ICEAS反应器处理城市污水最优工况

第32卷第5期水处理技术Vol.32 No.5582006年5月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTMay,2006ICEAS反应器处理城市污水最优工况张立秋1.2，张可方”，李淑更，吴学伟2(1.华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510641; 2.广 州大学土木工程学院,广东广州510006;3.广州大学环境科学与工程学院,广东广州510006)摘要:对ICEAS 工艺的最优工况的确定进行了研究,结果表明,ICEAS采用连续进水时,最优工况为曝气2.5h,沉淀1h,排水1h;曝气过程中保持DO在3mg/L左右,沉淀30 min后开始排泥，排泥0.5h结束,一周期为4.5h.在此运行工况下,ICEAS反应器既能去除有机物，又能达到脱氮除磷的效果。关键词: ICEAS工艺;污水处理;最优工况中图分类号: X7033文献标识码:A :文章编号: 000370(2006)0500580-0间歇式延时循环曝气系统(ICEAS)工艺是一种。空气进水连续进水的改良型SBR工艺,运用连续进水和周期性排水原理,生物氧化作用,硝化和反硝化作用,除V_t士出水管磷，固液分离等均在一个反应池中进行。ICEAS工应区。主反应区滗水器艺由反应、沉淀和滗水3个阶段组成,其反应器由进微孔曝气头水端的预反应区和主反应区组成，运行方式为连续进水(沉淀期和排水期仍保持进水),间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。由于ICEAS连续进图1 ICEAS 工艺流程及反应装图fig. 1 Technical flow chart and reaction equipment of ICEAS水,运行操作的复杂性降低,故适用于较大规模的污水处理。活污水成分相近。配水主要成分:啤酒、磷酸盐、氨盐本文所研究内容为ICEAS工艺处理城市污水及其它营养盐等。试验水质见表1。试验过程中的水:最佳工艺参数的确定，目的是在满足出水水质要求温为常温，在25"C左右。( COD 60 mg/L; BOD, 20 mg/L;NHJ+N 8 mgL) ,保表1试验用水水质 (mg/L)证剩余污泥稳定的前提下,尽量缩短水力停留时间Table 1 Water quality of experimental water项目范围(曝气时间与沉淀时间)及确定最优曝气量,以降低COD86.2~264.2处理系统的基建费用和运行费用。BOD,48.1~ 135.3IN18.5~27.21试验装置与方法rP2.6~ 6.85NH'rN17.0- -25.61.1 试验装量iNO:-N0.28~ 1.87本试验装置及工艺流程如图1所示。NO+-N未检出反应器用有机玻璃制作，有效容积为42.8L，好1.3试验运行方 式及监测方法氧时主反应区采用微孔管曝气，预反应区采用穿孔试验运行开始，从广州市大坦沙污水厂取污泥管曝气。进行培养,20 d后开始试运行，试运行- - 周后正式运1.2试验水样行。试验运行为连续进水，采取曝气-沉淀-滗水的在试验中,主要采用配水，尽可能使其和实际生运行方式。收稿日期:2005 -06 -21基金项目:广州市教育局资助科研项目(01-24)作者简介:张立秋(1978-)，男，硕士研究生,主要研究方向为水污染控制;联系电话: 13128235252; E- mail:zlqiu@163. com。59张立秋等，ICEAS反应器处理城市污水最优工况试验监测分析方法采用国家环保局编制的水和水源源不断进入预反应区，首先被该区的混合液稀废水监测分析方法凹。释,混合液的COD越低，稀释作用就越大。同时，混合液中剩余的大量硝态氮在这段厌氧或缺氧条件下2最优曝气时间及曝气量要进行反硝化消耗碳源，故反硝化作用越强，该区内2.1预反应区曝气量的确定有机物降解的就越多。另外，活性污泥本身具有的吸ICEAS反应器和传统的SBR反应器相比，最大附和凝聚作用也会使水中悬浮和胶体性的有机物大的特点是进水端增加了-个预反应区,把ICEAS反量降低。原水中悬浮和胶体性有机物越多,这种作用应器分为两个反应区:预反应区和主反应区。主反就越强。污水在预反应区有近20%的COD被去除。应区是污水的主要反应区域，预反应区兼具生物选:所以在曝气开始时主反应区内的COD低于进水择器的作用，使活性污泥在选择器中处于高负荷的COD值。快速基质积累阶段，有利于絮凝性细菌的生长，使由图2可以看出，在曝气开始时,DO为0.1ICEAS同样保持SBR不易发生污泥膨胀的优点。试mg/L,随着曝气时间的延长，DO在45min内迅速增验发现，生物选择区采用限制性曝气可以取得较好长至2.4mg/L，为有机物的氧化降解提供了足够的的实验结果，一般控制生物选择区DO≤0.5 mg/L。溶解氧,有机物也在此期间内大量降解,此后的降解这样，--方面可使部分难降解的有机物在缺氧状态速度降低。由于在曝气充氧阶段，不仅有机物要降下转化为易降解的物质,提高污染物的去除率;另一解，消化细菌还要把有机氮转化为氨氮，继而转化为方面可有效防止污泥膨胀。据有关资料介绍吧:在缺亚硝酸氮和硝酸盐氮，除磷菌也要大量的“吸磷”，氧条件下(有硝态氮，没有溶解氧)，菌胶团细菌可所以要继续曝气。以利用硝酸盐作为最终电子受体,实现有机物的吸由COD、DO变化规律可得出，在曝气45 min收、储存和降解利用，而丝状菌则缺乏这种能力。从左右,DO.上升到2.4 mg/L左右时,COD就可达到而在选择器中菌胶团细菌占优势，抑制了丝状菌生60 mgL以下。在曝气60 min后，COD的降解幅度长。所以在预反应区曝气采用穿孔管曝气，并限制已很小，曲线趋于平稳。单纯从降解有机物的角度DO≤0.5mg/L。看，曝气时间可以缩短,但由于脱氮除磷的需要,要预反应区曝气时间和主反应区的曝气时间一致。相应的延长曝气时间。NH;-N的降解不同于有机2.2主 反应区曝气时间及曝气量物，它的降解速度低于有机物，所需反应时间要长，要得到最优的曝气时间和曝气量，必须首先研氨氮需要在曝气120~150min左右出水才能达到究有机物的去除与曝气过程的关系，即研究有机物排放标准(8mg/L以下F)。的降解规律。试验中采用连续进水，滗水结束后再开从以上两个方面考虑，为使硝化反应进行得更始曝气的方式。连续监测了从曝气开始到曝气结束彻底，以NH+-N出水指标低于8mg/L为基准，最优过程中COD和DO的变化情况，具体见图2所示。曝气时间不低于150min。最优曝气量的确定要根据去除有机物、氨氮的j3.指标来控制。曝气量的控制是以DO浓度来体现的。60.33..2去除有机物的DO浓度，在2h曝气时间里,DO浓至100度达到并保持在2mg/L左右，有机物去除就可以达80f到要求。去除氨氮的DO浓度，曝气45min时达到-12.0mg/L以上，60min时达到3.0mg/L左右，并一-直0;of/10.保持到曝气结束,氨氮的去除效果较好,出水浓度低于8.0 mg/L。反应时间(min)为了保证氨氮的出水效果，反应装置中DO浓图2 COD、DO 变化曲线Fig.2 Changing curve of COD and DO度应在曝气60min时达到3mg/L左右,并一- 直保持需要指出的是在曝气开始时,COD的浓度为到曝气结束。156. 5mg/L,并不是进水浓度195.6mg/L, 出现这一-现3最优沉淀时间及 排水时间的确定象的主要原因是:预反应区基本上处于缺氧状态，污对于ICEAS处理系统,由于反应是在一个装置6(水处理技术第32卷第5期中进行，沉淀时间的确定显得更为重要。沉淀时间COD和BOD的去除方面,ICEAS工艺要略优于过短,水中悬浮物过高，影响出水水质:另外，系统要SBR工艺;而对于TN、TP和NH4+-N而言,ICEAS具有脱氮除磷功能，就必须保证系统中厌氧和好氧工艺的去除效果要比传统SBR好得多,去除率分别的交替进行，因为ICEAS在前期只有曝气阶段,没高出9.4%、6.7%和23.49%。通过以上数据分析可以有提供单独的厌氧阶段，所以在沉淀时间的确定上，看 出，同样的运行工艺和曝气量下,ICEAS具有更要相应的延长沉淀时间，使反应器中的污泥层能够好的出水效果,且其耐冲击负荷性强。出现缺氧和厌氧的时段，为反硝化和除磷菌的释磷5结论提供条件，实验表明,沉淀15min之后,污泥进入厌氧阶段。若沉淀时间太长，释磷菌释放的磷将穿过在预反应区曝气采用穿孔管曝气，并限制污泥层，重新回到污水中,降低除磷效果。DO≤0.5 mg/L。在主反应区, DO浓度应在曝气的Ih实验结果还表明经过20min的沉淀,就基本完后达到3.0mg/L,并一直保持到曝气结束。这样可以成了沉淀过程:沉淀30 min后,水中的ss浓度基本达到较好的脱氮除磷的效果。不再进一一步降低了，泥水界面变化也很小。在不同在沉淀阶段,反应器内既要进行泥水分离，又要的工况运行时，即使曝气时间不一样，重复上述试为反硝化提供厌氧环境,为了使反硝化进行较彻底，验，都得到了基本相同的结果。所以在沉淀30min沉淀时间定为Ih。为防止在沉淀阶段释磷菌释放的后，开始排泥,这主要是为了排除含磷高的污泥,达磷穿过污泥层,重新回到污水中，降低除磷效果,在.到除磷的目的。排泥在30min内结束。沉淀30min后开始排泥。鉴于以上考虑，最优沉淀时间定为1h。此时,泥ICEAS的运行周期为4.5h，其中曝气2.5 h,沉水已经完全分离，并且污泥层已经进入厌氧阶段,实淀1h,排水1h,沉淀30min后开始排泥，排泥0.5h现了好氧和厌氧的交替。结束。由于ICEAS反应器为连续进水，因此在排水时在试验确定的最优工况下采用实际污水进行试为了保证水质，不能瞬时排水,而是用滗水器将沉淀验，并与传统SBR工艺进行对比，结果表明ICEAS后的上清液一-层层较均匀地从ICEAS反应器内滗的处理效果要优于传统的SBR工艺。走，确保出水水质。排水时间为lh。参考文献: .4实际污水在最优工况的试验及效果[]国家环保局.水和废水监测分析方法(第三版)[M].北京:中国在上述试验得出的最优工况(曝气2.5h,沉淀环境科学出版社，1997.1h,排水1lh, 沉淀30min后开始排泥，排泥0.5h结[2] 郑兴灿. “九五”国家重点科技攻关成果给水和废水处理技术束)下，进行实际污水试验,并与传统SBR工艺进丛书:污水除磷脱氮技术[M].北京:中国建筑工业出版社，1998.行对比，经过多个周期的对比试验，结果表明,在OPTIMIZATION OF WORKING CONDITIONS FOR MUNICIPALSEWAGE TREATMENT BY ICEAS REACTORZhang Li-qiul2, Zhang Ke-fang', Li Shu-geng', Wu Xue-wei?(I.School of Environmental Science and Engineering, South China Universily 0/ Teechnology, Guangzhou 510641, China;2.School of Civil Engineering Guangehou University, Guangzhou, 510006 China;Abstract: The optimum working conditions of Intermittent Cycle Extended Aeration System (ICEAS) was studied in this paper. The optimum workingconditions were determined as follows: the aeration period was 2.5h; deposition time was 1h; drainage time was 1h. During aeration DO should be keptat 3mg/L. Sludge discharging time was 0.5h after deposition for 30min. The whole treating period was 4.5h. Under the working conditions, the organicsas well as nitrogen and phosphorus could be remnoved simultaneously by ICEAS reactor.Key words: ICEAS method; wastewater treatment; optimum working conditions