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处理地下工程废水集成装置设计与效果研究

时间:2020-09-27    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大


处理地下工程废水集成装置设计与效果研究
梁峙1,梁骁2,肖扬1,孙晓虎3
(1.徐州工程学院 环境工程学院,徐州 221018;
2.上海财经大学 经济学院,上海 200433;3.徐州市城区水资源管理处,徐州 221018)
:
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器中
.
:
过程较缓慢,磷在水解酸化和产酸阶段滞留时间较长
,
.
成装置中回流液氨态氮含量变化均呈上升趋势,到试验后期 NH
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段和工
程三
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4 含
1
8
.
关键词:高效处理;集
;
;污
中图分类号:X523
文献标志码:A
文章编号:2095 3550(2018)04 0030 03
Designandeffectstudyofintegrateddevicefor
treatmentofwastewaterfromundergroundengineering
LIANGZhi1,LIANGXiao2,XIAOYang1,SUNXiaohu3
(1.SchoolofEnvironmentalEngineering,XuzhouInstituteofTechnology,Xuzhou,Jiangsu
22101
8,Chin
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200433,
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Abstract:Basedonthe
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收稿日期:2018 09 02
基金项目:
住建部科学技术计划项目 (2017
灢K7灢0
04)
;
江苏
厅科技计划项目 (2015灢
K6灢
018
);
州市科
计划项目 (
KC15SM0
32)
作者简介:梁峙,男,广东中
山人,教
授,博士,研究方向为地
下污水治理.
E mail:xuzhouliangzhi@163.com
当前,我国经济发展的势头越来越迅猛,城市化
和工业化进程在经济上行的大趋势下也在不断加速.
但在转型发展的过渡阶段,人们往往过分注重经济发
展的速度,不惜以牺牲生态环境为代价来换取 GDP
的提升,从而导致我国的生态环境受到了
程度的
破坏,这无疑影响了经济发展的质量要求
[
1灢2
].
尤其是近几年来
,
,产
.
乏环
,
,
水的
[
3].
,地
工第4期
梁峙,等:处理地下工程废水集成装置设计与效果研究
3
1
程废水往往不经处理就随意排放,这不仅污染了土
壤、河流,影响了人们的生活用水质量,更会污染空
气质量.这些负面影响时刻威胁着生态环
,也大
大阻碍了城市化、工业化建设的优质发展
[4]
.
1 试验装置设计
1.1 高效处理地下工程废水集成装置设计依据
为了解决上述技术问题,满足高效处理地下工
程废水的要求,达到废水处理由兼性氧降解到完全
厌氧降解的目的,试验设计了高效处理地下工程废
水集成装置,该装置包括了回流液水平回灌厌氧生
物反应器、喷淋装置、护栏、数据采样管、缓冲层、回
流液收集管、回流液收集池、回流液回流泵、回流液
水平回流管、气体排放口、支架、中控器.在整个装
置中,回流液水平回灌厌氧生物反应器固定在支架
上方,其正上方设有气体排放口,气体排放口上部
一侧与装有设备清洗水的装置连接,其正下方设有
回流液收集管,回流 液 收 集 管 与 回 流 液 收 集 池 连
接,其外部一侧设有回流液水平回流管,回流液水
平回流管将其与回流液收集池连接;喷淋装置和护
栏均设在回流液水平回灌厌氧生物反应器上部,缓
冲层设在回流液水平回灌厌氧生物反应器内部,数
据采样管从外侧插入回流液水平回灌厌氧生物反
应器内,如图1所示.
图1 高效处理地下工程废水集成装置效果
Fig.1 De
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1.2 高效处理地下工程废水集成装置工作过程
回流液水平回灌厌氧生物反应器内的地下工
程废水在反应器内部加热装置的作用下进行降解,
经过长时间降解后,废 水 中 产 生 回 流 液 和 甲 烷 气
体,产生的回流液从反应器底部的回流液收集管排
入回流液收集池中,产生的甲烷气体从反应器上方
的气体排放口排出;排入回流液收集池中的液体在
回流液回流泵的作用下,从回流液水平回流管再次
进入反应器中,并经过喷淋装置和缓冲层的作用均
匀地喷洒在反应器内部的微生物附着球上,微生物
附着球内的微生物对回流液进行再次降解,降解后
,并
液水
,如
行;在此过程中,工作人员通过数据采样管对不同
时期的回流液采样分析;反应器工作结束后,通过
设备清洗装置对反应器进行清洁.
1.3 分析方法
1)pH 的 测
方 法:采 用 玻 璃 电 极 法 (CJ/
T3018.10—199
9)
.
2)挥发组分测定与分析方法:采用绝氧燃烧法
(CJ/T96—1999),将样品在 绝 氧 燃 烧 炉 中 高 温 灼
烧,对其碳化粉末进行研磨,测定其组成成分.
3)温度的测定方法:采用 CON—510 型便携
式温度与电导率测定仪[5].
4)总固体量的测定方法:将样品溶液先全部蒸
干,再进行烘干至恒重记得到总固体量[6].
5)耗氧量的测定方法:利用重铬酸钾法将重铬
酸钾置于强酸性溶液中进行氧化,氧化还原后残余
的重铬酸钾用试亚铁灵和硫酸亚铁前溶液进行重
新还原,计算出耗氧量[7].
6)氨氮的测定方法:在碱性溶液中,氨与碘化
汞和碘化钾产生反应,其生成物的吸收波长较宽,
因此,本研究采用纳
试 剂 光 度 法 对 氨 氮 进 行 监
测,达到的效果最好
[8
].
7) BOD 的 测 定 方 法: 采 用 稀 释 法
(CJ/T3018.11—1999),将样品置于BOD培养箱
,连
续培养5d,分别测定培养前后好氧量的变化值
[9]
.
2 试验结果与讨论
2.1 试验污水成分分析
试验可生物降解污水中元素组分 C、H、O、N
的 比 例 分 别 为 42.918%、0.465%、53.721%、
2.876%,可 生 物 降 解 污 水 化 学 式 为
C
27.7
H
3.7
O
26
N1.666,元素比例为 C梄N=15.2梄1
[10]
.可
污水中各有机组分的化学式及 COD值见表1.
表1 可生物降解污水中各有机组分的化学式及 COD值
Tab.1 Ch
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工程标段
化学式
COD/
(mg·L-1)
Pcod/
(mg·L-1)
一标段前段 C26.6H3.7O23N1.6S0.4
617.7
43.3
一标段后段 C41.6H4.7O39N0.6S0.4
661.1
46.6
二标段前段 C61.6H8.7O11.3N7.6S0.4
196.6
13.7
二标段后段 C41.6H4.7O45.3N0.6S0.4
597.7
42.2
三标段 C38.6H3.5O35N1.4S0.4
716.6
55.53
2
江 苏 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
第18卷
从试验可生物降解污水中元素的组成及表 2
可知,试验中可生物降解部分的工程标段化学式为
C26.6H3.7O23N1.6S0.4,各元素组成成分与各工程标
段相似.一般认为用厌氧方式处理的工程标段其产
生的甲烷中的 C、N 比最佳为12~16;碳氮比过小,
过剩的氮将变成抑制甲烷菌活性的游离氨,从上述
表中 的 化 学 结 构 式 计 算 得 出 生 物 降 解 物 质 其
C梄N=15.2,工程标段成分表明,试验样本适合于
厌氧生物反应器处理试验,试验过程对于对工程标
段的生物处理具有代表性. 2
.2 集成装置回流液中TP变化趋势分析
试验采用江苏某市地下工程的工程一标段、工
程二标段、工程三标段,以三个工程标段的地下工
程废水组分别为对象,研究三个工程标段地下工程
废水中的 TP在集成装置中器的变化情况,并对 TP
变化趋势进行统计分析,如图2所示.
图2 集成装置中回流液总磷含量变化趋势
Fig.2 Tren
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图2中表示3个工程标段在试验期间产生的
回流液总磷含量变化趋势.研究表明,在水解酸化
和产酸阶段溶液中的有机酸被大量的释放出来,使
pH 值明显降低,此时回流液中残余
机酸
重新稀释降解,扩散到回流液中.随着
的到来,回流液中有机酸被产甲烷菌大量的分解消
耗,回流液的酸碱性开始发生转变,pH 值
高,阻碍了磷的降解,导致大量的磷被
淀.由于工程一标段 集 成 装 置 废 水 降 解 过 程 较 缓
慢,磷在水解酸化和产酸阶段滞留时间较长,因此
磷含量比工程二标段集成装置和工程三标段集成
装置高,时间持续较长.
2.3 集成装置回流液中 NH3 N变化趋势分析
试验以3个工程标段的地下工程废水组分别
为研究样本,研究废水在集成装置中 NH3 N 变化
情况,并进行变化趋势分析,如图3所示.
图3中表示3个工程标段在试验期间产生的
回流液氨态氮含量变化趋势.研究分析得出,在降
解过 程 中 氮 经 过 微 生 物 的 作 用 氨 化 释 放 出 氨,
NH3 N 被具有硝化作用的细菌氧化成硝酸盐,最
后通过假单胞菌属、微球菌和微生物还原生成气态
氮.但是本试验设计的集成装置均为厌氧环境,抑
制了硝化细菌的活性,导致只有少部分氮被分解成
气体,其他的 NH3 N 还滞留在回流液中无法进行
反应,因此,随着试验的进行回流液中的 NH3 N
的含量逐渐增加,到试验后期 NH3 N 含量基本维
持在1100mg/L左右.
图3 集成装置中回流液氨态氮含量变化趋势
Fig.3 Chan
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2.4 集成装置回流液中 CH4 浓度的变化趋势
试验以3个工程标段的地下工程废水组分别
为研究样本,研究废水在集成装置中 CH4 浓度变
化情况,并进行变化趋势分析,如图4所示.
图4 集成装置中回流液甲烷含量变化趋势
Fig.4 Ch
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图4中所示为三个工程标段地下工程废水在
试验过程中 CH4 浓度的变化情况.由图分析可知,
工程一标段集成装置内 CH4 含量在整个试验过程
中浓度较低,均小于7%,且在第22周时进入产甲
烷阶段,CH4 含量为 5%;工程二标段集成装置内
CH
4含
1
0
达到
8
.3
%
,
示正
式进
,
20
23.5%,之后缓慢下降维持在20%左右,此阶段为
稳定产甲烷阶段;工程三标段集成装置内
CH4
变化状态与工程二标段集成装置变化状态相
,
均第4期
梁峙,等:处理地下工程废水集成装置设计与效果研究
3
3
在第10周上升最快,进入产甲烷阶段,在第20周
时 CH4含量最大为19.3%,且维持在18%左右.由
分析可知工程二标段集成装置和工程三标段集成
装置进入产甲烷时间比工程一标段集成装置早12
周左右,且其浓度也比工程一标段高,另外在废水
降解消耗的时间、产气阶段、产气量相对于传统废
水集成装置均较高,效果较明显,产生此种现象的
原因主要包括:废水的组分特征、集成装置内温度、
pH
.
2
.5
S
S浓度分析
试验以3个工程标段的地下工程废水组分别
为研究样本,研究废水在集成装置中 SS浓度变化
情况,并进行变化分析,如图5所示.
图5 集成装置中回流液悬浮物变化趋势
Fig.5 Variationtrendofrefluxsuspension
inintegratedunit
图5中所 示 为 3 个 工 程 标 段 地 下 工 程 废 水
在集成装置中 SS浓度变化情况.试验初期,工程
二标段集成 装 置 和 工 程 三 标 段 集 成 装 置 大 量 的
悬浮物被覆盖层和上层垃圾过滤或吸附,使回流
液中的 SS含 量 逐 渐 降 低;而 工 程 一 标 段 集 成 装
置废水在产酸阶段持续时间较长,废水中易酸化
的有机物 会 随 着 回 流 液 的 排 出 而 流 失,导 致 SS
浓度一直处于较高状态.
3 结论
1)3个工程标段中,工程一标段地下工程废水
中的总磷含量在第4周之后始终大于工程二标段、工
程三标段地下工程废水中的总磷含量.工程二标段和
工程三标段的总磷含量均在第10周出现大幅下降趋
势,且两者总磷含量在第16周以后趋于相似.
2)3个工程标段地下工程废水中氨态氮含量
整体呈上升趋势.在试验初期,工程二标段和工程
三标段地下工程废水中的氨态氮含量基本一致,工
程一标段则略高于前两者,但由于工程一标段的地
下工程废水没有采用回流液的回流技术,在第4周
以后氨态氮的含量明显小于另外两个工程标段.
3)工程一标段集成装置内 CH4含量在3个工
程标段中浓度较低;工程二标段集成装置内 CH4含
量在第20周时浓度达到最大值,之后缓慢下降维
持在20%左右;工程三标段集成装置内CH4含量变
化状态与工程二标段集成装置变化状态相似,在第
18周时 CH4含量达到最大值.
4)工 程 一 标 段 集 成 装 置 内 悬 浮 物 浓 度 在 第
18~24周之间出现急剧下降和上升,波动较大且浓
度一直较高;工程二标段集成装置和工程三标段集
成装置内悬浮物浓度则整体处于下降趋势,但工程
二标段在第18周有一次回升.
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(责任编辑:梁赛平)

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