項(xiàng)目1：在低溫狀態(tài)下通過使用Levapor^®懸浮填料對(duì)生活污水的BOD₅去除和硝化研究

低溫時(shí)污泥的活性降低，污泥齡短，為了有效降低氨氮的含量通常要對(duì)已建設(shè)施進(jìn)行較大規(guī)模的改擴(kuò)建。

與此相對(duì)通過投放高效懸浮填料Levapor^®是更佳的選擇。生物懸浮填料的添加在工藝運(yùn)行過程中綜合了活性污泥法和生物膜法的優(yōu)勢(shì)，涉及現(xiàn)有污水處理廠管線的改動(dòng)較少，改造費(fèi)用較低，不占用新的土地，對(duì)現(xiàn)有工藝的運(yùn)行影響也較小，可充分挖掘現(xiàn)有污水處理廠的處理潛力。

項(xiàng)目的研究目的：

?建立穩(wěn)定的硝基化過程

?在冬天低溫條件下氨氮70%的去除率

反應(yīng)池技術(shù)參數(shù)：

•好氧池體積 V = 45 m³

•水深 H = 4 m

•填料體積 5.5m³   (12%的填料體積比)

•澄清池體積 15m³

•池底鋪設(shè)微孔曝氣器

水量/水質(zhì)參數(shù)：

•進(jìn)水量 Q = 6.7 - 12.5 m³/h

•水力停留時(shí)間 t = 3.6 - 6.7 h

•溫度 T = 7 °C - 18 ℃

•溶解氧濃度 O2 > 3 mg/l

•BOD5 = 80 - 180 mg/l

•TN = 27- 52 mg/l

•總氮負(fù)荷 LV = 0.15 - 0.3 kg TKN/m³ x天

•檢測(cè)次數(shù)：3次/周

懸浮填料在11月初投放到原先為去除BOD₅設(shè)計(jì)的反應(yīng)池中，幾個(gè)小時(shí)內(nèi)填料完全濕潤(rùn)并呈流化狀態(tài)。3個(gè)星期后在水溫17 ℃時(shí)開始硝化，氨氧化率達(dá)到70% - 80%，12月中旬后水溫12℃，硝化過程保持穩(wěn)定。次年的3月下旬因?yàn)樗σ约翱偟?fù)荷的高峰，部分活性污泥被洗出，氨氮的去除效率降低（33 - 38天），因附著在懸浮填料上的生物膜的作用2到3個(gè)星期后硝化恢復(fù)正常，見圖1。

圖1. 進(jìn)水總氮和出水氨氮/硝化氮數(shù)值，水溫10 - 17℃

 隨著硝化的穩(wěn)定以及水溫升高到17℃-18 ℃，硝化量從最初的10-20 g N/kg MLSS x天達(dá)到60-80g N/kg MLSS x天，TKN氧化率達(dá)到90% - 98%(表格1和圖2)。

圖2：在不同的F:M比例下硝化能力與溫度的關(guān)系

BOD₅的平均負(fù)荷 L_V = 0.6 kgBOD₅/m³ x天，BOD5的進(jìn)水濃度為136.1 mg/l，平均出水濃度為10.2 mg/l，去除率為92.3%，見圖3。

圖3：BOD5的進(jìn)水和出水濃度以及BOD5單位負(fù)荷率

在反應(yīng)池中活性污泥和生物膜共存，大量增加了曝氣池中的生物量，從而使處理能力大幅提高。在此項(xiàng)目中，懸浮污泥濃度為2500 - 3500 mg/l，生物膜中的濃度最大為4200 mg/l (圖4), 過剩的污泥自動(dòng)從生物膜上脫離。

圖4：試驗(yàn)階段一Levapor®懸浮填料的活性污泥濃度

此外還研究了懸浮填料在反應(yīng)池中的密度。在曝氣的作用下最高密度6-7m3/m²x h，因?yàn)闇y(cè)量的是池表面的密度，沉降到池底的無法觀察到。當(dāng)曝氣量減少，密度在4m3/m² x h時(shí)，填料密度顯著降低（圖5）。

帶有生物膜的填料的沉降速度為100-150 m/h, 停止曝氣所有的填料沉入池底。懸浮填料內(nèi)部形成缺氧區(qū)，40 - 60%的硝酸鹽在其內(nèi)部被反硝化。

圖5：在不同的曝氧密度下填料的流化性

 項(xiàng)目2：前置反硝化研究

為了研究前置反硝化的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性一年后對(duì)設(shè)施作了改建，變?yōu)榉聪趸?硝化流程，見圖6。

污泥回流率在315% 到480%之間波動(dòng)。此外為了去除磷還設(shè)置了一個(gè)蠕動(dòng)泵，持續(xù)加入 53 - 89 g/m³的FeSO₄ x7 H₂O。

圖6：反硝化流程圖

在總氮負(fù)荷增加和低溫條件下系統(tǒng)啟動(dòng)后硝化迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)（圖7），前置反硝化很大程度上去除了總氮。

圖7：帶前置反硝化的總氮去除，水溫11 - 17℃

圖8和表格2說明了氨氮濃度與溫度和氮負(fù)荷之間的關(guān)系。從中可以看到當(dāng)活性生物附著在懸浮填料上時(shí)，即使負(fù)荷增大，溫度在10℃到12℃之間硝化和反硝化也能穩(wěn)定、有效地進(jìn)行。

圖8：總氮負(fù)荷為200-260 gTKN/m³x day，出水氨氮濃度與溫度的變化關(guān)系

表格2：低溫時(shí)總氮去除率，1.1-1.5 無前置反硝化，2.1-2.3 前置反硝化

結(jié)論

通過將聚氨酯泡沫物質(zhì)與高性能吸附物質(zhì)相粘合形成一種新的改性懸浮填料，相對(duì)于一般的泡沫物質(zhì)無論是在掛膜速度，吸水性等各項(xiàng)指標(biāo)上都有質(zhì)的飛躍。

在對(duì)冬天的生活污水的氨氮降解試驗(yàn)項(xiàng)目中，Levapor^®懸浮填料的性能得到了充分的展示，即使是在低溫狀態(tài)下硝化、反硝化都能穩(wěn)定運(yùn)行。