间歇运行，适于处理季节性排放的污水。 因为曝气要耗电～1kWh，而厌氧生物处理 ⑷好氧微生物处理每去除1kgCOD Cr 就没有曝气带来的能耗，且处理含有表面活性剂的污水时不会产生泡沫等问题，不仅如此，每去除1kgCOD 的同时，产生折合能量超过12000kJ的甲烷气。 Cr ⑸好氧处理的曝气过程可以将污水中的挥发性有机物吹脱出来而产生大气污染，厌氧处理不存在这一问题，同时可以降解好氧工艺无法降解的物质，减少氯
生物接触氧化设备设计集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
第1章设计任务书 一、设计题目 150m3/h某小区生活污水中生物接触氧化设备的设计 二、原始资料 =300mg/L，CODcr=500mg/L，出水 Q=150m3/h，进水 BOD 5 BOD =20mg/L，CODcr=60mg/L，容积负荷3.0kg/m3.d。 5 三、设计内容 1.方案确定与工艺说明 按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择设备和构筑物，说明选择理由，工艺说明包括原理、结构特点、设计原则等，论述其优缺点，编写设计说明书。 2.设计计算 （1）计算需氧量、空气量， （2）计算生物接触氧化池有效容积、尺寸 （3）计算穿孔布气空气管道 （4）计算剩余污泥量 3.制图 （1）. 生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图（A2） （2）进水布水器平面、剖面布置图。（A2） （3）填料支架及填料安装图（A2） （4）生物接触氧化池平面、剖面布置图（A2） 4.编写设计说明书、计算书
四、设计成果 （1）. 生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图（A2） （2）进水布水器平面、剖面布置图。（A2） （3）填料支架及填料安装图（A2） （4）生物接触氧化池平面、剖面布置图（A2） （5）设计说明书、计算书 五、时间分配表（第19周） 七、成绩考核办法 根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、不及格评定成绩。 指导教师：CCC、AAAA
化学与生物工程学院环境工程教研室 2011年11月 第2章方案确定与工艺说明 2.1确定方案 污水处理中对小区的概念外延加以拓宽，泛指居民住宅区、疗养院、商业中心、机关学校等由一种或多种功能构成的相对独立的区域，而该区域的排水系统通常不在城市市政管网的覆盖范围内。根据环境要求，需建造独立的污水处理系统。小区污水水量较小，水质水量变化较大，由于土地昂贵等原因对环境质量提出的要求较高(如气味、噪声、建筑风格等)。因此污水处理工艺力求简单实用，管理方便，操作可靠，维护工作量小，并尽可能地采用高效、节能的污水处理技术。 小区污水的处理工艺依据其尾水排放水体的功能不同而异，常用处理方法有化粪池、一级处理(初次沉淀池)、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。在国外，小区污水的处理基本上采用二级生化、人工湿地或土地处理系统以及亚表层砂滤床处理等方法。其中二级生化处理大多数都采用氧化沟法、生物滤池法(包括滴滤池)。人工湿地、地表漫流和亚表层砂滤床法近20 a来发展较快。一些经济发达国家为了防止水体的富营养化，在传统二级处理的基础上，增加了三级处理单元，使污水得到深度净化，达到回用水水质标准，但基建投资和运行成本都比较高 J。小区污水处理工艺的选择在满足小区污水处理特点的前提下，应
高浓度含盐废水处理 水处理技术:1 高盐废水产生途径 1.1海水代用排放的废水 所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。 在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。 城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。 1.2工业生产废水 一些行业，如印染、造纸、化工和农药等，在生产中产生高含盐量的有机废水。 1.3 其他高盐废水 船舶压舱水 废水最小化生产中产生的污水 大型船舰上产生的生活污水 2 无机盐对微生物的抑制原理 2.1 抑制原理含盐废水主要毒物是无机毒物，即高浓度的无机盐。有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关，一般随着浓度升高可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类。高浓度无机盐对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，从而破坏微生物的生理活动。①微生物在等渗透压下生长良好。微生物在质量为5~8.5g/L的NaCI溶液中，红血球在质量为9g/L的NaCI溶液中形态和大小不变，并生长良好；②在低渗透压（ρ（NaCI）=0.1g/L）下，溶液水分子大量渗入微生物体内，使微生物细胞发生膨胀，严重者破裂，导致微生物死亡；③在高渗透压（ρ（NaCI）=200g/L）下，微生物体内水分子大量渗到体外，使细胞发生质壁分离。 2.2 淡水微生物在不同盐度下的存活率不同生活在淡水环境下或者淡水处理构筑物中的微生物接种到高盐环境下，仅有部分微生物存活。这是盐度对微生物的一种选择。将淡水微生物的存活率定义为100％，当盐度超过20g/L,其存活率低于40％。因此，当盐度超过20g/，一般认为用不同淡水微生物无法进行处理。 3 适盐微生物的分类与利用 耐盐微生物：能耐受一定浓度的盐溶液，但在无盐条件下生长最好，其生长也不需要大量无机盐。 嗜盐微生物：指在高盐条件下可以生长的细菌，其生长离不开高盐环境。按照最佳生长盐度范围可以分为三类。
废水厌氧生物处理与废水好氧生物处理的原理,特点及适用条件 好氧生物处理 好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。 过程:有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为新的原生质(细胞质)，即进行微生物自身生长繁殖。后者就是废水生物处理中的活性污泥或生物膜的增长部分，通常称其剩余活性污泥或生物膜，又称生物污泥。在废水生物处理过程中，生物污泥经固—液分离后，需进行进一步处理和处置。 优点:好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg／L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。 在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为 CO2、H20、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。 废水厌氧生物处理 废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量(CH4)等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。但通过对新型构筑物的研究开发，其容积可缩小。此外，为维持较高的反应速度，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。 对于有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2 000mg/L)可采用厌氧生物处理法。
1 前言 随着我国社会和经济的高速发展环境问题日益突出，尤其是城市水环境的恶化加剧了水资源的短缺，影响着人民群众的身心健康已经成为城市可持续发展的严重制约因素。近年来国家和地方政府非常重视污水处理事业工程的建设，而决定城市污水处理厂投资和运行成本的很重要因素是污水处理工艺的选择。一座城市污水厂处理工艺的选择虽然应由污水水质、水量、排放标准来确定但是忽略污水处理厂投资和运行成本过分强调污水处理工艺的先进是不足取的。生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水生物处理技术，而生物接触氧化工艺便是其中一种。 通过生物接触氧化工艺的课程设计，来巩固水污染学习成果，加深对《水污染控制工程》的认识与理解，规范、手册与文献资料的使用，进一步掌握设计原则、方法等。锻炼独立工作能力，对污水厂的主体构筑物、辅助设施、计量设备及污水厂总体规划、管道系统做到一般的技术设计深度，培养和提高计算能力、设计和CAD绘图水平，锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。 2生物接触氧化法在水处理中的作用 生物接触氧化工艺（Biological Contact Oxidation）又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。 生物接触氧化法是一种浸没生物膜法，是生物滤池和曝气池的综合体，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，在水处理过程中有很好的效果。其特点有如下几点：第一，由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体含量高于活性污泥法曝气池及生物滤池,所以生物接触氧化法 有较高的容积负荷，对冲击负荷有较强的适应能力；第二，生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，污泥生成量少，且污泥颗粒较大，易于沉淀，运行管理简便，操作简单，易于维护管理，设备一体化程度高，耗电少。第三，由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。第四，生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M 保持在较低水平，污泥产率较低。第五，具有活性污泥法的优点，并且机械设备供氧，生物活性高，泥龄短，净化效果好，处理效率高，处理时间短，出水水质好而稳定，池容小，占地面积少。第六，能分解其它生物处理难分解的物质，具有脱氧除磷的作用，可作为三级处理技术。因此，生物接触氧化污水处理技术是一种适应范围广、处理效率高、运行操作简单的水处理技术。而工业污废水水量
在脱盐技术上最佳的方法无疑可以考虑膜法和渗透之类的方法，处理效果比较好，但同时造价和运行成本太高，处理成本会给企业造成很大的经济负担，膜污染和膜清洗的问题也比较复杂，对企业并不真正实用，所以不用考虑。所以采用生化工艺来处理。 当然生物的方法处理高盐废水肯定有一系列的问题，比如盐浓度过高会对微生物的生长产生极大的抑制作用。主要由于盐浓度过高时渗透压高使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离，另外高含盐情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低，同时高氯离子浓度对细菌也有毒害作用。这些都是高盐废水利用生物方法处理的难点，但高盐废水通过预处理可以降低含盐量，再通过一些工艺提高废水的可生化性，同时再通过培养驯化，得到适应高盐浓度的菌种来处理废水。 方案分析： 1、减压蒸馏器：高盐废水降低含盐量的方法一个是稀释法，另外就是蒸馏脱盐的方法，由于是高盐废水，所以采用稀释法达到可生化的水质要耗用大量的水资源，这对企业来说是不合适的，所以不予采用，所以我们采用蒸馏脱盐的方法来降低废水的含盐量，但蒸馏的时候需要燃料，这也是成本，所以为降低成本考虑用减压蒸馏的方式，通过降低水的沸点来降低燃料的成本，通过最小的处理成本最大可能的达到脱盐的目的。 2、铁碳微电解池：在废水中加入铁屑和铁碳粉末组成腐蚀电池，电极反应生成的产物具有较高的化学活性，新产生的铁表面及反应中产生的大量的Fe2+和原子H具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性使有机物发生断链、开环等作用，反应生成的Fe2+参与溶液中的氧化还原反应，生成Fe3+，反应后期溶液pH 值升高，Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果，所以铁碳微电解法能有效地去除农药废水中的污染物，消减有机物的毒性，提高废水的可生化性。 3、调节池：含盐废水调节池考虑的主要因素是废水盐浓度的变化，应重点考虑水中盐浓度的变化和如何进行调整，如如何应付低含盐水量的减少或过高含盐来水的冲击。可以考虑在调节池进、出口设电导仪和电动阀，加强对盐浓度变化的监测和控制，通过生活污水和生产污水来调节使盐浓度的波动控制在后期的耐盐菌生理活性可承受的范围。 4、水解酸化池：当水中有机物为复杂结构时，通常采用水解酸化池，通过水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，这其间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式，另将生活污水加入到水解酸化池中, 能够确保微生物生长的有效碳源, 同时能降低废水的毒性，提高废水的可生化性。然后在通过接种和驯化两个阶段对水解酸化池进行调试，最后使水解酸化菌适应高盐废水的环境保持活性，并提高废水的可生化性，设计时要考虑污水中有机物的性质，确定水解的工艺设计，水解停留时间、搅拌方式、循环方式、设计负荷、后级配套工艺等。
高浓度含盐废水的处理方法 水处理技术:1 高盐废水产生途径 1.1海水代用排放的废水 所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。 在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水，应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水，至今已经有60多年的历史。目前，青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业，年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外，秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业，海水还可以作为工业的生产用水。 城市生活用水。在城市生活中，海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普及率高达70％以上，未来计划普及率提高到100％，并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位，也有采用海水冲厕的实践，但规模较小。 1.2工业生产废水 一些行业，如印染、造纸、化工和农药等，在生产中产生高含盐量的有机废水。 1.3 其他高盐废水 船舶压舱水 废水最小化生产中产生的污水 大型船舰上产生的生活污水 2 无机盐对微生物的抑制原理 2.1 抑制原理 含盐废水主要毒物是无机毒物，即高浓度的无机盐。 有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关，一般随着浓度升高可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类。高浓度无机盐对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶，从而破坏微生物的生理活动。 ①微生物在等渗透压下生长良好。微生物在质量为5~8.5g/L的NaCI溶液中，红血球在质量为9g/L的NaCI溶液中形态和大小不变，并生长良好；②在低渗透压（ρ（NaCI）=0.1g/L）下，溶液水分子大量渗入微生物体内，使微生物
废水厌氧生物处理 生物处理原理 废水生物处理有“好氧生物”处理、“厌氧生物”处理或“好氧生物”加“厌氧生物”处理。“好氧生物处理”是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；“厌氧生物处理“是在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等。 一、厌氧生物处理原理 废水厌氧生物处理在早期又被称为厌氧消化、厌氧发酵；是指在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物的共同作用下，使有机物分解并产生CH4和CO2的过程。 （一）厌氧生物处理中的基本生物过程——阶段性理论 1、两阶段理论： 20世纪30~60年代，被普遍接受的是“两阶段理论” 第一阶段：发酵阶段，又称产酸阶段或酸性发酵阶段；主要功能是水解和酸化，主要产物是脂肪酸、醇类、CO2和H2等；主要参与反应的微生物统称为发酵细菌或产酸细菌；这些微生物的特点是：1）生长速率快，2）对环境条件的适应性（温度、pH等）强。 第二阶段：产甲烷阶段，又称碱性发酵阶段；是指产甲烷菌利用前一阶段的产物，并将其转化为CH4和CO2；主要参与反应的微生物被统称为产甲烷菌（Methane producing bacteria）；产甲烷细菌的主要特点是：1）生长速率慢，世代时间长；2）对环境条件（温度、pH、抑制物等）非常敏感，要求苛刻。
2、三阶段理论 对厌氧微生物学的深入研究后，发现将厌氧消化过程简单地划分为上述两个过程，不能真实反映厌氧反应过程的本质； 厌氧微生物学的研究表明，产甲烷菌是一类十分特别的古细菌（Archea），除了在分类学和其特殊的学报结构外，其最主要的特点是：产甲烷细菌只能利用一些简单有机物作为基质，其中主要是一些简单的一碳物质如甲酸、甲醇、甲基胺类以及H2/CO2等，两碳物质中只有乙酸，而不能利用其它含两碳或以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类； 上世纪70年代，Bryant发现原来认为是一种被称为“奥氏产甲烷菌”的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，一种细菌首先把乙醇氧化为乙酸和H2（一
各种工艺设计参数 一、接触氧化池 1、容积负荷 表1 各种处理方法的比较 2、生物膜重量 氧化池中生物膜重量一般为6200～14000 mg/l，呈悬浮状微生物的（活性污泥）一般只有200～300 mg/l，因此可以粗略的以生物膜重量表示生物接触氧化法的微生物数量。城市污水中生物膜重量为12000～14000 mg/l。 3、填料 （1）填料特性比较 表2 填料特性比较
（2）填料容积V有效 V有效=Q(C0-C1) /I·1000 式中Q——处理水量（m3/d） C0——进水BOD浓度（mg/L） C1——出水BOD浓度（mg/L） I——BOD容积负荷（m3）4、停留时间 （1）弗鲁因德利希吸附式 Q(C0-C1)/V=2.44C11.98 式中Q——处理水量（m3/d） C0——进水BOD浓度（mg/L）
C1——出水BOD浓度（mg/L） V——填料容积（m3） （2）停留时间 T=24V/Q=24 (C0-C1)/ 2.44C11.98 5、池体高度 一般的氧化池填料高度为3m，底部的布水布气层高度为0.6～0.7m，顶部的稳定水层高度为0.5～0.6m，所以总池高度一般为4.5～5.0m。 6、供气量 （1）需氧量（R）：生物膜的需氧量（R）包括合成用氧量和内源呼吸用氧量两部分。即： R=a＇·△BOD+ b＇·P 式中R——生物膜的需氧量（kg/h） △BOD——单位时间内去除的BOD量（kg/h） P——活性生物膜数量（kg） a＇、b＇——系数 从等当量的化学反应来看，每去除1kg BOD需要1kg O2。但实际是随着负荷的变化而变化的。例如，在普通生物滤池法中，污泥负荷低，泥龄长，氧化反应进行的比较彻底，去除1kg BOD的需氧量可大于1kg，系数a＇通常为1.46左右；在生物接触氧化法中，污泥负荷高，生物膜更新快，泥龄较短，有一部分BOD物质未被氧化就排出系统，因此去除1kg BOD的需氧量往往低于1kg，系数a＇
污水处理生物膜法-生物接触氧化池 一、概述 生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，已充氧的污水将填料浸没全部，并以一定的流速流经填料。而填料上布满生物膜，污水与生物膜通过接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化，因此，生物接触氧化处理技术又称为淹没式曝气生物滤池。 二、生物接触氧化池的构造 接触氧化池是由池体、填料及支架、曝气装置、进出水装置以及排泥管道等部件所组成。生物接触氧化池的构造示意图见图 生物接触氧化池的构造示意图 （一）池体 池体的作用除了进行净化污水外，还要考虑填料，布水、布气等设施的安装。当池体容积较小时可采用圆形钢结构，池体容积较大时可采用矩形钢筋混凝土结构。池体的平面尺寸以满足布水、布气均匀，填料安装、维护管理方便为准。池体的底壁须有支承填料的框架和进水进气管的支座。池体厚度根据池的结构强度要求来计算。高度则由填料、布水布气层、稳定水层以及超高的高度来计算。同时，还必须考虑到充氧设备的供气压力或提升高度。各部位的尺寸一般为：池内填料高度为3.0~3.5m;底部布气层高为 0.6~0.7m;顶部稳定水层0.5~0.6m,总高度约为4.5~5.0m。 （二）填料 1.填料的要求 填料是生物膜的载体，所以也称之为载体。填料是接触氧化处理工艺的关键部位，它直接影响处理效果，同时，它的费用在接触氧化系统的建设费用中占的比重较大，约占55%~60%;同时载体填料直接关系到接触氧化法的经济效果，所以选定适宜的填料是具有经济和技术意义的。接触氧化处理工艺对填料的要求如下： (1)在水力特性方面，比表面积大、空隙率高、水流通畅、阻力小、流速均一； (2)要求形状规则、尺寸均一，表面粗糙度较大；填料表面电位高，附着性强； (3)化学与生物稳定性较强，经久耐用，不溶出有害物质，不导致产生二次污染； (4)在经济方面要考虑货源、价格，也要考虑便于运输与安装等。 2. 填料类型 填料可分为悬挂式填料、悬浮式填料和固形块状填料三种类型。 (1)悬挂式填料 悬挂式填料有四个品种，分别为半软性填料、组合填料、软性填料和弹性立体填料； (2)悬浮式填料 常用的有空心柱状、空心球状、外形呈笼架、内装丝形或条形编织物以及海绵块状的软性悬浮式填料； (3)固形块状填料 固形块状填料主要有蜂窝直管形块状填料和立体波纹块状填料两种。目前常采用的填料是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、环氧玻璃钢等做成的蜂窝状和波纹板状填料。近年来国内外都进行纤维状填料的研究，纤维状填料是用尼龙、维纶、晴纶、涤沦等化学纤维编结成束，呈绳状连接。为安装检修方便，填料常以料框组装，带框放入池中。当需要清洗检修时，可逐框轮替取出，池子无需停止工作。 3. 填料的性能 目前国内常用的填料有：整体型、悬浮型和悬挂型，其技术性能见下表。
技术 | 高盐度废水处理工艺 高含盐废水的种类很多,石油、页岩气开采,电镀、制药、印染、发酵工业、海产品加工废水等都含有较高浓度的无机盐组分如Cl-等。生物处理方法是目前广泛采用的高盐废水处理方法,虽然高含盐废水中较高的盐度会影响生物处理的效果,但若采用其他的方法,如膜分离等技术则成本较高,所以生物处理仍是首选的处理方法。 盐度影响生物处理效果的主要原因在于：在生物处理方法中,主要是利用活性污泥或生物膜、颗粒污泥中微生物的新代谢来吸附降解废水中的污染物,而高盐度会引起高渗透压,使微生物细胞脱水,同时也会抑制微生物降解有机物的反应效率,从而影响生物处理方法的效果。因此,在处理高含盐废水时应当选择能够耐受高盐度影响的生物反应器。 迄今为止,已进行过盐度影响实验研究的生物反应器有膜生物反应器、移动床生物膜反应器、升流式厌氧污泥床(up-flowanaerobicsludgeblanket,UASB)反应器、上流式厌氧生物滤池反应器、EGSB反应器等,由于颗粒污泥在盐度负荷冲击下能够体现出更高的适应能力,UASB等能够培养出厌氧颗粒污泥的生物反应器得以在处理高含盐废水时有更多的应用研究,但同时从反应器处理效果和微生物角度分析研究较少。EGSB是在UASB基础上发展起来的第三代厌氧反应器,与UASB相比有更好的运行效果。本次研究利用模拟的高盐度废水,从盐度影响
下EGSB反应器的运行效果和厌氧颗粒污泥两个方面进行分析比较,并对厌氧颗粒污泥做高通量测序,以期为EGSB反应器应用于高含盐工业废水的实际处理提供参考的实验数据。 1、材料与方法 1.1实验装置 实验用EGSB反应器由圆筒形有机玻璃制成,总高1.4m,径0.12m,总容积为15.52L,有效容积为15.18L。回流口在距反应器底部1.19m的位置,三相分离器圆环挡板距离顶部0.16m,三相分离集气罩呈圆锥形,底部直径0.1m,顶部直径 0.03m,高0.08m,排气通道高0.07m,集气罩、排气通道和EGSB反应器上盖密闭。投加颗粒污泥于反应器中,进水和回流分别通过蠕动泵从反应器底部进入。颗粒污泥、沼气、废水三相在反应器中混合,随着水流上升至三相分离器,沼气进入集气罩,而大部分废水通过集气罩与挡板间的缝隙进入出水区,颗粒污泥由于重力作用,在遇到挡板和集气罩壁后,下降至污泥层,因此能很好地实现气、液、固的三相分离。 1.2实验用水
环境工程专业 《污水处理课程设计》 说明书 姓名及学号： 班级： 指导教师： 设计时间：
前言 在我国，随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多。在校期间，我们学习了水污染控制工程这门课程，为了检验学习的内容和自主设计能力，老师安排了此次课程设计。根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模：日处理量大于10万m3为大型处理厂，1-10m3万为中型污水处理厂，小于1万m3的为小型污水处理厂。本文是中型污水处理厂，处理流量20000m3/d,无论何种规模的处理厂，在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。小型污水厂处理厂往往具有这样的特点：（1）由于负担的排水面积小，污水量较小，一天内水量水质变化较大，频率较高； （2）一般在城镇小区或企业内修建，由于所在地区一般不大，而且厂外污水输送管道也不会太长。所以，其占地往往受到限制，处理单元应当尽量布置紧凑。 （3）一般要求自动化程度较高，以减少工作人员配置，降低经营成本。 （4）污水厂往往位于小区或工业企业内，平面布置可能会受实际情况限制，有时可能靠近居民区或地面起伏不平等，平面布置应因地置宜，变蔽为利。 （5）由于规模较小，一般不设污泥消化，应采用低负荷，延时曝气工
艺，尽量减少污泥量同时使污泥部分好氧稳定。 由此，本设计选择生物接触氧化工艺。生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。 本设计包扩工艺处理流程、主要构筑物的剖面结构、污水厂初步平面布置和主要设备的说明。本工艺理论上运行可靠，操作简便，出水各项污染指标均达到了国家规定排放标准。
内容摘要：摘要：结合egsb反应器，采用高效厌氧技术处理含高浓度硫酸盐有机废水，在cod容积负荷为20 kg/(m3?d)的条件下，确定了最佳上升水流速度（vup）为6 m/h左右。驯化1个月以后，在进水cod为4000 mg/l的情况下，本试验的最适进水so42－为1521～2028 mg/l，对应的最适cod/ so42－比值为2.0～2.6。当cod去除负荷为20 kg/(m3?d)时，so42－还原负荷达到了7.60 kg/(m3?d)以上，并且有进一步提升的潜力。 关键词：硫酸盐 egsb 上升水流速度高效厌氧技术 含硫酸盐废水中的硫酸盐本身虽然无害，但是它遇到厌氧环境会在硫酸盐还原菌(srb)作用下产生h2s，h2s能严重腐蚀处理设施和排水管道，且气味恶臭，严重污染大气。另外硫酸盐废水排入水体会使受纳水体酸化，ph降低，危害水生生物；排入农田会破坏土壤结构，使土壤板结，减少农作物产量及降低农产品品质。目前，我国很多城市的地下水已经受到不同程度的硫酸盐污染，寻求行之有效的硫酸盐废水处理工艺早已成为环境工程界普遍关注的问题[1]。 硫酸盐废水来源广泛，按硫酸盐废水的特点可将其分为两大类：第一类废水含有大量的so42－和高浓度有机物；第二类废水也含有大量so42－，但有机物含量较少。本研究主要针对第一类废水进行。此类废水的厌氧生物处理工艺可归纳为两大类：（1）单相处理工艺；（2）两相处理工艺[2，3]。比较两种处理工艺，单相处理工艺具有经济简便的优势。 应用单相处理工艺时最大的困难在于硫酸盐还原菌（srb）对产甲烷菌（mpb）的竞争与抑制作用：（1）竞争作用，因为在厌氧反应器内srb与mpb同时存在，并且这两类菌可利用同种底物，从而在底物浓度不足时会发生竞争作用，不过由于高浓度有机废水可提供较充足的营养，故对本类废水这已不成为问题；（2）抑制作用，主要是由硫酸盐的还原产物硫化物引起的，尽管由于实验条件、方法的不同，关于抑制程度不同研究人员[4，5]所得出的结果不尽相同，但存在这一抑制作用却是毋庸质疑的。能否成功解除这一抑制作用就成了单相法处理这类废水的关键，这方面已有人提出了多种解决途径，例如气提法、金属离子沉淀法、出水硫化物氧化（如利用各种各样的微生物进行的生物氧化法）与回流工艺相结合的方案等等[1，6，7]。以上方法虽然都有一定的作用，但是操作起来都显得较为繁琐，本试验采用egsb反应器，通过在反应器内维持一定的上升水流速度(vup)，从而在vup以及反应自身所产气体的推动之下将产生抑制作用的h2s从液相转移至气相，减轻或解除硫化物的抑制作用。 本研究采用上述技术处理含硫酸盐高浓度有机废水，希望在保证废水cod去除效果的前提下达到高的硫酸盐去除率和还原负荷。一旦硫酸盐还原成硫化物就可以通过化学或者生物法转化成单质硫[8～10]，从而实现废水脱硫的最终目的。 1 材料与方法 1.1 接种污泥 取自某柠檬酸生产企业ic反应器中的厌氧颗粒污泥，根据荷兰lettinga推荐的接种量[11]，本反应器内的种泥量控制在10～15 kgvss/m3。 1.2 试验用水 采用人工模拟废水，其中cod:n:p=200:5:1，硫酸盐浓度通过另外添加硫酸钠控制，具体配方见表1。 表1 模拟废水成分 [12] mg/l
废水厌氧生物处理原理 一、厌氧消化过程中的主要微生物 主要介绍其中的发酵细菌（产酸细菌）、产氢产乙酸菌、产甲烷菌等。 1、产甲烷菌 产甲烷细菌的主要功能是将产氢产乙酸菌的产物——乙酸和H2/CO2转化为CH4和CO2，使厌氧消化过程得以顺利进行；主要可分为两大类：乙酸营养型和H2营养型产甲烷菌，或称为嗜乙酸产甲烷细菌和嗜氢产甲烷细菌；一般来说，在自然界中乙酸营养型产甲烷菌的种类较少，只有Methanosarcina（产甲烷八叠球菌）Methanothrix（产甲烷丝状菌），但这两种产甲烷细菌在厌氧反应器中居多，特别是后者，因为在厌氧反应器中乙酸是主要的产甲烷基质，一般来说有70%左右的甲烷是来自乙酸的氧化分解。 典型的产甲烷反应： 产甲烷菌有各种不同的形态，常见的有： ①产甲烷丝菌；等等。 产甲烷菌都是严格厌氧细菌，要求氧化还原电位在-150～-400mv，氧和氧化剂对其有很强的毒害作用；产甲烷菌的增殖速率很慢，繁殖世代时间长，可达4～6天，因此，一般情况下产甲烷反应是厌氧消化的限速步骤。 ②产甲烷球菌； ③产甲烷杆菌； ④产甲烷八叠球菌； 2、产氢产乙酸菌： 产氢产乙酸细菌的主要功能是将各种高级脂肪酸和醇类氧化分解为乙酸和H2；为产甲烷细菌提供合适的基质，在厌氧系统中常常与产甲烷细菌处于共生互营关系。 主要的产氢产乙酸反应有：
注意：上述反应只有在乙酸浓度很低、系统中氢分压也很低时才能顺利进行，因此产氢产乙酸反应的顺利进行，常常需要后续产甲烷反应能及时将其主要的两种产物乙酸和H2消耗掉。 主要的产氢产乙酸细菌多为：互营单胞菌属、互营杆菌属、梭菌属、暗杆菌属等；多数是严格厌氧菌或兼性厌氧菌。 3、发酵细菌（产酸细菌）： 发酵产酸细菌的主要功能有两种： ①水解——在胞外酶的作用下，将不溶性有机物水解成可溶性有机物； ②酸化——将可溶性大分子有机物转化为脂肪酸、醇类等； 主要的发酵产酸细菌：梭菌属、拟杆菌属、丁酸弧菌属、双岐杆菌属等；水解过程较缓慢，并受多种因素影响（pH、SRT、有机物种类等），有时会成为厌氧反应的限速步骤；产酸反应的速率较快；大多数是厌氧菌，也有大量是兼性厌氧菌；可以按功能来分：纤维素分解菌、半纤维素分解菌、淀粉分解菌、蛋白质分解菌、脂肪分解菌等。 二、厌氧生物处理的主要特征 1、厌氧生物处理过程的主要缺点： ①气味较大； ②对温度、pH等环境因素较敏感； ③对氨氮的去除效果不好； ④处理出水水质较差，需进一步利用好氧法进行处理； 2、厌氧生物处理过程的主要优点： ⑤反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程； ⑥厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解；
生物接触氧化池的一般规定 ● 生物接触氧化池由池体、填料、及支架、布水系统和曝气装置等部分组成； ● 通常，氧化池填料高度为3.0~3.5m ，底部布气厚度为0.6~0.7m ，顶部稳定 水层为0.5~0.6m ，池的总高约为4.5~5.0m ，排泥所需的静水头不应小于1.2米； ● 生物接触氧化池的个数或分格数应不小于2个，并按同时工作设计； ● 池长一般不大于10m ，长宽比为1：2~1：1； ● 构造层为0.6~1.2m ，填料层为2.5~3.5m ，稳水层为0.4~0.5m ，超高不小于 0.5m ，有效水深3~5m ； ● 进水导流槽宽度不小于0.8m ，用导流墙分隔，其下缘至填料底部距离 0.3~0.5m ，至池底距离不小于0.4m ； ● 进水BOD 浓度应控制在150～300mg/L ，当进水BOD 为120~150mg/L 时，总气 水比为5：1~6：1； ● 通过填料后，出水中溶解氧浓度为2~3mg/L ； ● 可生化性较低的废水，BOD 负荷为0.8~1.2kgBOD5/m3·d ； ● 为保证布水布气均匀,接触氧化池的单格面积一般不大于25m 4.2设计参数 进水BOD 浓度L a =180.5mg/L 出水BOD 浓度L e =90mg/L 取一级生物接触氧化池的BOD 容积负荷M 为2kgCOD/(m 3·d) 4.3.1生物接触氧化池填料容积 5432 1000)905.180(12000)(=?-?=-=M L L Q W e a 式中 W ——填料的总有效容积，m 3； Q ——日平均污水量，m 3； L a ——进水BOD 浓度，mg/L ； L e ——出水BOD 浓度，mg/L ； M ——BOD 容积负荷率，gCOD/(m 3 ·d)。 4.3.2生物接触氧化池总面积 1813 543===H W A 式中 A ——接触氧化池总面积，m 2；