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标准解读|水处理用悬浮载体填料行业标准解读与投加量设计探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-08-30  来源:北极星网  作者:本站  浏览次数:85

  通过对行业标准《水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料》(CJ/T 461—2014)的解读,分析了悬浮载体材质、形状选择、投加量设计、选型依据,阐述了有效比表面积的涵义及鉴别方法。悬浮载体应选用空心柱状的纯HDPE材质。投加量以表面负荷为设计依据,其参数受温度、DO、有机负荷、基质出水浓度、pH值等影响。以悬浮载体填充率作为设计及选型合理性依据,保证流化及载体进一步扩容空间。有效比表面积可参考行业标准CJ/T 461—2014计算方法及图样样例确定。工程实践中,多以有效表面积作为购置指标,并换算成体积或质量验收。

  作者简介:吴迪(1985-),男,黑龙江伊春人,博士,高级工程师,主要从事水环境恢复理论与技术研究、自养脱氮及MBBR工艺研发等工作。

  移动床生物膜工艺(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR)起源于20世纪90年代的挪威,至今已发展近30年,在国内外得到广泛应用。国内自2008年在无锡芦村成功实施一级A升级改造以来,已完成超过80项工程项目,累计处理水量超过700×104 m3/d,并在解决低温、高盐、强冲击等方面表现出极大的优势和稳定性,应用于市政污水、工业废水等领域。随着MBBR的推广,关于悬浮载体标准及工艺设计问题被广泛讨论。2015年,住建部牵头,由国家城市给水排水工程技术研究中心起草的《水处理用高密度聚乙烯悬浮载体填料》(CJ/T 461—2014)(以下简称《行业标准》)正式实施,为规范悬浮载体参数及设计提供了重要依据。在解读《行业标准》相关概念及意义的基础上,结合工程实践讨论MBBR设计依据,为工程实施提供技术支持。

  1悬浮载体材质及设计

  《行业标准》中,界定了适用范围为高密度聚乙烯(HDPE)悬浮载体,并未将PP、PS、ABS、PVDF、PVC等其他材质纳入。对比各系列材质,需综合考虑材料密度、耐老化性、耐候性、热塑精密性、抗压、压缩回弹、耐磨性等。MBBR为实现低能耗运行,载体挂膜后的密度应与水的密度接近;考虑水处理系统整体寿命,一般要求载体寿命应在15年以上;同时要考虑运行环境变化、加工等情况。纯料HDPE在各项指标中均能满足使用要求,成为首选。同时,《行业标准》中明确要求,材料应选用HDPE纯料,不添加炭黑或其他染料,使用加工过程中的回用料不超过5%,均是综合考虑载体性能和寿命。工程实践中,纯HDPE载体应用已超过25年,国内最早的无锡芦村项目运行近9年,载体性状均良好。虽然对已有材质进行改性或成分改良、使用添加剂等方式,可在上述因素中的某一方面有所改善,但并没有试验数据表明能同时满足各方面要求,关于悬浮载体材质方面的研究,有待进一步深化。

  对悬浮载体的设计,一方面要考虑尽可能使有效比表面积大,提高单位体积处理能力;另一方面要考虑载体的拦截,悬浮载体尺寸过小将给载体的拦截带来困难,一般载体直径≥25 mm;内部构造设计时要兼顾传质效果,并满足载体的加工、抗压、抗磨损等性能需求。扁圆柱状悬浮载体在国外使用已超过25年,外观设计上,《行业标准》充分吸取了国内外先进经验,将流化性能好的悬浮载体形状纳入标准,推荐采用空心圆柱状,且标准内已列出的典型载体均在国内外工程实践中表现出良好的性能,其他类型载体的流化性能及挂膜性能并无可靠结论,尚需在工程中进一步检验。

  2悬浮载体投加量设计

  悬浮载体投加量的设计,需保证满足处理效果需求,同时做到“量入为出”,防止过度投加造成的浪费。标准中,指出了载体挂膜后(T=20 ℃)的硝化速率应≥0.5 gN/(m2˙d),有机物氧化速率应≥10 gCOD/(m2˙d),同时给定了测定方法,实际上推荐了MBBR悬浮载体投加量的设计方式,即按表面负荷设计,这与传统活性污泥法按污泥负荷设计方式不同。活性污泥法已有较为成熟的计算方式,通过确定污泥负荷进而确定池容及其他相关参数的计算方式已被广为接受。MBBR设计上,有些学者参照活性污泥的计算方式测定生物量,转换为污泥浓度后再按污泥负荷设计。为验证这一方法的可行性,笔者选取了山东三座运行效果稳定的污水厂的悬浮载体(见表1),进行了相关测试。

  表1 悬浮载体来源水厂特征

  生物量测定采用先碱洗,再酸洗,最后经过超声波清洗的方式,将生物膜剥离回收测定,每个污水处理厂的样本为200个,测定结果如表2所示。

  表2 悬浮载体生物量测定

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