好氧处理乳品废水的序批式反应器系统翻译

1、好氧处理乳品废水的序批式反应器系统李秀金 章瑞红摘要：单级和双级序批式反应器（SBR）系统的已被应用在处理乳品废水。单级SBR系统通过用1、2、3天三个水力停留时间（HRTs）进水的化学需氧量（COD）为10,000 mg / L和1、2、3、4天四个水力停留时间内进水的化学需氧量为20000mg / L进行了测试。 1天水力停留时间内已成功处理COD为10000毫克/升的废水，COD和固体物的去除率分别为80.2和63.4，挥发性固体为66.2，总凯氏氮为75，总氮去除率为38.3。如果废水的不需要完全的氨氧化，那么为期两天的停留时间，相信也能成功处理COD为20000毫克/升的乳品废水。然

2、而，4天的停留时间需要实现全面氨氧化。一个双级SBR系统由一个SBR和完整的SBR法混合生物膜反应器组成的，能完整实现碳氨氧化，去除固体和脱氮能力，比单级系统要少用三分之一的停留时间。关键词：好氧，乳制品，废水，序批式反应器1引言目前乳品废水的处理主要是通过土地，很少或没有使用Califor在美国NIA的预处理中的应用。由于越来越多的普通公众对潜在的动物废物对环境质量造成不良影响和最近环境法规中气体排放的控制和营养管理，牛奶生产者已越来越重视废水处理。序批式反应器（SBR）是一种使用好氧细菌来去除废水中的有机碳和总氮的微生物反应堆。如果设计和操作得当，它可能成为一种处理动物气废气，去除废水中悬

3、浮物和含氮有机物的有效方法。SBR工艺相对去大型动物废水系统来说更适合处理小型的动物废水。这是一个时间导向系统及以上五个阶段反复循环运作 - 填写，反应，沉淀，调迁，闲置。控制性能的主要因素包括有机负荷率，水力停留时间（HRT），固体停留时间（SRT），溶解氧（DO），以及诸如化学需氧量（COD）等进水特性，固体含量和碳对氮比（C / N）等等这些参数。依据对这些控制因素的不同，SBR法可设计有一个或多个功能系统函数：碳氧化，硝化，反硝化1， 2。碳的氧化和脱硝工作，由异养细菌和硝化通过自动营养菌。SBR工艺已成功用于城市生活污水和工业废水，处理效果极佳，废水处理质量很高。SBR工艺适合于小型

4、社区的废水处理。SBR是一种农业文化应用相对较新的技术。关于动物废弃水处理SBR法以前的研究主要是集中在猪场废水处理。一些研究人员报道了SBR法在动物废水处理中的处理效果，进水的COD和SS的含量范围分别为1,614-2,826毫克/升和175-3,824毫克/升。水力停留时间在22-30小时内就能得到好的处理效果。 研究与处理约4（TS）的总固体含量的屠宰场废水处理SBR工艺。进水COD，氨氮，总凯氏氮（TKN）分别高达31175毫克/升，1265毫克/升，和2580毫克/升。他们的研究结果表明，在停留时间为6至9天内，COD去除率为97以上，氨氮为99和TKN去除率为93。 研究中心通过调

5、查得知COD为919-1,330毫克/升和NH3 - N为15-37毫克/ L的乳品废水可以在停留时间为20小时的情况下得到很好地处理。关于对猪粪便及其他类型的污水处理SBR工艺上的研究结果为我们提供了有价值的参考然而，由于乳品废水不同于其他废水的不同特征，研究需要重新设计不同的SBR工艺来处理乳品废水。本研究的目的是探讨在乳品废水处理SBR工艺中，水力停留时间，污泥龄，有机负荷率的影响，开发设计SBR系统级配置。2材料与方法2.1牛粪收集和制备 牛粪是在加利福尼亚大学戴维斯分校的乳制品研究农村收集的。由于径流的饲养场尿液，粪便的收集，主要是粪便和含有氨氮的含量相对较低。粪便是用与44和22毫

6、米的筛子进行两次筛选，去除大颗粒。筛选出的粪便立即被运到实验室，并储存在冰箱，温度控制在- 20C条。粪便的TS和COD分别为30000 - 40000毫克/升和35,000-50,000毫克/升。当需要时，存储的粪便被解冻，然后用自来水稀释以获得所需的COD浓度。由于比在奶牛场收集的粪便氨含量，添加尿素使氨氮增加100-125毫克/升到500-550毫克/升。制备50升放入冰箱安置在日常使用的第4C。2.2实验装置和操作 单级和双级处理系统进行了测试。单级SBR系统包括一SBR和一个串联固相沉淀池。最初的废水进行处理送入SBR进行处理，SBR池中包括污泥和液体，然后将是一个沉淀池，其中的污泥

7、从液体中分离出来，经重力作用沉降，液体进入污水排放系统。这两个阶段的系统包括一SBR法（第一级反应器），一固相沉淀池，以及一个完整的混合生物膜反应器（CMBR）（第二级反应器）串联。液体污水从固相集进入CMBR，进一步在CMBR处理达到完全硝化作用。 这两个阶段的SBR- CMBR系统如图所示。 1。每个系统是每12小时倒入和倒出一次，一天两次。所有的饲养和调迁用蠕动泵进行自动操作与数字时间控制器。期间每个SBR处理不同的操作周期为1-3分钟的时间进行填补，11小时和48分钟的反应，40分钟沉淀，调迁1-3分钟，10分钟闲置。该CMBR是作为一个完整的经营混合反应器，反应器中放置聚乙烯颗粒附着

8、生长。过轻的塑料颗粒密度（920公斤/立方米），并保持与流化床气流。每个球直径为10毫米，高10毫米，内外面的缸和纵向鳍交叉，提供一个大面积的细菌附着。该颗粒填充量总共占领的AP - 18液体体积近似在反应器31。 SBR和CMBR反应池都是是透明的丙烯酸制造的，总体积为6L，,高为51厘米，直径12厘米。在测试过程中，每个反应堆的体积为3L，每个反应堆用气流量控制在一个加压的空气流量。为了减小反应器中的水蒸发，空气中胡透过在15升进入罐中水反应器。均匀分布的空气通过气石散流器，接近停滞的反应器底部进入废水。出水COD的TS，氨氮和pH的每周变化均小于5。这些参数进行监测，每周两次。该CMBR

9、已全部适应稀释乳品废水约6个月，并正在与之前的SBR硝化细菌建立连接。混合液悬浮固体在CMBR中浓度约为10000毫克/升，这是来自悬浮生长和附着生长固体计算。2.3实验方案和系统性能评价 试验进行了两个阶段。第一阶段是学习进水特性，水力停留时间，以及相应的SRT和单级SBR系统加载速率的影响。第二阶段是评估一个双级SBR- CMBR系统的性能。然后比较了固体碳和氮的去除效率。 单级SBR系统中，三HRTs（1，2和第3天）进行了测试的废水COD为10000毫克/升的和四HRTs为废水COD为20000毫克/升（1，2，3和第4天）。对COD为10000毫克/升，三个停留时间相应的负荷率和污水

10、污泥龄的分别为10，5，和3.3克COD/升/天，8，12和15天。COD为20000毫克/升的废水，四个停留时间相应的负荷率和污水污泥龄的分别为20，10，6.7，5克COD/升/天，1.5，3，4和6天。随着两个阶段SBR系统，先用2天是作为系统水力停留时间，1日为第一阶段，1日作为第二阶段，然后是2.5天，2天为第一阶段和第二阶段为0.5天。气流速度为4升/分钟应用于所有运行，这是能够为SBR和CMBR添加溶解氧（DO）在3毫克/升以上。 该处理系统的性能是评估碳和固体物的去除率和氮转换效率方面。参数分析包括的TS，（VS）挥发性固体（VS），化学需氧量COD，SCOD（可溶性化学需氧量

11、），TKN，氨氮，亚硝酸根氮，硝态氮。两个版本的去除率和转换效率是用来解释碳和悬浮物的去除和氮氧化结果。一个效率，Eb是基于废水的总去除率（包括污水产生的污泥和液体），反映了单独反应系统的去除率。另一个效率，El，是基于液体污水的去除，即上清液，代表了生物过程和污泥分离过程的去除效率。对于单级SBR系统，总的污水是从的SBR污水和液体是从污水沉淀池固体倒出上清液。对于双级SBR- CMBR系统，总出水的污泥从沉淀池相结合，并最终从CMBR废水流出。以前的研究大多只报告去除液体流出（EL）的效率。其实，El不能反映一个系统去除废水中的各种成分系统的实际能力，因为这些成分中的一部分是从污泥中分离的

12、液体污水和污泥作为一个单独的流出部分。因此，Et需要用于以评估用于去除废水中各种成分的一个系统的实际能力2.4采样和分析方法 在每个反应堆达到稳定测试状态后，样品取自进水，混合液，总污水和液体反应器污水，每周三次（隔日）为化学需氧量，SCOD、TS，VS、氨氮，二氧化氮，氮，硝态氮，和TKN作分析。去除效率，El和Et，从进水，液体污水，污水总系统基础上计算数据。 对COD，SCOD、TS，VS、和TKN根据APHA标准方法测量。在这项研究中测得的COD为重铬酸钾化学需氧量。 pH值用Accumet酸度计（尔科技，匹兹堡，宾夕法尼亚州）测量。氨氮是用一个气敏电极和pH计测量的。在反应堆上的DO

13、浓度事用DO仪（美国YSI Mode158，费舍尔科学，匹兹堡，宾夕法尼亚州）监测的。的NO2 - N的分析使用哈希方法，使用DR/2000分光光度计比色法测量。NO3 - N的扩散使用导电性测量仪测量。3结果和讨论3.1单级SBR系统性能3.1.1碳和固体去除率进水COD为1万毫克/升的SBR系统性能数据见表1。 随着水力停留时间从1到3天的增加，COD，SCOD、TS依次变低，出水水质较好，研究室的设置，分两个阶段SBR CMBR对乳品废水处理中碳和固体物，椭圆形和液体出水水质条件，三个停留时间显着性差异系统。例如，COD和TS去除率El增长5.1和0.3，Et是5.7和2.0 ，当水力停

14、留时间为1至3天增加。因此，1天的停留时间是处理COD为10000毫克/升的乳品废水的最佳时间。在1天停留时间，从液体污水去除效率El为COD为80.2，TS 为63.4，和VS为66.2。这些清除是通过在SBR吃中的生物反应去除的。通过测量Et，COD为45.0，TS为21.4，VS为34.2。Et比El要低。经SBR处理后污泥分离及碳和悬浮物的去除率都能得到很大的去除。结果发现，好氧处理大大提高了悬浮物絮凝，污泥沉降性能良好，同时现高了固体碳去除效率。进水COD为20000毫克/升的SBR系统性能数据见表2。 第一个测试的事1天的停留时间。结果发现，这是不可能将SRT和污泥沉降性能控制在理

15、想水平。当HRT增加至2天，出水水质和去除率显着改善。然而，当HRT为进一步增加至3天，出水水质，化学需氧量和固体清除的变化并不s显著。因此，为期2天的停留时间是处理进水COD为20000毫克/升的乳品废水的最佳时间。在为期2天的停留时间，清除效率El中化学需氧量，SCOD、TS和VS 分别为85.7，67.1，71.0和70.6，Et分别为 35.9，67.1，22.8和25.6。为期4天的停留时间进行了测试实现完全的氨转换。由于氨在停留时间为2天和3天的时候不能完全转换，停留时间较长，需要完成所需的硝化作用。SBR中污水污泥含有4.1-5.9TS。较低COD（10,000毫克/升）的结果是

16、优于较高进水COD（20,000毫克/升）污泥沉降。3.1.2氮转化 进水COD为10000毫克/升的废睡在1 - 3天的停留时间内，总氮（TN）的去除率在22.2-23.6之间，并不明显。氨集合结果表明，氨氮挥发量只有2-3，氨的挥发损失，占TN损失约20，其余部分可能是由于其他含氮气体，如在硝化过程中形成的氮氧化物（NO和NO2），并在反硝化过程中形成氮气（N2）的排放。总废水中TKN去除为53.2-56.7，液体废水为75 - 78.8。该TKN去除主要是由于氨氧化。随着进水20000毫克/升的COD和1 - 4天HRTs，对TN的损失是18.2-20.5。在1天的停留时间，氨集合结果表

17、明，氨挥发对TN占16，这表明总氮损失大部分是由于氨的挥发。这发生在与SBR法硝化速率低。这些结果可能意味着氨挥发可能与硝化活性小，1天的停留时间硝化作用的发生是由于泥龄短1.5天。这与Prakasam和洛汉弗指出。因此，水力停留时间为2天增加到3天，以及相应的SRT是3天，4天。结果发现，在硝化能够维持在双方的SBR 停留时间在2日和3日的，总污水中清除的TN和TKN分别为19.5和44.0 - 47.4，液体污水中分别为为57.5-57.2和84.2 - 85.1。因此，如果完整的氨氧化是不是必需的，为期2天的停留时间能比较处理进水COD为20000毫克/升的乳品废水。 Shammas 研

18、究了硝化过程中的温度，pH值，生物量的相互作用，并得出结论，高效率的硝化要么只能用很长的停留时间或高固体浓度和温度升高的合并取得的。因此，HRT要进一步提高到4天，以获得完整的氨转化。结果发现，为期4天的停留时间，相应的6天的SRT，已经足以完整的氨转化，由零氨表示预先在污水（见表2）。因此，可以得出结论，如果完整的氨转换需要，为期4天的停留时间将用于处理540毫克/ L的NH3 - N的进水COD为20000毫克/升废水需要。3.2两级SBRCMBR系统性能如上所述，需要为期4天的停留时间，才能实现该图乳品废水中氨氮完全氧化。 研究表明，在好氧处理中，异养菌进行碳的氧化，而硝化细菌是由自养出

19、来。细菌两组有显着的生理，基板要求，代谢特点和生长动力学不同。在单级系统，包括碳氧化和硝化反应器进行一次。这两种细菌组内共存相同的物理和化学环境，这是自养或异养菌的最佳条件，并使其难以达到最佳碳氨转化。通常，在一个较长的水力停留时间为单级系统应用平衡增长缓慢的自养菌和硝化负责快速增长的碳氧化合细菌。但是，这是不经济的，如上所述。一个两阶段的系统能够独立的碳氧化和硝化过程，使每道工序在一个单独的进行重新实验。第一级反应器的目的主要是氧化和固体碳沉降的提高，以及提供适当的条件下硝化第二阶段的反应堆。因为碳被氧化可以通过快速增长的异养菌快，第一级反应器可以使用一个相对较短的水力停留时间。经过第一阶段

20、的SBR处理，固体沉降以及提高，污泥产生的液体分离，废水作为进水用于第二阶段的反应堆。污泥将大大提高系统的去除效率，减少TS成分的浓度，对于上述异养和自养细菌的特性，整体每两阶段的系统性能可以得到改善，总体停留时间减少，从下面提出的性能数据表明。这两个阶段的系统包括一SBR法作为第一阶段和第二阶段的一个CMBR。该CMBR被选为第二级反应器，相信通过提供一个长期的SRT硝化有利。该CMBR被用来处理从污水SBR法的液体。 SBR和CMBR首次操作在1天的停留时间，停留时间与系统被用于治疗化学需氧量10,000毫克/升和化学需氧量20000毫克/升进水，分别为2天。在CMBR 1天的停留时间被确

21、定为适当的级别，根据初步测试结果。两个阶段的系统的性能数据见表3和4。可以看出，液体出水水质和碳，固体和氮的去除率在2天的停留时间分两个阶段系统均在3天的停留时间都产生影响的比较，从单级SBR法的。这表明，在HRT的基础上，这两个阶段的系统将需要1 / 3低于单级系统反应器的体积，因此似乎更有利的经济性。此外，这两个阶段的系统允许废水中的氨氧化完全由零的NH3 - N的两阶段系统在为期2天的停留时间污水目前表示，与之相比，一期为70毫克/升氨氮污水在3天的停留时间。因为，伴随着20000毫克/升进水COD的氨挥发是在第一阶段的SBR法高，1天的停留时间，表两级SBR法，CMBR系统第一阶段：丁

22、苯橡胶第一阶段SBR法停留时间增加2天，而第二阶段CMBR HRT为下降至0.5天，2.5天的制度是停留时间。如前所示，在为期2天的停留时间，有部分的SBR小氨氨氧化和挥发。这两种系统都取得了圆满的氨氧化。同样，这两个阶段的系统中使用的约1 / 3少停留时间。因此，这两个阶段的系统，建议在单级系统，如果完整的氨氧化是脱与配，因为它的去除率和良好的经济学。由于硝化脱氮是极限过程，本研究更侧重于如何实现高硝化作用。反硝化作用可以被引入到一阶段或两阶段系统通过改变SBR和CMBR操作参数，但是这可能使系统操作更加复杂。反硝化的目的是要发生在一个蓄水池，所以在SBR和CMBR denitrifica化

23、过程并没有在此研究。由于蓄水池几乎在每一个奶牛场存在，这个选项可以使反硝化作用自然发生在贮藏期。4结论 进水特性，水力停留时间，SRT，加载速率，和反应堆的配置是影响SBR系统的处理效率的重要因素。在处理进水COD为1万毫克/升废水的乳品废水是， 3天的停留时间，单级SBR法去除效率COD为45.0-50.7，TS为21.4-23.4，VS为53.2-56.7，TKN 为34.2 - 38.0，总氮为22.2-23.6，总污水去除率COD为80.2-85.3，TS为63.4-63.7，VS为66.2-72.6，TKN为75-78.8，总氮为38.3-39.2。在三个停留时间内，对COD，固体和

24、氮的去除率并没有显著差异。因此，1天的停留时间是处理进水COD为10000毫克/升乳品废水的最佳时间。当处理进水COD为20000毫克/升的乳品废水时，1天水力停留时间，并不能达到预期的处理效果，这是由快速堆积的固体物质和污泥冲洗引起的。 2天的停留时间被认为是在对COD，固体去除方面，效果较好，然而，如果需要使用完整的氨氧化-，需要4天的停留时间，。结果发现，氮氨挥发物损是一小部分损失，占总氮（2-3），然而，大量的氨（高达16总氮）是通过氨挥发损失，有可能是氨挥发和硝化活性，如pH值，负责任的几个因素。氨挥发和硝化过程之间的关系有待进一步研究。 一个由CMBR 和SBR法组成的两级系统与单

25、级SBR系统相比，两级SBR系统在实现完全氨氧化和处理相当或更高COD，固体和脱氮能力的相同的情况下比单级SBR系统使用至少1 / 3少停留时间。看来，这两级SBR系统具有更有利的经济性。 参考文献1. Hanaki K, Wantawin C, Ohgaki S (1990) Nitrication at low levelof dissolved oxygen with and without organic loading in a suspended-growth reactor. Water Res 12:2973022. Hisset RE, Deans A, Evans MR (

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