主要考核目標

(1).優(yōu)選適合該市污水處理廠A/A/O 工藝升級改造的懸浮填料，出水TN 穩(wěn)定達到一級A 標準。

(2).確定懸浮填料添加后O 段水力停留時間、溶解氧、填料投配比等運行參數(shù)，為升級改造提供技術(shù)支持。

工作進展與結(jié)果

1.懸浮填料選型

污水處理廠提標改造的重點在于懸浮填料的選擇，以實現(xiàn)低溫條件下的出水COD及氨氮穩(wěn)定達標。

LEVAPOR?是表面活性的、有吸收能力的有孔泡沫物質(zhì)。

通過將有表面活性能力的顏料涂層在泡沫物質(zhì)上形成一種改性物質(zhì)，從而擁有新的物理化學特性，主要表現(xiàn)為：

1) 體積小，比表面積大，比表面積最大可達20000 m2/m3;

2) 微孔和粗孔的發(fā)泡體有很強的表面吸附能力和吸水性;

3) 具有可調(diào)節(jié)的密度、沉淀速度、帶電負荷以及導(dǎo)電性;

4) 和其他填料相比，流化床能耗明顯降低。

LEVAPOR?在生物處理工藝中具有如下優(yōu)勢：

1)顯著提高生物處理的處理量、速度和穩(wěn)定性;

2) 有效吸收有毒物質(zhì)和抑制降解的物質(zhì)，保護生物膜;

3)內(nèi)部的空隙結(jié)構(gòu)有效保護生物膜免受剪切力的影響;

4) 多余污泥能從載體表面自動脫落;

5)易于掛膜，兩個小時內(nèi)微生物就能在載體內(nèi)繁殖生長;

6)使用壽命長達10年;

7)對已建設(shè)施的改擴建方便，節(jié)省空間;

8)顯著提高廢水廢氣處理能力，投資成本低;

9)剩余污泥量相對活性污泥法明顯減少。

此外還選擇了一家國產(chǎn)的懸浮填料，該產(chǎn)品在國內(nèi)污水處理廠的提標改造工程有過成功應(yīng)用，該產(chǎn)品的比表面積在500-600 m2/m3。

2.試驗水質(zhì)確定

本課題的研究是針對該市市待升級的幾個污水處理廠開展工作的。從工藝上講，主要是將填料添加在生物處理單元的好氧池內(nèi)。綜合考慮微生物營養(yǎng)需求，試驗裝置所采用的進水水質(zhì)指標為：

COD=150-300mg/L,TN(NH3-N)=15-25mg/L,TP=10mg/L。

3.試驗?zāi)Ｐ?/p>

本課題的試驗?zāi)Ｐ头譃閮深?。一為填料篩選模型，二為工況試驗?zāi)Ｐ汀?/p>

首先制作2 個填料選擇模型，均為柱狀。外接配水箱與高位水箱，采用穿孔管曝氣，兩個試驗?zāi)Ｐ凸灿靡慌_風機，用流量計加以控制，通氣量為360 L/h。出水采用淹沒出流。泥種取自污水處理廠二沉池排泥?；旌弦何勰酀舛染S持在3500 mg/L 左右。裝置簡圖見圖1，在器壁上貼上標尺以便體積讀數(shù)。

圖1 填料篩選試驗?zāi)Ｐ?/p>

4.靜態(tài)試驗

(1)掛膜

試驗中，選擇LEVAPOR?懸浮填料、國產(chǎn)懸浮填料進行掛膜。起初兩種填料均浮于水面， 2 天之后很明顯海綿狀的LEVAPOR?填料開始懸浮于水中，而藕片狀的國產(chǎn)懸浮填料依然浮于水面。第5 天后，LEVAPOR?懸浮填料已看得出有絮狀物生長，而國產(chǎn)填料上也開始變了一點顏色。每天測定出水水質(zhì)， 裝有填料LEVAPOR?的柱子第7 天后出水水質(zhì)基本穩(wěn)定。此時，藕片狀的國產(chǎn)填料變化依然不大，25 天后，國產(chǎn)填料也開始具有肉眼能看清的結(jié)實的附著物，出水水質(zhì)也趨于穩(wěn)定。

因此，判定在水溫較高時，LEVAPOR?懸浮填料的掛膜時間為7天，而國產(chǎn)懸浮填料的掛膜時間為25 天。

(2)COD 去除試驗

圖2 COD 去除效果

(裝置1：LEVAPOR?懸浮填料，裝置2：國產(chǎn)懸浮填料)

掛膜成功后，在2 個試驗柱內(nèi)分別取樣，測定其COD 值，見圖2。

從圖2 可以看出，掛膜成功后，連續(xù)5 天同一時間取樣測定進、出水COD 值，結(jié)果表明，裝置對COD 的去除效果穩(wěn)定。

所以，當裝置水力停留時間在2 小時，對COD 的去除可以達到一級A 標準。

(3)脫氮試驗本實驗主要是考慮氨氮的去除效果。模擬污水中，氨氮濃度即為總氮濃度。在掛膜成功后，連續(xù)10 天測定裝置對氨氮的去除效果，結(jié)果見圖3 和圖4。

圖3 氨氮濃度變化曲線

(裝置1：LEVAPOR?懸浮填料，裝置2：國產(chǎn)懸浮填料)

從圖3 可以看出，雖然裝置每天的進水氨氮濃度有所變化，但出水氨氮濃度均比較穩(wěn)定。連續(xù)7 天的監(jiān)測結(jié)果顯示，氨氮去除率也比較穩(wěn)定。

實驗表明，LEVAPOR?懸浮填料和國產(chǎn)懸浮填料對COD 和氨氮的去除效果穩(wěn)定性均較好。

圖4 氨氮去除率穩(wěn)定性

(藍線：LEVAPOR?懸浮填料，紅線：國產(chǎn)懸浮填料)

(4)最小HRT 試驗

接著進行了停留時間對氨氮去除效果的影響實驗，結(jié)果見圖5所示。

圖5 停留時間對氨氮去除效果的影響

可見在2 小時后氨氮出水濃度小于5mg/L，基本能達到一級A標準的要求。水力停留時間大于2 小時后，氨氮濃度依然降低，但速度變緩。因此，在后續(xù)試驗中，測定了另外2 套裝置在2 小時內(nèi)的氨氮濃度，其變化趨勢見圖6 所示。

結(jié)果表明，對于裝置2 與裝置3，其氨氮度均在2 小時內(nèi)被徹底降解。

(5)最佳投配率試驗

在填料初篩的基礎(chǔ)上，進行了投配率試驗。

試驗中， LEVAPOR?懸浮填料的投配率最初采用20%，藕片狀的國產(chǎn)懸浮填料投配率采用30%。起初，在同樣通氣量的狀況下，LEVAPOR?懸浮填料只有部分處于流化狀態(tài)，而國產(chǎn)懸浮填料流化狀態(tài)一直很好。LEVAPOR 生物膜技術(shù)公司建議將投配率改為15%。因此在后續(xù)試驗中，LEVAPOR?懸浮填料投配率為20%和15%兩種。

出水指標均能達標的前提下做了LEVAPOR?懸浮填料投配率降低為10%的破壞性試驗，出水水質(zhì)指標也能達標。試驗中國產(chǎn)懸浮填料始終采用30%的投配率。

試驗結(jié)果表明，兩種填料在其最佳投配率下，COD 和氨氮的出水水質(zhì)指標均能達到一級A 標準要求，但LEVAPOR?懸浮填料的COD 和氨氮去除率始終優(yōu)于國產(chǎn)填料。

圖7 中裝置1 中LEVAPOR?懸浮填料的投配率為15%，裝置2中國產(chǎn)懸浮填料的投配率為30%。

為了了解氨氮去除效果的穩(wěn)定性，在此基礎(chǔ)上，進行了連續(xù)9天的監(jiān)測，結(jié)果見圖8。

數(shù)據(jù)顯示， 兩種填料的氨氮去除效果均較穩(wěn)定， 且德國LEVAPOR?懸浮填料的去除效果明顯優(yōu)于國產(chǎn)懸浮填料，差別為8%左右。也表現(xiàn)出水溫對氨氮的去除有一定影響。

5 連續(xù)流試驗

連續(xù)流氨氮去除效果試驗

在前面試驗中，COD 去除均能達到出水一級A 要求，連續(xù)流試驗主要考察LEVAPOR?懸浮填料在水力停留時間為2 小時，投配率為15%時裝置對氨氮的去除效果。結(jié)果見圖9。

圖9 中數(shù)據(jù)顯示，出水中氨氮濃度大部分在6mg/L 以下，絕大部分在5mg/L 以下，說明出水能滿足一級A 排放標準。其中6-8 小時的氨氮濃度突然偏高，在11 小時后，出水氨氮恢復(fù)正常。分析原因可能是因為試驗操作錯誤導(dǎo)致。

6.生物量檢測

(1)SEM 電鏡掃描檢測

為了對比，選取了5 個樣品進行生物膜SEM 電鏡掃描檢測。其中，樣品1 為掛膜前的LEVAPOR?懸浮填料，樣品2 為掛膜前的國產(chǎn)懸浮填料，樣品3 為掛膜后的LEVAPOR?懸浮填料(投配率20%)，樣品4 為掛膜后的LEVAPOR?懸浮填料(投配率15%)，樣品5 為掛膜后的國產(chǎn)懸浮填料(投配率30%)。掃描結(jié)果

如下所示：

7.小結(jié)

所有試驗結(jié)果表明，好氧段水力停留時間可縮短為2 小時。LEVAPOR?懸浮填料對COD 和氨氮的去除效果均優(yōu)于國產(chǎn)懸浮填料。其投配率15%最佳，10%也能滿足出水達到一級A 標準的要求。