一體式A-O反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水的研究.pdf

1、污水處理一體化裝置具有投資省、占地少、能耗低、處理效果好、管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是一種適合我國(guó)國(guó)情的污水處理新方向。升流式厭氧污泥床（UASB）和膜生物反應(yīng)器（MBR）都是高效污水處理反應(yīng)器，本研究將兩者結(jié)合起來(lái)，自行研制開(kāi)發(fā)新型的一體式A/O反應(yīng)器，該處理系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單、效率高，其出水各項(xiàng)指標(biāo)，可完全滿足生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，是一項(xiàng)具有廣闊應(yīng)用前景的污水處理技術(shù)。本文對(duì)一體式A/O反應(yīng)器的啟動(dòng)、運(yùn)行特性、微生物特性進(jìn)行了深入的研究，并在運(yùn)行數(shù)據(jù)

2、的基礎(chǔ)上，建立優(yōu)化調(diào)控模型。主要研究結(jié)果如下：
　　將高效升流式厭氧污泥床（UASB）反應(yīng)器和膜生物反應(yīng)器（MBR）組合成一體式A/O反應(yīng)器，以高濃度有機(jī)廢水為底物，在有機(jī)廢水處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行氮和磷的去除。研究證明，在系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷達(dá)到40kgCOD/m3·d，COD的去除率可達(dá)97％，該反應(yīng)器具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。
　　由于自行研發(fā)一體式A/O反應(yīng)器中的厭氧段采用了UASB，本試驗(yàn)對(duì)反應(yīng)器的啟動(dòng)進(jìn)行了探討。啟動(dòng)試驗(yàn)表明，采用出水

3、回流的方法（即增加外循環(huán)）有利于反應(yīng)器的啟動(dòng)，本試驗(yàn)出水回流量為40%，高有機(jī)負(fù)荷也明顯加快了反應(yīng)器的啟動(dòng)。
　　在一體式A/O反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水的連續(xù)流試驗(yàn)中得到，COD平均去除率大于97.8%，TN的平均去除率達(dá)62.73%，NH3-N的去除率達(dá)99%。研究證明，反應(yīng)器具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，最大有機(jī)負(fù)荷達(dá)到48.78kgCOD/(m3·d)，該工藝具有很高的處理效率和很強(qiáng)的穩(wěn)定性，無(wú)論是UASB段還是MBR段，在較高

4、負(fù)荷下都能夠正常的運(yùn)行，總水力停留時(shí)間僅為7.4h，穩(wěn)定而高效。
　　厭氧反應(yīng)器在運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一些刺激性的有害的臭氣物質(zhì)。由于去除硫化氫的適宜工藝運(yùn)行條件：溫度30℃，pH值為6.5～9范圍內(nèi)，最佳溶解氧值可以通過(guò)溶解氧（DO）和硫化物負(fù)荷（Fv）來(lái)確定，這些條件在一體式A/O反應(yīng)器正常運(yùn)行時(shí)就可以具備，無(wú)需特別控制。當(dāng)進(jìn)水中硫酸鹽濃度不超過(guò)125mg/L，經(jīng)反應(yīng)器處理后的氣體中H2S濃度不超過(guò)10mg/m3，符合我國(guó)工業(yè)企

5、業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[10mg/m3，TJ36279]。
　　在反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行的研究過(guò)程中，總結(jié)了根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)快速判斷系統(tǒng)正常與否，并采取措施盡快恢復(fù)其正常運(yùn)行。對(duì)于UASB反應(yīng)器酸化，采用同時(shí)增加堿度和降低負(fù)荷的方式，連續(xù)調(diào)控，8天之后得到恢復(fù)。對(duì)于MBR污泥膨脹采用投加三氯化鐵殺滅絲狀菌以及提高負(fù)荷，加大曝氣量，使溶解氧不低于4mg/L，膨脹得到有效控制。這一研究結(jié)果對(duì)反應(yīng)器的實(shí)際工程應(yīng)用有指導(dǎo)意義。
　　通過(guò)微生物

6、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，啟動(dòng)前后顆粒污泥中的產(chǎn)甲烷菌的活性提高，顆粒污泥一些理化性質(zhì)，如粒徑，都有較大的改變。采用單鏈構(gòu)象多態(tài)性（SSCP）技術(shù)對(duì)一體式A/O反應(yīng)器中的微生物群落組成進(jìn)行分析，了解微生物群落結(jié)構(gòu)與反應(yīng)器處理效能的關(guān)系。MBR除具有本身好氧微生物特性，還發(fā)現(xiàn)了脫氮硫桿菌這一兼性厭氧菌，使得反應(yīng)器微生物種群更豐富、生態(tài)結(jié)構(gòu)更合理，也給一體式A/O反應(yīng)器具備除臭功能給予理論上的證明。
　　以產(chǎn)甲烷過(guò)程和好氧生物降解過(guò)程的多因子量化調(diào)控

7、一體式A/O反應(yīng)器的運(yùn)行，選取UASB和MBR的主要影響因子，采用帶動(dòng)量項(xiàng)和自適應(yīng)學(xué)習(xí)率的優(yōu)化改進(jìn)BP算法，建立了結(jié)構(gòu)為4-3-1的BP網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)泛化能力和預(yù)測(cè)結(jié)果良好。利用分離權(quán)值法，對(duì)反應(yīng)器主要影響因子進(jìn)行排序，得出UASB各輸入?yún)?shù)在訓(xùn)練數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的相對(duì)重要性為pH>進(jìn)水COD>HRT>堿度。
　　上述研究表明，本文提出的一體式A/O反應(yīng)器處理工藝將有機(jī)廢水的生物處理技術(shù)和臭氣生物去除技術(shù)結(jié)合在一起，既強(qiáng)化了厭氧和好氧處