廢水生物處理數學模式
⑴ 污水處理UN ITANK什麼意思
UNITANK
SEGHERS公司提出的UNITANK®系統是SBR法的又一種變型和發展,它集合了SBR和傳統活性污泥法的優點,回一體化設計,不僅答具有SBR系統的主要特點,還可以像傳統活性污泥法那樣在恆定水位下連續流運行。經過研究和應用,UNITANK®系統已成為一個高效、經濟、靈活和成熟的污水處理工藝[1、2]。
⑵ 印染廢水如何選處理方法
進行印染廢水處理必須根據不同的印染中含有的污染物來選用不同的處理方法,才能達回到理想效果。低濃度答的印染廢水可以用吸附法來處理,高濃度的可以用化學法(Acase系列)。低濃度可以用高濃度的處理方法,只是成本上不一樣劃算。為了保障處理效果和經濟實用,還是根據自己的廢水情況來選擇合適的處理方法吧。
⑶ 脫色劑處理印染污水的方法有哪些
目前印染廢水處理的方法有物理法、化學法和生物法。
物理法
在物理處理法中應用最多的是吸附法,這種方法是將活性炭、黏土等多孔物質的粉末或顆粒與廢水混合,或讓廢水通過由其顆粒狀物組成的濾床,使廢水中的污染物質被吸附在多孔物質表面上或被過濾除去。目前,國外主要採用活性炭吸附法(多半用於三級處理)。該法對去除水中溶解性有機物非常有效,但它不能去除水中的膠體和疏水性染料,並且它只對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能。Saito T等人的研究表明,活性炭的吸附率、BOD去除率、COD去除率分別達93%、92%和63%,活性炭吸附能力可達到500 mg COD/g炭,污水如先曝氣,則會加快吸附速率。但若廢水BOD5>200 mg/L,則採用這種方法是不經濟的。
吸附處理使用的吸附劑多種多樣,工程中需考慮吸附劑對染料的選擇性,應根據廢水水質來選擇吸附劑。研究表明,在pH=12的印染廢水中,用硅聚物(甲基氧)作吸附劑,陰離子染料去除率可達95%~100%。
高嶺土電是一種吸附劑,研究表明經長鏈有機陽離子處理,高嶺土能有效地吸附廢水中的黃色直接染料。此外,國內也應用活性硅藻土和煤渣處理傳統印染工藝廢水,費用較低,脫色效果較好,其缺點是泥渣產生量大,且進一步處理難度大。
化學法
a 混凝法
主要有混凝沉澱法和混凝氣浮法,所採用的混凝劑多半以鋁鹽或鐵鹽為主,其中以鹼式氯化鋁(PAC)的架橋吸附性能較好,而以硫酸亞鐵的價格為最低。近年來,國外採用高分子混凝劑者日益增加,且有取代無機混凝劑之勢,但在國內因價格原因,使用高分子混凝劑者還不多見。據報道,弱陰離子性高分子混凝劑使用范圍最廣,若與硫酸鋁合用,則可發揮更好的效果。混凝法的主要優點是工藝流程簡單、操作管理方便、設備投資省、佔地面積少、對疏水性染料脫色效率很高;缺點是運行費用較高、泥渣量多且脫水困難、對親水性染料處理效果差。
b 氧化法
臭氧氧化法在國外應用較多,Zima S.V.等人總結出了印染廢水臭氧脫色的數學模式研究表明:臭氧用量為0.886 g O3/g染料時,淡褐色染料廢水脫色率達80%;研究還發現,連續運轉所需臭氧量高於間歇運行所需臭氧量,而反應器內安裝隔板,可減少臭氧用量16.7%。因此,利用臭氧氧化脫色,宜設計成間歇運行的反應器,並可考慮在其中安裝隔板。臭氧氧化法對多數染料能獲得良好的脫色效果,但對硫化、還原、塗料等不溶於水的染料脫色效果較差。從國內外運行經驗和結果看,該法脫色效果好,但耗電多,大規模推廣應用有一定困難。
光氧化法處理印染廢水脫色效率較高,但設備投資和電耗還有待進一步降低;
c 電解法
電解對處理含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果,脫色率為50%~70%,但對顏色深、CODcr高的廢水處理效果較差。對染料的電化學性能研究表明,各類染料在電解處理時其CODcr去除率的大小順序為:硫化染料、還原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>陽離子染料。目前這種方法正在推廣應用。
生物法
20世紀70年代以來,國內對印染廢水以生物處理為主,佔80%以上,尤以好氧生物處理法佔絕大多數。從現有情況看。我國印染廢水生物處理法中以表面加速曝氣和接觸氧化法佔多數。此外,鼓風曝氣活性污泥法、射流曝氣活性污泥法、生物轉盤等也有應用,生物流化床尚處於試驗性應用階段。但由於生物對色度去除率不高,一般在50%左右,所以當出水色度要求較高時,需輔以物理或化學處理。
好氧生物處理對BOD去除效果明顯,一般可達80%左右,但色度和COD去除率不高,尤其是PVA等化學漿料、表面活性劑、溶劑及匹布鹼減量技術的廣泛應用,不但使印染廢水的COD達到2 000~3 000 mg/L,而且BOD/COD也由原來的0.4~0.5下降到0.2以下,單純的好氧生物處理難度越來越大,出水難以達標;此外,好氧生物處理法的高運行費用及剩餘污泥處理或處置問題歷來是廢水處理領域沒有解決好的一個難題。據資料報道,一般污泥處理或處置費用占整個污水處理廠費用的50%~70%(國外),在國內也佔40%左右。由於上述原因,印染廢水的厭氧生物處理技術開始受到人們的重視。
⑷ 顧夏聲的主要成就
長期從事教學和科研工作。發展處理高濃度有機廢水的理論,提出對升流式厭氧污泥層(UASB)反應器處理啤酒等廢水的新工藝,研究成果被列入「國家科技成果重點推廣計劃」和「國家環境保護最佳實用技術」,提出的二相UASB工藝對於處理含硫酸鹽廢水的發展前景以及廢水經酸化後,用自養型硫細菌進行生物脫硫,然後進行甲烷發酵和硫回收的新工藝,是對含高硫酸鹽有機廢水治理技術的重大突破。在國內外首次提出UASB反應器內厭氧顆粒污泥的結構模型和顆粒污泥形成機理的「晶核生長」學說,由此找出了培養顆粒污泥的優化條件和關鍵技術。
他在工程方面的主要成就表現在以下4個方面:
1:主持和指導有機廢水厭氧生物處理技術研究,成果達到國際先進水平。顧夏聲主持的「城鄉有機廢水厭氧生物處理機理及高效厭氧反應器研究」課題以及他指導的國家「七五」科技攻關項目「高濃度有機廢水的厭氧生物處理技術」,對升流式厭氧污泥層(UASB)反應器的理論與實踐,對其微生物學特性及工程應用等進行了系統研究,在國內外首次提出厭氧顆粒污泥的結構模型及形成的「晶核生長」學說,由此找到了培養顆粒污泥的優化條件和關鍵技術,為其後進行的中試和生產性UASB反應器內顆粒污泥的培養提供了理論指導和技術依據。在此基礎上開發的UASB反應器處理啤酒等廢水新工藝,達到國際先進水平。這些成果被列入「國家科技成果重點推廣計劃」和「國家環境保護最佳實用技術」,已應用於多個污水處理工程,其中北京啤酒廠污水處理系統是中國規模較大的常溫UASB生產性裝置,被列為國家環保局示範工程。
2:主持「硫酸鹽還原作用對厭氧消化的影響與控制」研究項目,使含高硫酸鹽有機廢水治理技術獲重大突破。造紙、味精、脂肪酸、糖蜜等生產廢水的有機物濃度高,由於含有大量硫酸鹽,嚴重妨礙厭氧消化技術的應用,成為世界各國廢水處理研究的重要課題之一。顧夏聲與同事們分析研究了「酸化」狀態下的微生物生態及控制「酸化」的措施,提出了二相UASB工藝對於處理含硫酸鹽廢水的發展前景,並提出廢水經酸化後,用自養型硫細菌進行生物脫硫,然後進行甲烷發酵和硫回收的新工藝,使該類廢水的處理技術獲得重大突破。
3:參與和指導難降解有機污染物的可生化性和處理工藝研究,提出經濟有效的處理途徑。顧夏生研究了厭氧—缺氧—好氧系統處理焦化廢水過程中微生物分布和有機物遷移轉化規律,並進行了新型硝化—反硝化系統的研究,將焦化廢水生物處理推向了一個新高度;對染料廢水中的各種主要化合物進行了較系統深入的好氧和厭氧降解性能及機理的研究,為去除這些物質提供了理論基礎,所獲得的用生物轉盤處理染色廢水的研究成果已用於工程設計之中。
4:參與氧化塘處理廢水的科技攻關,對氧化塘中碳、氮、磷的轉移規律進行了深入討論,在廢水生物脫磷方面的研究成果具有重要的理論意義。 夏聲學術造詣深,治學嚴謹,熱愛教育這一神聖的事業。在任教60餘年中,他始終堅持「要教好工科的書必須理論聯系工程實際」,講課堅持做到「深入淺出,少而精,條理清晰」。顧夏聲為中國市政工程和環境工程培養了一大批學術帶頭人和專家,有的已經成為中國工程院院士。
顧夏聲在60餘年教學生涯中,始終堅持「要教好工科的書必須理論聯系工程實際」,為我國市政工程和環境工程培養了一大批學術帶頭人和高級專家,包括我國自己培養的第一位環境工程博士。他曾任建設部高校給水排水及環境工程教材編審委員會主任和國家教委環境工程類專業教材委員會主任委員,組織研究明確了環境工程專業的學科歸屬、專業內容、培養目標等,制定了教學計劃和各課程基本要求,組織編寫系統教材,為環境工程、市政工程教育事業做出重大貢獻。曾獲北京市高教系統「教書育人」先進工作者、全國環境教育先進個人等稱號。他長期從事有機廢水厭氧生物處理技術研究,對升流式厭氧污泥床(UASB)反應器的理論與實踐及其微生物學特性和工程應用進行了系統研究,先後獲國家科學技術委員會三等獎、國家教委科技進步一等獎、北京市科技成果獎、全國環保科技成果獎等。
顧夏聲一貫重視教材建設。他本人或帶領年輕教師編寫了多本高質量的教材,並隨時把新的研究成果納入教材,給學生以最新的知識。如他與李獻文等合編的《水處理微生物學基礎》曾三次再版,受到師生們的好評。他同時擔任建設部高校給水排水及環境工程教材編審委員會主任和國家教委環境工程類專業教材委員會主任委員。在有關部門的領導下,他與其他委員一起,就環境工程專業的學科歸屬、專業內容、培養目標等問題進行了多次研究討論,明確了該專業的定位及培養目標,制定了教學計劃和各課程的基本要求,編寫教材18種,使環境工程專業有了比較系統、基本成套的試用教材,為環境工程、市政工程教育事業做出了重大貢獻。改革開放以來,顧夏聲培養出了中國第一位環境工程博士。他對研究生嚴格要求、精心培養;強調學生知識結構的合理性、適應性,尤其注意充實其基礎知識和拓寬其知識面;要求學生把書本知識應用到工程實際,同時以實際工作的經驗充實理論。顧夏聲言傳身教,培養的博士生業務素質好、思想覺悟高,多數已成為各個單位的業務骨幹。 學生:清華大學環境系教授、中國第一位環境工程博士張曉健 如顧夏聲與李獻文等合編的《水處理微生物學基礎》曾兩次再版
顧夏聲編寫過十八種教材,獲教委和建設部優秀教材獎。他提出UASB反應器處理啤酒等廢水的新工藝,被列入「國家科技成果重點計劃」和「國家環境保護最佳實用技術」。長期從事給水排水和環境工程的教學與研究。撰有論文《中國水污染控制技術與展望》、《生物接觸氧化法動力學模型》,主編《水處理工程》、《廢水生物處理數學模型》。
60年代中期,該講義得到學校的認同,並在校內進行鉛印作為教學材料下發。後建設部教材會討論決定正式編寫《水處理微生物學》,但後期編著工作因文化大革命而停止了。文革結束後,隨著教材指導委員會的恢復,全國進行課程改革,正式將「水處理微生物學」作為一門獨立課程在各高校環境工程專業開設。《水處理微生物學》最大的特點就是緊密結合專業,深入淺出地說明最基本的微生物作用於污水處理的運轉,比如通過觀察原生動物在污水處理中的變化來看污泥膨脹的問題等。後隨著科學理論和水處理技術的發展,第二、三版在內容上均有所增添。
顧先生1949年回國後即受聘到國立唐山工學院任教,後調至北京大學、清華大學任教,致力於給排水工程和環境工程的研究和教學,其中《水處理微生物學》是他和李獻文先生等人合編的專業基礎教材,該教材填補了中國在環境工程領域尤其是污水處理微生物教材的空白。《水處理微生物學》教材自1980年出版以來,曾3次修訂,《水處理微生物》(第三版)於2006年再次修訂,形成第四版——《水處理生物學》。
1陶葆楷、顧夏聲,沼氣池中糞便消化效能的研究,清華大學學報,1959,6(2)。
2顧夏聲、黃銘榮、錢易等,廢水處理與利用,中國建築工業出版社,1978。
3顧夏聲、李獻文,水處理微生物學基礎,第一版,中國建築工業出版社,1980。
4Gu Xiasheng,The Status and Trend of Water Pollution Control Technology in China,Water International,1982,7(2)
5顧夏聲,廢水生物處理數學模式,第一版,清華大學出版社,1982。
6顧夏聲、胡紀萃、俞毓馨、胡瓊玲,空氣混合活性污泥法處理合成氨裝置碳黑廢水的研究,清華大學學報,1983,23(1)。
7Hu Jicui,Gu Xiasheng,A Kinetic Model of the Biological Contact Oxidation Process,International Journal for Development Technology,1985,3:241~249
8顧夏聲、黃銘榮、王占生等,水處理工程,清華大學出版社,1985。
9吳唯民、胡紀萃、顧夏聲,厭氧升流式污泥層反應器內污泥顆粒化對固液分離效果的影響,環境科學學報,1986,6(1)。
10顧夏聲、李獻文、俞毓馨,水處理微生物學基礎,第二版,中國建築工業出版社,1987。
11Weimin Wu,Jicui Hu,Xiasheng Gu,Yizhang Zhao,Cultivation of Anearobic Granular Sludge in UASB Reactor with Aerobic Activated Sludge Seed,Wat.Res.,1987,21(7)
12吳唯民、胡紀萃、顧夏聲,厭氧污泥的最大比產甲烷速率的間歇試驗測定法,中國給水排水,1988,1(4)。
13Jicui Hu,Weimin Wu,Xiasheng Gu,A Study on the Feasibility of Using Activated Sludge as Seed Material for an Anaerobic Reactor,Wat.Sci.Tech.,1988,20(11/12)。
14趙健夫、錢易、顧夏聲,用厭氧酸化預處理焦化廢水的研究,環境科學,1990,11(3)。
15趙健夫、錢易、顧夏聲,焦化廢水中難降解物的分析,環境工程,1991,9(1)。
16Zhang Xiaojian,Wang Zhansheng,Gu Xiasheng,Simple Combination of Biodegradation and Carbon Adsorption-The Mechanism of the Biological Activated Carbon Process,Wat.Res.,1991,25(2)
17劉雙江、胡紀萃、顧夏聲,升流式厭氧污泥床處理豆製品廢水,中國給水排水,1992,8(1)。
18劉雙江、胡紀萃、顧夏聲,厭氧顆粒污泥形成過程中胞外多聚物作用的研究,中國沼氣,1992,10(1)。
19竺建榮、胡紀萃、顧夏聲,二相UASB工藝微生物生態學的研究,中國沼氣,1992,10(2)。
20周琪、袁嗣兵、竺建榮、胡紀萃、顧夏聲,升流式厭氧污泥床處理生活污水,中國給水排水,1992,8(4)。
21文湘華、錢易、顧夏聲,生物穩定塘碳、氮、磷物質遷移轉化模型的研究,生態學報,1992,12(1)。
22文湘華、錢易、顧夏聲,生物穩定塘常規運行狀態模擬與分析,環境科學,1992,13(3)。
23周岳溪、錢易、顧夏聲,生物除磷過程中乙酸鹽厭氧代謝機理的研究,環境科學研究,1992,5(3)。
24周岳溪、錢易、顧夏聲,假單胞菌磷代謝特性的研究,環境科學,1992,13(5)。
25周岳溪、錢易、顧夏聲,循序間歇式廢水生物除磷處理工藝微生物特性的研究,環境科學研究,1992,5(6)。
26顧夏聲,廢水生物處理數學模式,第二版,清華大學出版社,1993。
27竺建榮、胡貴平、胡紀萃、顧夏聲,胞外多聚物在污泥顆粒化過程中的作用研究,中國沼氣,1993,11(3)。
28耿艷樓、錢易、顧夏聲,簡捷硝化-反硝化過程處理焦化廢水的研究,環境科學,1993,14(3)。
29竺建榮、胡紀萃、顧夏聲,顆粒污泥的產甲烷細菌及結構模型初探,微生物學報,1994,33(4)。
30安仁虎、錢易、顧夏聲,厭氧過程在厭氧-好氧工藝處理染料工業廢水中的作用,環境科學研究,1994,7(3)。
31Mai Wenning,Jian Zhangpeng,Gu Xiasheng,A Test Method for Determining Biodegradability of Organic Substance,J.of Environmental Science,1995,7(2)
32左劍惡、袁琳、胡紀萃、顧夏聲,利用無色硫細菌氧化廢水中硫化物的研究,環境科學,1995,16(6)。
33王永儀、楊志華、蔣展鵬、顧夏聲、劉勇,H-酸廢母液的濕式空氣氧化處理,環境科學,1996,17(1)。
34何苗、張曉健、瞿福平、顧夏聲,焦化廢水中有機物在活性污泥法處理中的去除特性,中國給水排水,1997,13(1)。
35瞿福平、張曉健、何苗、顧夏聲,氯苯類有機物生物降解性及共代謝作用研究,中國環境科學,1997,17(2)。
36何苗、張曉健、瞿福平、顧夏聲,難降解有機物生物抑制特性的研究,環境科學,1997,18(2)。
37何苗、張曉健、顧夏聲,雜環化合物及多環方烴厭氧酸化降解性能的研究,中國給水排水,1997,13(3)。
38何苗、張曉健、瞿福平、顧夏聲,混合基質條件下難降解有機物生物降解性能,環境科學,1997,18(3)。
39顧夏聲、李獻文、竺建榮,水處理微生物學,第三版,中國建築工業出版社,1998。
40楊洋、左劍惡、卜德華、顧夏聲,好氧顆粒污泥亞硝化工藝的啟動與運行特性研究,環境科學,2007,28(11)。
41顧夏聲,胡洪營等,水處理生物學,第四版,中國建築工業出版社,2006。
⑸ 好氧活性污泥處理生活廢水
活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。活性污泥法是向廢水中連續通入空氣,經一定時間後因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團為主的微生物群,具有很強的吸附與氧化有機物的能力。
你是想問好氧活性污泥處理生活廢水的工藝流程呢?還是想問出水的具體數據呢?
活性污泥工藝是城市污水處理的主要工藝,它的設計計算有三種方法:污泥負荷法、泥齡法和數學模型法。三種方法在操作上難易程度不同,計算結果的精確度不同,直接關繫到設計水平、基建投資和處理可靠性。正因為如此,國內外專家都在進行大量細致的研究,力求找出一種精確度更高而又便於操作的計算方法。
1 污泥負荷法
這是目前國內外最流行的設計方法,幾十年來,運用該法設計了成千上萬座污水處理廠,充分說明它的正確性和適用性。但另一方面,這種方法也存在一些問題,甚至是比較嚴重的缺陷,影響了設計的精確性和可操作性。
污泥負荷法的計算式為〔1〕:
V=24LjQ/1000FwNw=24LjQ/1000Fr (1)
污泥負荷法是一種經驗計演算法,它的最基本參數Fw(曝氣池污泥負荷)和Fr(曝氣池容積負荷)是根據曝氣的類別按照以往的經驗設定,由於水質千差萬別和處理要求不同,這兩個基本參數的設定只能給出一個較大的范圍,例如我國的規范對普通曝氣推薦的數值為:
Fw=0.2~0.4 kgBOD/(kgMLSS·d)
Fr=0.4~0.9 kgBOD/(m3池容·d)
可以看出,最大值比最小值大一倍以上,幅度很寬,如果其他條件不變,選用最小值算出的曝氣池容積比選用最大值時的容積大一倍或一倍以上,基建投資也就相差很多,在這個范圍內取值完全憑經驗,對於經驗較少的設計人來說很難操作,這是污泥負荷法的一個主要缺陷。
污泥負荷法的另一個問題是單位容易混淆,譬如我國設計規范中Fw的單位是kgBOD/(kgMLSS·d),但設計手冊中則是kgBOD/(kgMLVSS·d),這兩種單位相差很大。MLSS是包括無機懸浮物在內的污泥濃度,MLVSS則只是有機懸浮固體的濃度,對於生活污水,一般MLVSS=0.7MLSS,如果單位用錯,算出的曝氣池容積將差30%。這種混淆並非不可能,例如我國設計手冊中推薦的普通曝氣的Fw為0.2~0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)〔2〕,其數值和設計規范完全一樣,但單位卻不同了。設計中經常遇到不知究竟用哪個單位好的問題,特別是設計經驗不足時更是無所適從,加上近年來污水脫氮提上了日程,當污水要求硝化、反硝化時,Fw、Fr取多少合適呢?
污泥負荷法最根本的問題是沒有考慮到污水水質的差異。對於生活污水來說,SS和BOD濃度大致有數,MLSS與MLVSS的比值也大致差不多,但結合各地的實際情況來看,城市污水一般包含50%甚至更多的工業廢水,因而污水水質差別很大,有的SS、BOD值高達300~400 mg/L,有的則低到不足100 mg/L,有的污水SS/BOD值高達2以上,有的SS值比BOD值還低。污泥負荷是以MLSS為基礎的,其中有多大比例的有機物反映不出來,對於相同規模、相同工藝、相同進水BOD濃度的兩個廠,按污泥負荷法計算曝氣池容積是相同的,但當SS/BOD值差異很大時,MLVSS也相差很大,實際的生物環境就大不相同,處理效果也就明顯不同了。
綜上所述,污泥負荷法有待改進。因此,國際水質污染與控制協會(IAWQ)組織各國專家,於1986年首次推出活性污泥一號模型(簡稱ASM1)〔3〕,1995年又推出了活性污泥二號模型(簡稱ASM2)〔4、5〕。
2 數學模型法
數學模型法在理論上是比較完美的,但在具體應用上則存在不少問題,這主要是由於污水和污水處理的復雜性和多樣性,即使是簡化了的數學模式,應用起來也相當困難,從而阻礙了它的推廣和應用。到目前為止,數學模型法在國外尚未成為普遍採用的設計方法,而在我國還沒有實際應用於工程,仍停留在研究階段。
數學模型法的主要問題是模型中有很多系數和常數,ASM1中有13個,ASM2中有19個,它們都需要設計人員根據實際污水水質和處理工藝的要求確定具體數值,其中多數要經過大量監測分析後才能得出,而且不同的污水有不同的數值。由於污水水質多變,確定這些參數很困難,如果這些參數有誤,就直接影響到計算結果的精確性和可靠性。國外已經提出了這些參數的數值,但我國的污水成分與國外有很大差別,特別是污水中的有機物成分差別很大,盲目套用國外的參數值肯定是不行的。因此,要將數學模型法應用於我國的污水處理設計,必須組織力量監測分析各種污水水質,確定有關參數,才有可能把數學模型實用化。然而,從我國目前情況看,數據分析和積累恰恰是最大的薄弱環節之一,我國已運轉的城市污水處理廠有上百座,至今連一些最基本的數據都難以確定,更不用說數學模型法所需的各種數據了,顯然,要在我國應用數學模型法還需做大量的工作,還需要相當長的時間。
3 泥齡法
3.1泥齡法的計算式
設計規范中提出了按泥齡計算曝氣池容積的計算公式〔1〕:
V=〔24QθcY(Lj-Lch)/1 000Nwv(1+Kdθc) (2)
設計規范對式中幾個關鍵參數提出了推薦值:
Y=0.4~0.8(20℃,有初沉池)
Kd=0.04~0.075(20℃)
當水溫變化時,按下式修正:
Kdt=Kd20(θt)t-20 (3)
式中 θt——溫度系數,θt=1.02~1.06
θc——高負荷取0.2~2.5,中負荷取5~15,低負荷取20~30
可以看出,它們的取值范圍都很寬,Y值的變化幅度達100%,Kd值的變化幅度達87.5%,θc值的變化幅度從50%到幾倍,實際計算時很難取值,這也是泥齡法在我國難以推廣的原因之一。
為了使泥齡計演算法實用化,筆者根據自己的設計體會,建議採用德國目前使用的ATV標准中的計算公式,並對式中的關鍵參數取值結合我國具體情況適當修改。實踐證明,按該公式計算概念清晰,特別便於操作,計算結果都能滿足我國規范的要求,不失為一種簡單、可信而又十分有效的設計計算方法。其基本計算公式為:
V=24QθcY(Lj-Lch)/1000Nw (4)
式中 Y——污泥產率系數(kgSS/kgBOD)
Q、Lj、Lch值是設計初始條件,是反映原水水量、水質和處理要求的,在設計計算前已經確定。
泥齡θc是指污泥在曝氣池中的平均停留時間,其數值為:
θc=VNw/W (5)
式中 W——剩餘污泥量,kgSS/d
W=24QY(Lj-Lch)/1000 (6)
根據以上計算式,採用泥齡法設計計算活性污泥工藝時,只需確定泥齡θc、剩餘污泥量W(或污泥產率系數Y)和曝氣池混合液懸浮固體平均濃度Nw(MLSS)即可求出曝氣池容積V。與污泥負荷法相比,它用泥齡θc取代Fw或Fr作為設計計算的最基本參數,與數學模型法相比,它只需測定一個污泥產率系數Y,而不需測定13或19個參數數據。
3.2泥齡的確定
泥齡是根據理論同時又參照經驗的累積確定的,按照處理要求和處理廠規模的不同而採用不同的泥齡,德國ATV標准中單級活性污泥工藝污水處理廠的最小泥齡數值見表1。
表1 德國標准中活性污泥工藝的最小泥齡
d處理目標處理廠規模
≤5 000 m3/d≥25 000 m3/d
無硝化54
有硝化(設計溫度:10 ℃)108
有硝化、反硝化(10 ℃)
VD/V=0.2
VD/V=0.3
VD/V=0.4
VD/V=0.512
13
15
1810
11
13
16
有硝化、反硝化、污泥穩定25不推薦
注 VD/V為反硝化池容與總池容之比。
表中對規模小的污水廠取大值,是考慮到小廠的進水水質變化幅度大,運行工況變化幅度大,因而選用較大的安全系數。
泥齡反映了微生物在曝氣池中的平均停留時間,泥齡的長短與污水處理效果有兩方面的關系:一方面是泥齡越長,微生物在曝氣池中停留時間越長,微生物降解有機污染物的時間越長,對有機污染物降解越徹底,處理效果越好;另一方面是泥齡長短對微生物種群有選擇性,因為不同種群的微生物有不同的世代周期,如果泥齡小於某種微生物的世代周期,這種微生物還來不及繁殖就排出池外,不可能在池中生存,為了培養繁殖所需要的某種微生物,選定的泥齡必須大於該種微生物的世代周期。最明顯的例子是硝化菌,它是產生硝化作用的微生物,它的世代周期較長,並要求好氧環境,所以在污水進行硝化時須有較長的好氧泥齡。當污水反硝化時,是反硝化菌在工作,反硝化菌需要缺氧環境,為了進行反硝化,就必須有缺氧段(區段或時段),隨著反硝化氮量的增大,需要的反硝化菌越多,也就是缺氧段和缺氧泥齡要加長。上述關系的量化已體現在表1中。
無硝化污水處理廠的最小泥齡選擇4~5 d,是針對生活污水的水質並使處理出水達到BOD=30 mg/L和SS=30 mg/L確定的,這是多年實踐經驗的積累,就像污泥負荷的取值一樣。
有硝化的污水處理廠,泥齡必須大於硝化菌的世代周期,設計通常採用一個安全系數,以確保硝化作用的進行,其計算式為:
θc=F(1/μo) (7)
式中θ c——滿足硝化要求的設計泥齡,d
F——安全系數,取值范圍2.0~3.0,通常取2.3
1/μo——硝化菌世代周期,d
μo——硝化菌比生長速率,d-1
μo=0.47×1.103(T-15) (8)
式中 T——設計污水溫度,北方地區通常取10 ℃,南方地區可取11~12 ℃
代入式(8)得:
μo=0.47×1.103(10-15)=0.288/d
再代入式(7)得:
θc=2.3×1/0.288=7.99 d
計算所得數值與表1中的數值相符。
表1是德國標准,但它的理論依據和經驗積累具有普遍意義,並不隨水質變化而改變,因此筆者認為可以在我國設計中應用。
在污泥負荷法中,污泥負荷是最基本的設計參數,泥齡是導出參數。而在泥齡法中,泥齡是最基本的設計參數,污泥負荷是導出參數,兩者呈近似反比關系:
θcFw=Lj/Y(Lj-Lch) (9)
式中污泥產率系數Y是泥齡θc的函數。
3.3污泥產率系數的確定
採用泥齡法進行活性污泥工藝設計計算時,准確確定污泥產率系數Y是十分重要的,從式(4)中看出,曝氣池容積與Y值成正比,Y值直接影響曝氣池容積的大小。
式(6)給出了Y值和剩餘污泥量W的關系,剩餘污泥量是每天從生物處理系統中排出的污泥量,它包括兩部分:一部分隨出水排除,一部分排至污泥處理系統,其計算式為:
W=24QNch/1000+QsNs (10)
式中 Nch——出水懸浮固體濃度,mg/L
Qs——排至污泥處理系統的剩餘污泥量,m3/d
Ns——排至污泥處理系統的剩餘污泥濃度,kg/m3
剩餘污泥量最好是實測求得。從式(10)可以看出,對於正常運行的污水處理廠,Q、Nch、Qs及Ns值都不難測定,這樣就能求出W和Y值。問題在於設計時還沒有污水處理廠,只有參照其他類似污水處理廠的數值。由於污水水質不同,處理程度及環境條件不同,各地得出的Y值不可能一樣,特別是很多城市污水處理廠由於資金短缺等原因,運行往往不正常,剩餘污泥量W的數值也測不準確,這勢必影響設計的精確性和可靠性。
從理論上分析,污泥產率系數與原水水質、處理程度和污水溫度等因素有關。首先,污泥產率系數本來的含義是一定量BOD降解後產生的SS。由於是有機物降解產物,這里的SS應該是VSS,即揮發性懸浮固體,但污水中還有相當數量的無機懸浮固體和難降解有機懸浮固體,它們並未被微生物降解,而是原封不動地沉積到污泥中,結果產生的SS將大於真正由BOD降解產生的VSS,因此在確定污泥產率系數時,必須考慮原水中
無機懸浮固體和難降解有機懸浮固體的含量。其次,隨著處理程度的提高,污泥泥齡的增長,有機物降解越徹底,微生物的衰減也越多,這導致剩餘污泥量的減少。至於水溫,是影響生化過程的重要因素,水溫增高,生化過程加快,將使剩餘污泥量減少。對於各種因素的影響,可根據理論分析通過實驗建立數學方程式,其計算結果如經受住實踐的檢驗,就可用於實際工程。德國已經提出了這樣的方程式,按這個方程式計算出的Y值已正式寫進ATV標准中。
Y=0.6(Nj/Lj+1)-0.072×0.6θc×FT/1+0.08θc×FT (11)
F=1.072(T-15) (12)
式中 Nj ——進水懸浮固體濃度,mg/L
FT——溫度修正系數
T——設計水溫,與前面的計算取相同數值
可以看出,Nj/Lj值反映了污水中無機懸浮固體和難降解懸浮固體所佔比重的大小,如果它們占的比重增大,剩餘污泥量自然要增加,Y值也就增大了。θc值影響污泥的衰減,θc值增長,污泥衰減得多,Y值相應減少。溫度的影響體現在FT值上,水溫增高,FT值增大,Y值減小,也就是剩餘污泥量減少。
這個方程式對我國具有參考價值。由於我國的生活習慣與西方國家差異很大,污水中有機物比重低,有機物中脂肪比例低,碳水化合物比例高,因而產泥量也不會完全相同。根據國內已公布的數據和筆者的經驗,我國活性污泥工藝污水處理廠的剩餘污泥產量比西方國家要少,因此,式(11)中須乘上一個修正系數K:
Y=K×0.6(NjLj+1)-〔(0.072×0.6θc×FT)/(1+0.08θc×FT) (13)
一般取K=0.8~0.9。
在目前缺乏我國自己的Y值計算式的情況下,筆者認為採用式(13)計算Y值是可行的。
3.4 MLSS的確定
不管採用哪種設計計算方法,都需要合理確定MLSS。在其他條件不變的情況下,MLSS增大一倍,曝氣池容就減小一倍;MLSS減小一倍,曝氣池容就增大一倍。它直接影響基建投資,因此需要慎重確定。
在設計規范和手冊中,對MLSS值推薦了一個選用范圍,如普通曝氣是1.5~2.5 kg/m3,延時曝氣是2.5~5.0 kg/m3,變化幅度都比較大,設計時不好操作。為了選定合適的MLSS值,有必要弄清影響它的因素。
MLSS不能選得過低,主要有三個原因:
①MLSS過低,曝氣池容積V就要相應增大,在經濟上不利。
②MLSS過低,曝氣池中容易產生泡沫,為了防止泡沫,一般需保持2 kg/m3以上的污泥濃度。
③當污泥濃度很低時,所需氧量較少,如MLSS過低,池容增大,單位池容的供氣量就很小,有可能滿足不了池內混合的要求,勢必額外增加攪拌設備。MLSS也不能選得過高,主要是因為:
①要提高MLSS,必須相應增加污泥迴流比,降低二沉池表面負荷,加長二沉池停留時間,這就要求增大二沉池體積和迴流污泥能耗。把曝氣池、二沉池和迴流污泥泵房作為一個整體來考慮,為使造價和運行費用總價最低,污泥迴流比通常限制在150%以內。對於一般城市污水,二沉池的迴流污泥濃度通常為4~8 kg/m3,若按最高值約8 kg/m3計,迴流比為150%時的曝氣池內MLSS為4.8kg/m3,實際設計中MLSS最高一般不超過4.5kg/m3。
②污水的性質和曝氣池運行工況對MLSS有巨大影響,如果污水中的成分或曝氣池的工況有利於污泥膨脹,污泥指數SVI值居高不下(如SVI>180 mL/g),迴流污泥濃度就會大大降低,MLSS就必須選擇低值。
根據以上分析,在選定MLSS時要照顧到各個方面:
①泥齡長、污泥負荷低,選較高值;泥齡短、污泥負荷高,選較低值;同步污泥好氧穩定時,選高值。
②有初沉池時選較低值,無初沉池時選較高值。
③SVI值低時選較高值,高時選較低值。
④污水濃度高時選較高值,低時選較低值。
⑤合建反應池(如SBR)不存在污泥迴流問題,選較高值或高值。
⑥核算攪拌功率是否滿足要求,如不滿足時要進行適當調整。
德國ATV標准對MLSS值規定了選用范圍,有硝化和無硝化時其MLSS值是一樣的,這不完全符合我國具體情況。我國城市污水污染物濃度通常較低,在無硝化(泥齡短)時如果MLSS值過高,有可能停留時間過短,不利於生化處理,故將無硝化時的MLSS值降低0.5kg/m3,推薦的MLSS值列於表2。
表2 推薦曝氣池MLSS取值范圍
kg/m3處理目標MLSS
有初沉池無初沉池
無硝化2.0~3.03.0~4.0
有硝化(和反硝化)2.5~3.53.5~4.5
污泥穩定 4.5
3.5泥齡法的優缺點
①泥齡法是經驗和理論相結合的設計計算方法,泥齡θc和污泥產率系數Y值的確定都有充分的理論依據,又有經驗的積累,因而更加准確可靠。
②泥齡法很直觀,根據泥齡大小對所選工藝能否實現硝化、反硝化和污泥穩定一目瞭然。
③泥齡法的計算中只使用MLSS值,不使用MLVSS值,污泥中無機物所佔比重的不同在參數Y值中體現,因而不會引起兩者的混淆。
④泥齡法中最基本的參數——泥齡θc和污泥產率系數Y都有變化幅度很小的推薦值和計算值,操作起來比選定污泥負荷值更方便容易。
⑤泥齡法不像數學模型法那樣需要確定很多參數,使操作大大簡化。
⑥計算污泥產率系數Y值的方程式是根據德國的污水水質和實驗得出的,結合我國情況在應用時需乘以一個修正系數。
4 結論
①活性污泥工藝的設計計算方法有必要從污泥負荷法逐步向泥齡法過渡,最終過渡到數學模型法。在數學模型法實用化之前,泥齡法將發揮重要作用。
②按泥齡法計算用式(4),該式與設計規范中的計算式相比,Nw與Nwv的轉換和污泥衰減的影響在Y值的計算中考慮,這樣理論意義更加清晰,使用起來更加方便。
③德國ATV標准中推薦的泥齡選用數據(見表1)是根據有機物降解和微生物生長規律結合實
際經驗產生的,不涉及污水的具體水質變化,在我國有實用價值。
④污泥產率系數Y值的計算式(11)有充分的理論依據,但它是用德國污水實驗得出的,為了適用於我國,須乘以修正系數,修正後的計算式(13)可用於實際設計計算。
⑤MLSS的取值在設計規范中有規定,但范圍較大,不太好操作,建議參照表2中的數據選用,相互對比檢驗。
⑥建議對我國有一定代表性的城市污水進行實驗研究,推出自己的Y值計算方程式,使泥齡法的實用基礎更加扎實可靠。
活性污泥法處理城市生活污水主要運行方式:
1、推流式活性污泥法
2、完全混合活性污泥法
3、分段曝氣活性污泥法
4、吸附-再生活性污泥法
5、延時曝氣活性污泥法
6、高負荷活性污泥法
7、淺層、深水、深井曝氣活性污泥法
8、純氧曝氣活性污泥法
9、氧化溝工藝
10、序批式活性污泥法
⑹ 印染廢水怎麼處理
印染廢水是交難處理的工業廢水之一,它具有COD濃度高、色度大、含鹽量高、內有機物難生化降解及水質水容量隨時間變化較大(廢水間歇性排放)等特點。
印染廢水處理的最突出問題是色度和難降解有機物的去除問題。
印染廢水處理方法有生物法、物化法及幾種方法的聯合使用。
廢水中的主要污染物為COD、BOD5、SS和色度等,正常生產時排放廢水中微3000t/d。
⑺ 中國哪些大學環境工程考水污染控制工程
華中科大,中國地質
⑻ 速分生物技術處理污水效果怎麼樣
該項目所採用的處理工藝的核心部分,即速分生化處理技術,為北京科凈源科技股份有限公司自主研發的專利技術,近年來取得了多項榮譽,並成功應用於多處國家級重點工程:
(1)幾項專利技術名稱與專利號;
「一種用於污水凈化裝置的速分生化球」——ZL 02253989.1 「速分生物污水處理系統」——ZL 2005201450346 「速分生物污水處理方法及系統」——ZL 200510132150.9
「用於水體生物凈化處理的載體生化球及生物凈化床」——ZL 200620158684.9
「速分生物處理裝置」——ZL 200720169890.4
「用於污水凈化裝置的速分生化球」——ZL 200720103339.X 「景觀水環境仿生強化凈化方法」——ZL 200710100171.1 「一種用於污水凈化裝置的填料」——ZL 200810113599.4 「一種用於污水凈化的速分生化球」——ZL 200820108330.2 (2)速分生化處理系統及裝置通過了國家級科學技術成果鑒定; (3)榮獲國家環保部頒發的2007年環境保護科學技術二等獎; (4)速分生化處理工藝是國家建築標准設計圖集《建築中水處理工程(二)》(08SS703-2)推薦使用的污水生化處理工藝;
(5)與大學合作完成了速分工藝的數學模型分析;
(6)應用於奧運會主會場——森林公園15座污水處理項目;
(7)應用於殘奧中心污水處理項目;
(8)應用於亞洲博鰲論壇北京文化壇污水處理項目;
(9)應用於全國三個生態縣之一 ——北京密雲縣污水處理項目。
1、速分生物處理技術的提出
1.1目前污水處理廠設計運行中存在的問題
國內外大部分污廢水的處理均採用以生物處理為主的工藝技術,原因在於生物處理工藝具有運行費用低,處理程度高的優勢,但同時生物法也存在著許多迫切需要解決的重大問題。
1.1.1氣味問題
由於污水處理過程中會產生不良氣味,導致污水處理廠建設一直遵循「宜遠不宜近」的原則,大多遠離城鎮居民生活區,繼而造成管網投資龐大,回用成本高。為了解決這一問題,需要從工藝原理上解決氣味問題,減少產生臭氣的環節。 1.1.2污泥問題
生物法往往伴隨著剩餘污泥的處理問題,造成污水處理廠建設運行過程中,大量剩餘污泥處理困難,增加投資、處理成本。為了解決這一問題,需要深入研究污泥減量化問題,從根本上降低污泥處理費用,同時可以改善污水處理廠周邊的環境。 1.1.3建設規模與實際負荷差距問題
污水處理廠建設,多執行「宜大不宜小」的原則,造成建設規模與實際負荷的巨大偏差,運行成本高,無法形成良性循環。由此,需研製一種啟動速度快,不需接種、馴化,可適應模塊化運行的生物處理工藝。再將污水處理構築物建設成模塊化的單元,根據污水量的變化決定模塊的建設數量和運行數量。 1.1.4微污染水的治理難
地表水富營養化程度日趨嚴重,但其水質指標較生活污水要低很多,造成常規污水生物處理工藝很難適應,處理效率低。而化學氧化等化學、物理深度處理技術,處理成本之高,很難大規模應用。因此需要研發出處理程度高、運行成本低的適用於微污染水體的處理技術和工藝。
1.1.5運行成本問題
各種化學、生物、膜處理工藝的運行成本問題,一直以來制約其推廣應用,特別是在我國目前經濟狀況下,很多處理設施建得起,用不起。為解決這一問題,只能從源頭的處理工藝上,降低能耗,解決運行費用高的問題。 1.1.6運行操作復雜問題
常規生物處理工藝,流程長,運行過程中其維護、操作均需較強的專業性,造成許多污水處理設施不能長期穩定運行。因此,需從工藝上解決操作難的問題,推出「傻瓜工藝」。
1.2速分生化處理工藝的技術指標
COD去除率85%以上,BOD去除率90%以上,NH3-N去除率90%以上,總氮去除率85%以上;
⑼ 推導廢水生物處理工程數學模式的三點假設是什麼
1 系統在穩態下運行
2 進水基質為溶解態的,水中不含微生物
3 二沉池中不存在生化反應,即二沉池污泥沒有活性,不存在代謝活動