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Advances in Environmental Protection
环境保护前沿
, 2014, 4, 53-59
Published Online
D
ecember
2014 in
H
ans
.
http://www.hanspub.org/journal/
aep
http://dx.doi.org/10.12677/aep.2014.46B008
53
The Comparative Study
o
f Canteen
Wastewater Treatment Efficiency
w
ith M
BR
a
nd Biological Contact Oxidation Process
Jing Li, Tingting He,
Li Feng
, Liqiu
Zhang
*
Beijing Key Lab
for
Source
Control Technology of Water Pollution, Beijing Forestry University, Beijing
Email:
*
1264519042
@qq.com
Received
:
September 2014
Abstract
I
n this paper, the actual canteen wastewater
w as
t r e at ed
with
membrane bioreactor (MBR) and
biological contact oxidation (BCO), and the treatment efficiency of canteen wastewater
at different
hydraulic retention time (6
h, 8
h, 10
h) was
studied. The experi
mental results showed that
b
oth
kinds of the two
combined process
es
have
good purification efficiencies to canteen wastewater
.
The animal and plant oil concentrations
in the
effluent
of MBR and BCO process
were 16.4
mg/L
and
68 .9
m g/L
; t
he
re
moval rate
s
of animal and plant oil can reach
99.5% and
97.8%. The removal
rate
s
of COD were both above 90%,
and
the effluent COD concentration was
at
15.7
m g/L
and 21.3
mg/L
. There
wa
s no big difference in the removal of
NH
3
-
N in the two kinds of combined process,
and
the
NH
3
-N concentration in
the effluent
was
below 1
mg/L. The removal rate of
TP
was above
80%
and t
he TP concentration
in
the effluent
wa
s about 0.4
mg/L. The removal rate of
TN
wa
s not
ideal, only about 20%. In different HRT conditions, there
wa
s no
big difference
in
NH
3
-
N and TN
removal rate in the
two kinds of combined process, but the removal rate of
TP
in
high HRT condi-
tion
was unstable. Therefore, the more suitable HRT of MBR process and BCO process
wa
s dete
r-
mine
d at 6 h.
Keywords
Canteen
W as te w at e r
,
Membrane Bioreactor
, Biological Contact Oxidation, Hydraulic Retention
Time
膜生物反应器与生物接触氧化两种工艺处理食
堂废水效能对比研究
李
晶,赫婷婷,封
莉,张立秋
*
*
通讯作者。
膜生物反应器与生物接触氧化两种工艺处理食堂废水效能对比研究
54
北京林业大学,北京市水体污染源控制技术重点实验室,北京
Email:
*
1264519042
@qq.com
收稿日期:
2014
年
9
月
摘
要
本文以实际的食堂废水为处理对象,对比考察了在不同的水力停留时间
(6 h
、
8 h
、
10
h)
条件下,膜生
物反应器
(
MBR
)
和 生物 接触氧 化
(
BCO
)
两种工艺对食堂废水的净化效能。试验结果表明:两种工艺对食
堂
废水均有较好的净化效能,其中
MBR
工艺出水和
BC O
工艺出水中动植物油浓度最低为
16.4
mg/L
和
68.9
mg/L
,动植物油的去除率分别可达
99.5
和
%97.8%
;
COD
的去除率均在
90%
以上,其出水
COD
浓
度最低为
15.7
mg/L
和
21.3
mg/L
;两种工艺对
NH
3
-N
的去除率差异不大,出水
NH
3
-N
浓度在
1
mg/L
以下;
TP
去除率均在
80%
以上,出水
TP
浓度在
0.4
mg/L
左右。
TN
的去除率不够理想,仅为
20%
左右。在不同
的
HRT
下,两种组合工艺对
NH
3
-N
和
TN
的去除率差异不大,而
TP
在高
HRT
条件下的去除率不稳定,因此
确定
MBR
和
BCO
两种工艺较为适宜的
HRT
为
6 h
。
关键词
食堂废水,膜生物反应器
,
生物接触氧化
,
水力停留时间
1.
引言
食堂废水具有
COD
浓度高、动植物油含量大、水质水量存在较大波动的特点
[1]
。目前,常采用混
凝沉淀与生物处理相结合的方法对食堂废水进行处理
[1] -[3]
。膜生物反应器
(MBR)
是将微滤或超滤膜组件
作为分离手段与传统生物处理过程相结合,具有悬浮物和有机物去除效率高、占地面积小、出水水质好
等优点
[4]
。生物接触氧化法
(BCO
)
兼有活性污泥法和生物膜法的优点,同时还具有维护管理方便、占地
面积小、不需要污泥回流、不产生污泥膨胀、处理效果稳定、运转灵活等特点,因而自
20
世纪
70
年代
以来得到了广泛应用
[5] [
6]
。本文拟将采用
MBR
和
BCO
两种工艺来处理食堂废水,重点考察在不同水
力停留时间
(HRT)
条件下两种工艺的除污染效能。
2.
试验材料与方法
2.1.
试验装置
MBR
和
BCO
两套反应器系统的工艺流程如图
1
所示,由贮水槽,蠕动泵,空气泵,活性污泥反应
器、
MBR
反应器和
BCO
反应器组成。
MBR
反应器尺寸为
10 × 25 ×
50
cm
,通过蠕动泵向反应器进水,
蠕动泵的起停由反应器内的液位控制器控制,反应器的有效容积为
7.5 L
左右
;采用
聚偏氟乙烯
(PVDF)
中空纤维膜,膜孔径
0.1 μm
,膜表面积约为
0.2 m
2
;空气由气泵送入反应器
底部
。
BCO
反应器尺寸为
10
× 25 × 50
cm
,通过蠕动泵向反应器进水,反应器的有效容积约为
8.2 L
左右;反应器中安装组合填料,
填料由塑料圆片和涤纶丝组成,直径
150
mm
,间 距
80
mm
,填充比为
5:3
;空气由气泵送入反应器底部。
2.2.
废水来源、性质及预处理
实验所用废水取自北京林业大学第二食堂,废水中含有大量油脂和悬浮物,经过滤网过滤后倒入贮
水桶静置,
2 h
后去除表面油脂和悬浮物。为了进一步去除废水中的油脂和悬浮物,避免
MBR
反应器和
膜生物反应器与生物接触氧化两种工艺处理食堂废水效能对比研究
55
BCO
反应器因负荷过大,将贮水桶中的废水首先泵入至一活性污泥反应器,进行
4 h
曝气预处理。原水
及活性污泥曝气预处理后水质指标如表
1
。
2.3.
污泥接种及驯化
本实验所用污泥取自北京市某城市污水处理厂,分别取
5 L
加入到活性污泥反应器、
MBR
反应器和
BCO
反应器,另取经过稀释
2
倍的食堂废水
10
L
加入到活性污泥反应器,曝气
6 h
后静置
1 h
,将上层
清液倒入贮水桶。贮水桶中上清液通过蠕动泵加入到
MBR
反应器和
BCO
反应器,控制水力停留时间为
12
h
。如此驯化一周后,出水水质稳定,反应器中污泥生长状况良好,即进入正常实验阶段。试验过程
中,分别考察了在
HRT
为
10
h
、
8 h
、
6 h
条件下,两套反应器的除污染效果。
2.4.
水质分析方法
COD
:重铬酸钾法;
NH
3
-N
:纳氏试剂分光光度法;
TN
:碱性过硫酸钾酸化
-
紫外分光光度法;
TP
:
过硫酸钾消解,抗坏血酸、钼酸铵分光光度法
[7]
。油含量:红外分光光度法。
3.
结果与讨论
3.1.
MBR
和
BCO
反应器系统除油效果
在不同
HRT
条件下,
MBR
和
BCO
反应器系统除油效果如图
2
所示。
可以看出,
MBR
和
BCO
反应器系统对废水中的动植物油均有较好的去除效果,
MBR
反应器系统对
动植物油的去除率可以达到
99%
以上,出水中动植物油浓度最低为
16.4
mg/L
;
BCO
反应器系统对动植
物油去除率可以达到
97%
以上,其出水动植物油浓度最低为
68.9
mg/L
;
MBR
反应器系统对动植物油的
去除效果要好于
BCO
反应器系统。分析原因为:
MBR
反应器系统中的膜组件对动植物油有一定的截留
Figure 1 .
The flow chart of the experiment al device
图
1.
实验装置流程图
Table 1
.
The water quality index
o f r
a w wat e r
and activated sludge reactor efflu ent
表
1.
原水及活性污泥曝气预处理后水质指标
测定项目
COD
总磷
总氮
氨氮
含油量
原水
800
~
1000
mg/L
3
mg/L
左右
10~
20
mg/L
5~
10
mg/L
3000
mg/L
左右
活性污泥曝气预处理后废水
600
mg/L
以下
3
mg/L
左右
13
mg/L
左右
2
mg/L
以下
200
mg/L
以下
膜生物反应器与生物接触氧化两种工艺处理食堂废水效能对比研究
56
作用。在不同的
HRT
条件下,两套反应器系统对动植物油的去除率差异不大,说明
HRT
的变化并不会
对动植物油的去除产生明显影响。
3.2.
MBR
和
BCO
反应器系统对
COD
的去除效果
在不同
HRT
条件下,
MBR
和
BCO
反应器系统对
COD
去除情况如图
3
所示。
可以看出,原水
COD
浓度在
800
~1000
mg/L
之间变化,经过
MBR
和
BCO
反应器系统处理后,出
水
COD
浓度均在
100
mg/L
以下,
MBR
和
BCO
反应器系统对
COD
的去除率均在
90%
以上,其中
MBR
反应器系统对
COD
的去除效果略好于
BCO
反应器系统,其出水
COD
浓度最低为
15.7
mg/ L
,去除率最
高可达到
99.5%
。在不同的
HRT
条件下,两套反应器系统对
COD
的去除率也是差异不大,说明
HRT
为
6 h
时,已能将可生物降解的有机物去除完全,继续延长
HRT
也不对
COD
的去除率有更大作用。
3.3.
MBR
和
BCO
反应器系统对
NH
3
-N
的去除效果
在不同
HRT
条件下,
MBR
和
BCO
反应器系统对
NH
3
-N
的去除效果如图
4
所示。
Figure
2
.
R
emoval e
ffect on animal and plant oil of two sets of
reactor system
图
2.
两套反应器系统对动植物油的去除效果
Figure 3.
Removal effect on
COD
of two sets of reactor system
图
3.
两套反应器系统对
COD
去除效果
膜生物反应器与生物接触氧化两种工艺处理食堂废水效能对比研究
57
在实验开始阶段,由于硝化细菌世代时间长且原水
NH
3
-N
浓度波动较大,因此
NH
3
-N
去除率存在较
大波动,说明在实验开始阶段硝化细菌并没有占到优势。随着反应器系统运行时间的延长,硝化细菌数
量逐渐增加,
NH
3
-N
去除率逐渐提高。当反应器系统运行稳定后,两种反应器系统对
NH
3
-N
的去除率均
在
80%~90%
,出水
NH
3
-N
浓度均在
1
mg/L
以下,两者之间差别不大。当
HRT
由
8 h
下降到
6 h
时,两
反应器系统对
NH
3
-N
去除率略有下降,说明
HRT
对两反应器系统对
NH
3
-N
去除率存在一定影响。
3.4.
MBR
和
BCO
反应器系统对
TN
的去除效果
在不同
HRT
条件下,
MBR
和
BCO
反应器系统对
TN
的去除效果如图
5
所示。
污水中有机氮和氨态氮转化为硝酸盐氮,然后在厌氧的条件下,在反硝化细菌的作用下,硝酸盐氮
转化为氮气,从而实现了氮的去除
[8]
,但本实验所有反应阶段均为好氧反应阶段,缺少厌氧反应阶段,
因此在反应器系统运行稳定以后,
MBR
和
BCO
反应器系统
TN
的去除率仅在
20%
左右,两者之间差别
不大。在实验开始阶段,由于活性污泥的吸附作用,两反应器系统对
TN
的去除率还可以达到
60%
,但
随着运行时间的延长,活性污泥的吸附作用越来越弱,两反应器系统对
TN
的去除率逐渐降低。
HRT
对
TN
的去除率无明显影响。
Figure 4.
Removal effect on NH
3
-N of two sets of reactor system
图
4.
两套反应器系统对和
NH
3
-N
去除效果
Figure 5.
Removal effect on
TN
of two sets of reactor system
图
5.
两套反应器系统对
TN
的去除效果
膜生物反应器与生物接触氧化两种工艺处理食堂废水效能对比研究
58
Figure
6.
Removal effect on
TP
of two sets of reacto r system
图
6.
两套反应器系统对
TP
的去除效果
3.5.
MBR
和
BCO
反应器系统对
TP
的去除效果
在不同
HRT
条件下,
MBR
和
BCO
反应器系统对
TP
的去除效果如图
6
所示。
在好氧的条件下,聚磷菌分解细胞内的
PHB
而产生能量,供其过剩摄磷,从而使磷以细胞的形式被
去除
[8]
。在实验开始阶段,原水
TP
浓度较大,为
2.5~3
mg/L
,
MBR
和
BCO
反应器系统出水
TP
浓度较
高,波动较大,但总体呈现逐渐下降趋势;随着反应器系统运行时间的延长,聚磷菌逐渐占优,两反应
器系统出水
TP
浓度逐渐稳定在
0.5
mg/L
以下,去除率可以达到
80%
以上,两反应器系统之间无明显差
别。当反应器系统运行较长时间后,
MBR
反应器系统污泥浓度过高,导致部分被聚磷菌吸收的磷又重新
释放,因此在
HRT
为
6 h
时,
MBR
反应器系统对
TP
去除率明显降低,再排出部分污泥后,
MBR
反应
器系统对
TP
去除率归于正常。随着
HRT
逐渐降低,两反应器系统对
TP
去除率略有增加,说明较短的
HRT
有利于
TP
的去除。
4.
结论
经过对
6 h
、
8 h
和
10 h
三个
HRT
的实验研究,最终确定最适的
HRT
为
6 h
,在 该
HRT
条件下
MBR
反应器系统和
BCO
反应器系统出水动植物油浓度在
90
mg/L
以下,
COD
浓度在
50
mg/L
左右,
NH
3
-N
浓度在
1
mg/L
以下,
TN
浓度为
10
mg/L
左右,
TP
浓度在
0.5
mg/L
以下;对动植物油的去除率在
97%
以
上 ,对
COD
的去除率可以达到
95%
,对
NH
3
-N
的去除率也有
70%~80%
,对
TN
的去除率仅能达到
20%
,
而对
TP
的去除率也可以达到
80%
。
MBR
反应器系统对
COD
和动植物油的去除效果好于
BCO
反应器系
统,对
NH
3
-N
、
TN
和
TP
的去除效果与
BCO
反应器系统差异不大。
基金项目
国家水体污染控制与治理科技重大专项资助项目
(2014ZX07305003)
。
参考文献
(References)
[1]
张秀娟
,
苏永渤
,
张郁明
(
1999
)
餐饮废水处理方法研究
.
工业用水与废水
,
4
, 23-
25.
[2]
于金莲
,
高运川
(1998)
餐饮废水的混凝处理研究
.
上海师范大学学报
(
自然科学版
),
3
, 76-
80.
[3]
范立梅
(2000)
餐饮废水生物处理试验
.
环境污染与防治
,
2
, 18-20.
[4]
黄霞
,
汪诚文
,
钱易
(
1998
)
膜
——
活性污泥法组合污水处理工艺的试验研究
.
给水排水
,
7
, 23-27.
膜生物反应器与生物接触氧化两种工艺处理食堂废水效能对比研究
59
[5]
Kargi
, F
. and
Uyg ur
,
A.
(2005)
Improved nutrient removal from saline
waste
water i n an SBR by
Halobacter
supple-
mented activated sludge.
Envi ron En g Sci
,
22
,
170
-176.
[6]
Panswad, T
. and
An a n
, C. (
1999
)
Impact of
h
igh
chloride wastewater
o n an
anaerobic/a
noxic
/aerobic process
with and
without inoculation of chloride acclimated seeds.
Water Res
,
33
,
1165
-1172.
[7]
国家环境环保局
(2002)
水和废水监测分析方法
.
中国环境科学出版社
,
北京
.
[8]
崔志新
(2004) SBR
工艺同步脱氮除磷的试验研究
.
吉林大学
, 3-5.