E.PFR高浓度有机废水净化系统 废水零排放设备

 坡洲市130㎥/d E.PFR-1 耗氧反应器)

 

 

--由于原有技术的局限性，需要适合处理高浓度废水的高效率工程（见图1）。

图1  原有高浓度废水处理技术的缺点

 

--为了在适当的时间内处理BOD 进水负荷为 20,000～150,000 mg/L的高浓度有机性废水，相比进水BOD为 100～200 mg/L的生活污水，需要将生物反应极大化的技术。

--*近食物垃圾废水处理需求量增多的情况下， 由于进水污染物（有机物等）的负荷变化大，盐分浓度高，pH( 4～5)低，大幅度降低了生物处理的稳定性。

--为了处理包含在高浓度有机性废水里的氮和磷，需要另外的高度处理工程而增加了设施费用和运行费用。

--需要确保经济性及稳定性的工程。

 

 

 

1)流入

--空气:不需要散气装置，通过单纯的管道注入空气。

--废水:由于气体的带动，形成向反应器上层方向移动的流体流动。

2）移动

--气泡:由浮力迅速地往上上升。

--废水:气泡上升同时形成了流体流动。

3）停留

--气泡:停留在反应器各层上部由流体移动管形成的气层上。

--废水:与气泡移动速度相似的速度上升到水面上，再向下移动。

4）通过

--气泡:当气体层形成压力时气体通过流体移动管往上一层浮上。

--废水:从下部流入的废水连续通过流体移动管。

5）再生成

--气泡:通过流体移动管的气泡成为流入的气泡作用。

--废水:气泡迅速通过流体移动管后所形成的空间里流入上层水，下层形成强流体流动。

--反应器的多层结构，流体移动管及通过单纯管道发生活性流体流动。

--在高浓度固型物负荷运行条件下有效的提供溶解氧。

--增加了微生物与氧气的接触频率。

--活跃的流体流动提高了氧的溶解率。

 

 

--由流体流动形成乱流，增加了气液接触面积。

--增加了反应器内空气的停留时间。

--由反应器各层的流体移动管形成的气液界面上形成再曝气。

--流体流动形成过程、通过及再生成过程中产生瞬间压力，提高了氧溶解率。

--再生成过程中由于上层水流到下层，产生了微小气泡。

 

 

--各层下部相当于移动管上方的反应器底部，相对较重的污泥在下部，上部污泥浓度比较低，往上层移动。

--以上现象反复发生当中底层MLSS浓度变高，上层 MLSS浓度变低(下层 MLSS > 中间层 MLSS> 上层 MLSS)。

--这些现象在少量或者没有反送污泥的条件下充分地确保了反应器内部的微生物浓度。

--为了让这种现象加速化和*佳化，反应器内加入流动悬浮填料，可同时提高微生物的个体数和活性。流动悬浮填料是为了附着微生物，细化气泡，促进污泥流动性的气体（空气），液体（污染物），固体（微生物，SS）的接触媒体。

 

 

--根据流入废水处理设施内的进水BOD 负荷量，MLSS浓度有些差异, 但是大体上维持10,000 mg/L以上的高浓 MLSS(见表1)。

--有50,000 mg/L 以上高浓度 MLSS运行事例(见表1)。

--通过活跃的流体流动和氧溶解率的提高，确保了在高浓度MLSS条件下进行快速反应和影响因素的稳定性，通过细胞合成实现了氮磷的处理可能性。

表1  E.PFR处理设施的 MLSS浓度

进水	处理厂名	进水 (吨/日)	MLSS (mg/L)	F/M比 (kgBOD/kgMLSS․d) (平均值)
家畜粪尿	嵚岩农场畜产废水处理设施工程	30	9,907～16,408	2.86
	嘉禾农场畜产废水处理设施工程	30	6,600～12,600	2.48
食物废水	庆北蔚珍郡食物垃圾资源化废水处理设施工程	40	45,200～66,840	0.42
	京畿道坡州市食物垃圾资源化废水处理设施工程	130	(反应器一) 12,000～25,433 (反应器二) 2,440～4,104	(反应器一 ) 1.08 (反应器一 二) 1.59
	忠南洪城郡食物垃圾资源化废水处理设施工程	30	9,584～18,233	0.55
	全北金悌市食物垃圾资源化废水处理设施工程	30	(反应器一) 10,830～18,700 (反应器二) 8,613～14,909	(反应器一)  0.63 (反应器二)  0.54

 

 

 

--处理90～99％的有机物所需要的水力停留时间(HRT)为原有技术的*之一左右(见图2)。

--在原有反应池容积的*之一的容积下显示出相等的处理效率。

--处理每吨废水的设施费用为同种技术的40～60％,废水每㎥/d的维持管理费用为同种技术的70％左右，经济性高(见表2)。

图2  原有技术和 E.PFR的有机物负荷对比下的所需水力停留时间的比较

 

表2  与同种类似技术的经济性比较

 

区 分	H郡食物垃圾废水处理设施 (E.PFR-1)	G农场畜产废水处理设施 (E.PFR-1)	D 公司	S 公司
进 水	食物垃圾废水	家畜粪尿	家畜粪尿	家畜粪尿
每 ㎥/d 设施费(百万元)	36	7.4	100	56
每㎥/d 维持管理费(元)	14,542	10,052	23,471	23,807

※ 计算根据：关联技术新技术*/参考验证书

 

 

--对于U郡食物垃圾处理设施, E.PFR 反应器内进水的盐分浓度范围为 0.5～0.8 ％ 时E.PFR的BOD平均去除率为 88 ％(范围 84～92 ％)。

--对于P市食物垃圾废水处理设施,进水pH接近 4左右,但是通过反应器内部的多层结构,不需要另外的pH调节,反应器后工程的pH显示出接近8的氢离子浓度 (见图3)。

--进水BOD 负荷在58,333～106,666 mg/L的范围内变化时E.PFR的处理效率为 83.9～89.1 ％,整体工程效率为 95.1～95.4 ％,对于负荷变动的抵制力强(见表3)。

图3  P市食物垃圾废水处理设施工程单位 pH变化

 

表3  U郡食物废水处理设施进水BOD负荷下的处理效率

	进水 BOD(mg/L)	E.PFR 处理效率(％)	整体工程处理效率(％)
平均	76,867	88.3	96.1
*大	106,666	83.9	95.4
*小	58,333	89.1	95.1

 

 

--虽然水力停留时间短，高浓度有机物的存在下无法发生硝化，但是通过细胞合成加快除去一部分的氮磷。

--E.PFR处理一部分的氮磷，后续工程上减少费用。

--对于H郡食物垃圾废水处理设施，流入E.PFR的平均BOD18,218mg/L当中固型物BOD的约20％经过水解分解。

--E.PFR内的 BOD 消耗量为14,081mg/L, TN消耗量为 659.2 mg/L, TP消耗量为199.8 mg/L，BOD :TN:TP消耗量比率为 100 : 4.7 : 1.4,非常接近于 100 : 5 : 1 理论比率。

图4  H郡食物垃圾废水处理设施E.PFR的BOD和营养盐类的除去比率

 

 

区 分	E.PFR-1工艺		一般工艺(曝气池)
装置简要图
流体流动	PFR 形态(垂直 CSTR-series)		CSTR 形态
HRT	0.5～4 日		7～20 日
F/M	0.5～1.5 kgBOD/kgMLVSS․d		0.08～0.5 kgBOD/kgMLVSS․d
MLSS	8,000～25,000 mg/L		5,000～8,000 mg/L
BOD容积负荷	8.35～16 kgBOD/㎥․d		0.5～3.6 kgBOD/㎥․d
曝气形态	没有散气装置，利用流体流动提供氧和混合效果		通过散气装置提供氧和混合效果
氧溶解效率	清水：	18～26％ (3～5 kgO2/kWh)	清水：	10％ (1～2 kgO2/kWh)
	废水：		废水：	7％ (0.7～1.4 kgO2/kWh)
每单位电力 除去BOD量	1.1 kgBOD/kWh		0.3 kgBOD/kWh
优点	反应器氧溶解效率高，动力费用少； 可维持高浓度微生物，因此反应器容量小，负荷  冲击能力强； 区分硝酸化及脱氮，氮的除去率良好； 采用前脱氮方式； 消除了高浓度废水处理时因混合效果不良所产生部分腐烂，发生臭气，密闭型结构容易进行消除臭气		区分硝酸化及脱氮，氮的除去率良好； 采用事例多，维持管理方面可获得很多资料； 条件变化下容易调节水位(自动化)； 通过调节药品方式对策负荷变动
缺点	微生物种变化时产生气泡，可用气泡传感器自动调节（Ecodays*）		药品费用及用水量多； 反应池容量大，所需面积多； 不恰当的运行使反应池内的污泥堆积； 初期微生物培养难