间歇式运行（精选4篇）
间歇式运行 篇1
0引言
消毒是保证饮用水微生物学安全性的重要技术单元,生活饮用水必须消毒[1]。我国农村供水工程数量多、规模小、水质合格率偏低,为进一步提高水质合格率,探索适宜农村小型供水工程的消毒模式迫在眉睫。
饮用水消毒技术中氯消毒具有良好的消毒持续性,在合理采用氯消毒工艺的基础上,氯消毒是一种安全可靠、可以广泛使用的消毒技术[2]。氯消毒剂主要有液氯、次氯酸钠、次氯酸钙(漂白粉、漂粉精)等[3],在应用层面上各有优缺点。其中次氯酸钠发生器是采用电解食盐水制取次氯酸钠溶液,电解过程是一个电化学的反应过程,唯一原材料是食盐,通常情况下适宜用于大规模水厂[4]。为了充分利用次氯酸钠发生器取材简单、管理简便、运行成本低的优点,本文试图采用间歇式次氯酸钠发生器应用于农村小型供水工程,并通过试验研究其运行参数,以适应农村小型供水工程间歇供水或定时供水的现状。
1材料与方法
1.1间歇式次氯酸钠发生器
为进一步切合农村小型供水工程的特点,所采用的间歇式次氯酸钠发生器构造简单,主要有整流器、电解槽、电极组成, 如图1所示。
其中整流器采用无锡安耐斯电子科技有限公司的稳压开关电源,电压为0~15V,电流为0~50A,电解槽材质为PE、 直径为40cm、容积为50L,电极采用特殊材料表面涂层的纯钛材料制作而成,电极板间距5mm。
次氯酸钠发生器的工作原理是:氯化钠溶液在一定的槽电压作用下,在电解槽内发生一系列电化学反应,其中NaClO的生成过程如式(1)中的化学方程式所示。其中阳极生成Cl2,阴极生成H2。
1.2试验材料
试验用材料主要有无碘盐(山东肥城精制盐厂),其中氯化钠含量大于98.5%。试验用仪器主要有:深圳清时捷科技有限公司Q-CL501C便携式有效氯快速测定仪、英国百灵达公司余氯检测仪、中国凯丰集团电子天平、波美比重计、普通室温温度计、HCJYET-HT-866型红外测温仪、德力西集团仪器仪表有限公司的DDS607型单相电子式电能表。
1.3试验方法
试验研究间歇式次氯酸钠发生器在不同盐水浓度、不同电解电流情况下的运行效果,试验主要在水利部节水灌溉示范基地农村饮水安全实验室开展。
1.3.1不同盐浓度试验
分别称取0.90、1.35、1.80kg无碘盐放置在电解槽内,添加45L纯水,充分搅拌溶解,并采用比重计测试盐水比重,确保盐水浓度为2%、3%、4%。电解过程中电流设置为32A,连续电解时间为660min。不同时间间隔检测电解槽内次氯酸钠溶液的有效氯浓度、温度。
1.3.2不同电解电流试验
盐水浓度采用3%~4%(配制方法如同1.3.1),电解过程中电流设置为26A和32A,电解过程不间断,连续电解时间为660min。不同时间间隔检测电解槽内次氯酸钠溶液的有效氯浓度、温度。
1.3.3有效氯衰减试验
将电解后的次氯酸钠溶液放置在储存罐中,在室温条件下,不定期检测次氯酸钠溶液的有效氯浓度,检测时间为300 h,共计12.5d。
1.4测试与计算方法
采用深圳清时捷Q-CL501C便携式有效氯快速测定仪和英国Palintest余氯检测仪同时测定有效氯浓度并取平均值,采用温度计和红外测温器同时测定温度并取两者平均值。为准确确定电解过程中的用电量,采用电表来计量交流电耗。其中用电量、用盐量和运行成本的计算公式如式(2)~(4)所示。
式中:有效氯产量为有效氯浓度与体积之积,kg;用电量,kWh/ kg;用盐量,kg/kg;运行成本,元/kg;其中电单价按照0.55元/ kWh计算,盐单价按照1.1元/kg计算[5]。
2结果与讨论
2.1不同盐浓度试验
盐水浓度是影响次氯酸钠发生器产氯量的关键参数,为进一步明确不同盐水浓度情况下间歇式次氯酸钠发生器的运行效果,试验设置盐浓度分别为2%、3%和4%,间歇式次氯酸钠发生器的运行结果如图2所示。
如图2所示,在同等试验条件下,当电解时间在300min也即5h以内时,不同盐浓度情况下次氯酸钠发生器电解产生的有效氯浓度没有差异,但随着电解时间的增长,特别当电解时间超过400min后,盐浓度越高,次氯酸钠发生器电解产生的有效氯浓度越高。特别是针对4%盐浓度情况下,电解660min后,有效氯浓度可高达11 600mg/L。同时,值得注意的是,3% 盐浓度情况下的有效氯浓度较2%盐浓度的有效氯浓度有较大提升,而当盐浓度继续增大至4% 时,有效氯浓度升高幅度减缓。
运行成本是衡量消毒方法适用性的杠杆。针对次氯酸钠发生器的运行成本核算,不计设备折旧情况下,主要包含运行过程中用电量和用盐量。结合式(2)~(4)计算不同盐浓度情况下的用盐量、用电量和运行成本,结果如图3所示。
通过图3(a)可见,盐水浓度低,相应的用盐量少,但当电解时间450~500min时,用盐量没有显著差异;而用电量正好相反,随着盐浓度的升高,用电量逐渐降低。与盐浓度2%相比, 盐浓度为3%和4%时,用盐量和用电量差异较小。图3(b)的运行成本综合考虑了用盐量和用电量,当电解时间低于300 min时,盐浓度越高,运行成本越高,此时用盐成本占运行成本的50%以上;当电解时间在300~400min时,不同盐浓度情况下的运行成本没有差异;当电解时间超过480 min时,盐浓度为3%的运行成本与盐浓度为4% 的运行成本没有差异,但均显著低于盐浓度为2% 的运行成本。当电解时间为480 min时,盐浓度为4%时,运行成本最低,其中用电量为8.134kWh/ kg,用盐量为3.534kg/kg,运行成本为8.01元/kg,而此时盐浓度为3%时的运行成本为8.09元/kg。
综合考虑电解产生的有效氯浓度、有效氯产量以及运行成本,在电解电流为32A的情况下,盐水浓度适宜选择为3%~ 4%,这和孙凝[6]的研究结果一致。
2.2不同电解电流试验
电解电流是决定次氯酸钠发生器运行效果的重要参数,一方面决定电解速率,另一方面决定电解过程中的用电量。为进一步明确不同电流情况下间歇式次氯酸钠发生器的运行效果, 电解电流设置为26和32A,盐水浓度为3%和4%,电解时间为660min,试验结果如图4所示。
图4描述了电解电流为26和32A情况下间歇式次氯酸钠发生器的运行结果。如图4(a)可见,相同试验条件下,当电解时间在240min以内时,不同电解电流情况下的有效氯浓度无显著差异;而当电解时间超过240min后,电解电流越高,电解后产生的有效氯浓度越高。以电解时间为660min为例,盐浓度为3%(4%)时,电解电流26A情况下的有效氯浓度为8 040mg/L(8 630mg/L),而电解电流为32A时的有效氯浓度为10 180mg/L(10 850mg/L),较电解电流为26A情况下有效氯浓度提高26.6%(25.7%)。同时,无论是电解电流为26A还是32A,4%盐浓度与3%盐浓度情况下的有效氯浓度差异较小,有效氯浓度仅提高2%~7%,试验结果与2.1的试验结果一致。
图4(b)描述了盐浓度为3% 时不同电解电流情况下间歇式次氯酸钠发生器的用盐量和用电量。当电解电流高时,有效氯浓度高也即有效氯产量高,从而使得用盐量低。针对用电量而言,与电解时间密切相关,随着电解时间的增长,有效氯产量增高,电解电流32A时的用电量反而低于电解电流为26A时的用电量。图4(c)描述了盐浓度为4%时不同电解电流情况下间歇式次氯酸钠发生器的用盐量和用电量,无论是电解电流为26A还是32A,盐浓度为4%时的用盐量无显著差异,而用电量有显著差异,随着电解时间的增长,电解电流越高,相反用电量会越低。
图4(d)综合考虑用盐量和用电量,描述了不同电解电流情况下的运行成本。可以清晰地看出,电解电流为32A时的运行成本低于26A时的运行成本,电解时间越长越显著。此外, 分析发现不同盐水浓度、不同电解电流情况下,间歇式次氯酸钠发生器的运行成本存在最低点,也即当电解时间为480min左右时,运行成本最低。
结合不同盐水浓度、电解电流情况下的试验结果,综合考虑电解产生的有效氯浓度、有效氯产量以及运行成本,间歇式次氯酸钠发生器的运行参数可设置为:电解电流32A,盐水浓度3%~4%,电解时间480~500min,此时电解1kg有效氯的运行成本为8.01~8.09元。
2.3次氯酸钠衰减试验
由于我国农村小型供水工程大多数采用间歇供水或定时供水方式,为适应目前供水现状,间歇式次氯酸钠发生器采取夜间电解、白天使用的模式运行。这种情况下,电解产生的次氯酸钠溶液需要储存后使用,因此需测试和明确次氯酸钠溶液的衰减情况和使用期限。
将电解后的次氯酸钠溶液(有效氯浓度分别为8 450、 10 000和11 600mg/L)放置在储存罐中,在室温条件下,不定期检测次氯酸钠溶液的有效氯浓度,检测时间为300h,共计12.5d,检测结果如图5所示。
由图5可见,所储存的次氯酸钠溶液随着静置时间的增长,有效氯浓度逐步降低,呈现小幅度的衰减趋势。不同初始有效氯浓度,衰减程度有差异。 初始有效氯浓度为8 450、 10 000和11 600mg/L时,静置24h(1d)后,有效氯浓度分别为8 420、9 800和11 000mg/L,衰减比例分别为0.4%、2.0% 和5.2%;当静置时间增长至300h(12.5d),有效氯浓度分别为6 640、7 580和8 440 mg/L,衰减比例分别为21.4%、 24.2%和27.2%。随着静置时间的增长,初始有效氯浓度越高,衰减趋势越快。
此外,程晋南[7]研究表明温度对次氯酸钠中氯含量的衰减速度有直接影响,而且证实了次氯酸钠储罐采取有效的降温措施,可明显减缓次氯酸钠中氯含量的衰减速度。由于本次试验过程是在室温为13~15 ℃情况下进行的,试验结果不能代表夏季特别是室温超过20 ℃ 的情况。因此,综合考虑试验时的温度状况以及有效氯的衰减程度,间歇式次氯酸钠发生器夜间所电解的次氯酸钠溶液,应尽量当日使用。结合本试验结果, 电解电流为32A,盐水浓度为3%(4%),盐水体积45L,电解时间480min情况下,间歇式次氯酸钠发生器的有效氯产量为386g(424g)。按照当日使用的原则,有效氯投加量1.0mg/L计,可满足日供水量为386m3(424m3)的供水工程使用。
3结语
为适应目前农村小型供水工程供水现状,间歇式次氯酸钠发生器采取夜间电解、白天使用的模式运行,适宜的电解电流为32A,盐水浓度为3%~4%(体积为45L),电解时间为480 ~500min,此时电解1kg有效氯的运行成本为8.01~8.09元,可适用于日供水量400m3的供水工程。间歇式次氯酸钠发生器应用于农村小型供水工程从理论层面是可行的,但在实际应用前还需进一步开展现场试验,并综合考虑生产安全、运行维护等多方面因素。
此外,研究表明温度对于次氯酸钠发生器的电解效率和次氯酸钠溶液的储存均有直接影响。本文试验均是在室温条件下、连续电解、无冷却措施情况下进行。如采取温控措施、间歇电解情况下,试验结果将更优。
摘要：结合我国农村小型供水工程对消毒技术的需求,探讨间歇式次氯酸钠发生器的实际运行效果以及最佳运行工况。试验结果表明,盐水浓度3%4%、盐水体积45L、电解电流32A、连续电解480500min,间歇式次氯酸钠发生器的运行成本最低,为8.018.09元/kg。按照有效氯投加量1.0mg/L计,吨水处理成本0.008元,可适用于日供水量为400m3的供水工程。本试验结果为间歇式次氯酸钠发生器在农村小型供水工程中的推广应用奠定基础。
关键词：间歇式,次氯酸钠发生器,有效氯浓度,运行成本
参考文献
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[6]孙凝,龚德洪.次氯酸钠发生器在小型水厂的应用与成本研究[J].城镇供水,2014,(1):77-79.
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间歇的泉水不间歇的魅力 篇2
德国安德纳赫冷间歇泉
间歇泉通常是温泉，但安德纳赫间歇泉不一样，它很冷！它是世界上海拔最高的冷水喷泉，位于德国莱茵兰的普法尔茨州西部城市附近，在Namedyer Werth自然保护区的中心地带。
冷间歇泉由水中的可溶性二氧化碳提供喷射动力，当存在一个井口或者喷射点时，这种受压的水就会像被摇动的瓶装苏打水一样向上喷涌出来。
冰岛大间歇泉
大间歇泉位于冰岛Haukadalur峡谷中西部，是世界上第一座被媒体报道的间歇泉。关于该间歇泉的报道最早可追溯至18世纪，而地质学家估计大间歇泉已活跃了长达1万年。
随着时间的推移，大间歇泉的能量和频率发生着变化，可能是受到该地区地震和火山活动的影响。自2003年来，大间歇泉每天会喷发3次，且場面甚为壮观：沸腾的热水射向天空，高达70米甚至更高。
美国内华达州飞翔间歇泉
飞翔间歇泉位于美国内华达州的黑岩沙漠，这一独特景观是人类干预自然的产物。1916年，当地人原本想灌溉庄稼而在此挖井，结果挖到了地下热水蓄水层，于是源源不断的热水涌了出来。
时间流逝，富含矿物质的地下热水冲出了一座山状的锥形体，还有宽阔的阶地和水池。飞翔间歇泉的色彩极为鲜明，这与喷射热水中的矿物质、嗜热生物、超嗜热菌有关。
飞翔间歇泉的体积一直在增大，也变得愈加夺目。美国一年一度的火人节就在这附近举办。相关组织者打算买下包括它在内的一部分农场，尽管花费是个问题，但显然能让更多的人来此参观。
智利祖父间歇泉
祖父间歇泉位于智利北部地区，海拔约4200米，是全球海拔最高的一个间歇泉聚集地。虽然地热谷的间歇泉的喷发高度很少有超过数米的（蒸汽升腾的高度稍高），但是这一地区因为周边环境的优美而久负盛名。它们在壮观的安第斯山脉的映衬下，呈现出缥缈和超脱尘俗的意境。
智利政府曾尝试在祖父间歇泉建造地热能发电站，但遭到当地民众的反对，而且建造地热能发电站也将严重影响当地的旅游业，政府只好放弃此计划。
俄罗斯威利堪间歇泉
位于俄罗斯的堪察加半岛的间歇泉山谷，是继美国黄石国家公园后世界第二大间歇泉集中地。该地区已被命名的典型间歇泉有30处，威利堪是其中一处。它的喷发很有规律，每隔6小时—8小时就会喷发一次，且每次只持续一分钟左右，喷到空中的热水可超过25米高。
2007年6月，一场地震引发的泥石流将2/3的“间歇泉山谷”埋掉，上面覆着数以吨计的岩石、泥土和碎石，山谷里很多美丽独特的间歇泉就此消失，但值得庆幸的是最著名的威利堪间歇泉毫发无损。
冰岛史托克间歇泉
史托克间歇泉是冰岛众多间歇泉的典型代表，喷发次数频繁，且持续时间长，周期通常为4分钟—8分钟。此外，它还是冰岛喷射最高的间歇泉。
史托克间歇泉形成于当地的地质运动。它位于一个火山地震带附近。1789年，当地发生了一次大规模的火山喷发，它第一次引起了世人的注意。1963年，冰岛间歇泉委员会建议从地下开启间歇泉的喷射导管，这次“手术”非常成功，自此它便开始有规律地上演喷发奇观。
美国怀俄明州忠实间歇泉
忠实间歇泉是怀俄明州黄石公园的一大亮点，也是世界上最著名的间歇泉之一，平均每小时喷发一次。尽管对其喷发时间的推测可达相当程度上的精准，不过，人们还是得算清楚前一次的喷发时长，因为持续时间越长，下次喷发就会来得越晚。两次喷发的相隔时间长可达两小时，短的时候只有35分钟。
忠实泉喷射高度可达30米—60米，如果持续时间很长，那么在最后几秒，水雾也会越来越少。
忠实泉不像人那样必须休息，因此，若想在安静氛围中观看，你可以选择深夜或是清晨，彼时还能观赏到斑斓壮阔的星空。
美国怀俄明州城堡间歇泉
世界上已知的间歇泉约有1000处，其中500处都在美国的黄石公园，而最具特色的要数城堡间歇泉了。这个名字取于1870年，与间歇泉城堡似的形状有关。之前，人们通常认为城堡间歇泉形成于1.5万年前，但最近的一项研究证实，它的第一次喷发大概在1000年前。
间歇式运行 篇3
关键词：间歇式运行,D级洁净区,能源消耗
GMP (Good Manufacturing Practice, 药品生产质量管理规范) 对药品生产不同等级的区域的表面微生物、沉降菌、浮游菌以及悬浮粒子等有着明确的规定[1]。为了保证生产区域的洁净等级合格, 在绝大多数药品生产企业都是保持空调系统24小时连续运行, 导致生产消耗大量的电能, 增加了巨大的成本, 在制剂行业, 空调系统的耗电成本占车间总耗电成本的55%~60%, 针对如此巨大的能耗, 本文讨论一下本人所在企业D级洁净区空调系统间歇式运行的可行性, 在保证生产环境合格的基础上降低能源消耗。
1系统描述
某口服固体生产线为D级洁净环境, 主要生产口服片剂、胶囊剂, 洁净区面积约900m2, 空调系统总送风量控制在56000m2/h左右, 温度控制在18~26℃, 相对湿度控制在30-65%, 不同等级的相邻房间压差控制在10Pa以上, 同等级的相邻房间压差控制在5Pa以上, 房间换气次数20以上。洁净区人流物流口均安装门禁装置, 非授权的生产人员无法进入。房间列表如下:
2实施前提
2.1空调系统停止运行后, 洁净区温度≤18℃, 相对湿度≤65%, 才能执行该方案。如果在夏季出现了高温、高湿的情况下, 容易滋生一些菌类, 该方案不能执行;
2.2对于易吸潮产品, 不适用于该方案。
3实施方案
3.1在每天生产结束后 (17:00) 停止空调机组的运行, 停止冷冻水以及蒸汽供应, 最长停风时间为13h。
3.2在停用空调系统之前, 生产人员按照日常清洁的要求对洁净区进行清洁, 对车间存放的物料及中间产品采取必要的做好密封处理。设备内不存放物料, 检查设备所有开关、保证房间门紧闭, 对裸口使用的药用聚乙烯袋用尼龙扎带扎紧, 确保密封。由专人对上述操作进行检查复核, 检查完毕后通知空调岗位停止空调系统、冷冻水以及蒸汽的供应。空调系统停止运行期间, 禁止人员进入洁净区。
3.3第二天上午06:00开启空调系统并开启冷水及蒸汽的供应, 按照工艺要求将洁净区内温湿度调整至合格范围内, 自净2小时, 然后生产人员进入洁净区, 用75%乙醇对每个房间进行喷雾消毒, 设备表面采用75%乙醇清洁消毒。对环境进行连续7天的监测。监测期间确保每天的乙醇消毒操作, 监测项目主要有沉降菌、浮游菌、悬浮粒子以及表面菌。
3.4本方案的实施不改变原操作规程中对洁净区环境消毒的规定, 即:洁净区每6个月进行一次甲醛熏蒸消毒, 在环境消毒前需要进行一次环境监测, 以确认环境是否合格。
4监测方案
由QA人员进行连续7天静态的悬浮粒子测试、浮游菌测试、沉降菌测试和表面微生物测试[2], 并记录数据。
4.1悬浮粒子测试
取样点的数量通过房间面积的平方根并向上圆整至最相近的数值来决定, 而最小取样量则根据ISO14644-1的要求决定。确定好取样点数量和最小取样量后, 在距地面高度0.8~1.2米的取样点摆放悬浮粒子计数器, 同时确保在非层流区 (湍流区) 进行取样时悬浮粒子取样口垂直朝上, 在层流区进行取样时悬浮粒子取样口朝向气流方向[3], 相关的数据做好原始记录。主要监测对象是0.5μm和5.0μm的悬浮粒子, 其可接受标准见下表:
4.2浮游菌测试
系统在运行确认时确定了适宜的浮游菌取样点布局图, 由QA人员使用空气采样仪对各取样点进行样品采样, 取样时QA人员穿着符合要求的洁净服进行各房间的取样, 确保工作区采样点距地0.8~1.5m左右, 略高于工作面, 送风口监测点的取样点位置离开送风面30cm以上, 记录原始数据, 浮游菌平均菌落数 (个/m3) =菌落数/采样量[4], 要求每个取样点的平均浓度低于内控标准, 若某个取样点的浮游菌平均浓度超过内控标准, 则需对取样点重新取样两次, 两次计算结果均低于内近期标准才算符合要求。样品取样量参量下表:
4.3沉降菌测试
由两名以下的QC人员严格依照运行确认时确定的取样点布局图将准备好的培养皿布置好, 打开培养皿盖, 使培养皿表面暴露4小时后盖好盖子并倒置, 全部取完样后将培养皿倒置于30-35℃的培养箱中进行72小时的培养, 然后进行相应的菌落计数, 记录原始数据。取样量参照下表:
4.4表面微生物测试
采用棉签法[5]对各取样点进行表面微生物取样, 选取的测试点为平整表面, 包括地板、墙面、门 (含门把手) , 天花板、房间中的设备表面、鞋柜以及水池附近的墙面。取样点位置一般距离地面0.8~1.5m并且避开回/排风口位置1m以上。棉签擦拭时将棉签按在物体表面上, 用力使其稍弯曲, 平稳而缓慢的擦拭取样物表面约25cm2, 擦拭过程覆盖取样面整个表面, 然后翻过棉签, 采用与之前擦拭方向垂直的方向进行擦拭, 如图所示:
取样量参照下表:
5监测结果
5.1悬浮粒子
5.2浮游菌平均菌落数
5.3沉降菌平均菌落数
5.4表面微生物最高菌落数
6结语
经过对口服固体生产线空调系统各关键房间进行取样监测, 期间的悬浮粒子、浮游菌、沉降菌、表面菌的检测结果均未超过公司内定的警戒限和纠偏限。故判断在洁净区温度≤18℃, 相对湿度≤65%, 且生产产品不易吸潮的情况下, 洁净级别为D级的口服固体制剂生产线按照规定的步骤对环境进行充分的清洁, 并对环境的风险进行充分的评估后, 空调系统可以间歇性运行, 为企业节省了很大一部分电耗开支。
参考文献
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间歇式运行 篇4
笔者以配水模拟生活污水,研究间歇式生物接触氧化反应器对去除有机物及氨氮效果的影响,为该工艺在污水处理中的应用提供实验依据。
1试验材料与方法
1.1试验装置
本试验采用的处理工艺流程:进水—三级生物接触氧化池—沉淀池(排泥)—出水。反应器由厚0.5cm的有机玻璃加工制作而成,接触氧化区总有效容积6.69L。主反应器共分四格,第一、二、三格为接触氧化区(挂有试验所用立体弹性填料),第四格为沉淀区(设出水堰),试验装置如图1所示。
1.2试验水质
试验用水采用模拟生活污水,水质情况见表1。
1.3试验方法与内容
试验采用间歇进水、间歇曝气的运行方式,分为2个阶段研究。阶段Ⅰ累计曝气时间恒定为4h,水力停留时间分别为72h(进水量2.3l/d,24h进水1次)、36h(进水量4.5l/d,24h进水2次)、24h(进水量6.7l/d,24h进水3次)和12h(进水量13.4l/d,24h进水6次);阶段Ⅱ水力停留时间为24h(进水量6.7/d,24h进水3次),累计曝气时间为4 h、8h和12h。两阶段进水方式均为每次进水持续1h,24h等间隔进水;曝气方式均为每次曝气1h,24h内等间隔曝气。每次变更试验参数后运行8 d,试验期间水温在21~25℃之间。
1.4取样分析方法
CODCr、NH4+-N、p H等指标按文献的标准方法测定,水温采用水银温度计测定。
2结果与讨论
试验选取稳定运行时的数据进行分析,考虑到在实际工程的运行中,生物接触氧化技术主要用于去除污水中有机质和氨氮,本文把CODCr和氨氮作为主要水质考察指标进行分析。
2.1反应器的启动
试验所用的接种污泥来自污水处理厂氧化沟末端的活性污泥,经沉淀静置后去掉上清液加入反应器,注入人工配制模拟生活污水,进行污泥的连续培养、驯化。反应器中的DO保持在3.0~4.0mg/L左右。挂膜方式为:将一定量的接种污泥倒入反应器,配好的原水(按BOD5:N:P=100:5:1配制)少量连续的加入反应器,同时进行少量曝气,出水经沉淀池沉淀后排出。从开始驯化到挂膜培养的10d内,可以观察到填料上生物膜厚度不断增加,其颜色也逐渐变为棕褐色,镜检生物膜可以观察大量原生和后生动物,同时,反应器的出水较清澈,出水中的悬浮物较少。取样测定COD的去除率变化不大(见表2),这些可说明生物膜的培养驯化已经成熟。
2.2对COD的去除效果
试验期间进水COD值为:188.8~549.2 mg/L,COD平均值为332.2mg/L,从挂膜成熟系统稳定运行开始进行水质分析,测定反应器进水和出水的COD,通过调节进水流量来改变水力停留时间,阶段Ⅰ、阶段Ⅱ条件下的COD去除效果列入表3、表4。图2、图3分别为阶段Ⅰ和阶段ⅡCOD进水值、出水值以及去除率随HRT及曝气时间的变化趋势。
从表3及图2可知,该工艺采用间歇进水、间歇曝气的运行方式,对于降解有机物的微生物而言,食料和空气都是间断供应的。随着负荷和供氧状况的变化,微生物降解有机物的作用受到抑制一定程度上影响有机物的去除效果。但生物接触氧化法反应器中的生物量较活性污泥法工艺要多,这也使该工艺可以在低HRT条件下实现对水中有机物的良好去除。由表3和图3可以看出,当HRT恒定为24h,反应器间歇运行时,曝气时间从4h增加至12h,出水COD降低程度不太显著,分析其原因主要是生物膜上的微生物种类丰富,反应器分段运行,每段都繁衍本段进水水质相适应的微生物,因此曝气时间对COD去除效果的影响有限。
2.3对NH4+-N的去除效果
试验期间进水NH4+-N值为24.7~39.8 mg/L,平均值为31.8 mg/L。阶段Ⅰ、阶段Ⅱ条件下的NH4+-N去除效果列入表5、表6。图4、图5分别为阶段Ⅰ、阶段ⅡNH4+-N进水值、出水值以及去除率随HRT和曝气时间的变化趋势。
工艺采用间歇运行能造成反应池中出现周期性的好氧、缺氧和厌氧环境,在曝气时段,反应器中溶解氧可达3~4mg/L,硝化菌将氨态氮氧化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮,停止曝气初期,溶解氧被消耗导致其浓度迅速下降并接近于零。此时反应池出现缺氧状态,微生物可利用有机物为供氢体使硝态氮反硝化,还原为N2或Nx Oy后排入大气。从表4及图4可知,当曝气时间为4h时,NH4+-N的去除率始终维持在较低水平,尤其是HRT为12h时,出水NH4+-N>25mg/L,其浓度已达超出国家污水综合排放标准的二级标准。当HRT恒定为24h时,NH4+-N的去除效果则随曝气时间的增加而增加,曝气时间对NH4+-N的出去效果影响显著。
3结论
1)试验研究表明:采用生物接触氧化法间歇运行处理生活污水污水是可行的,当24h进水3次,进水量6.7l/d,HRT为24h、累计曝气时间为12h时,出水COD、NH4+-N平均浓度分别为56.7mg/L和14.5mg/L,其处理效果满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的一级B标准。
2)若考虑降低能耗,节约污水处理成本,间歇运行的生物接触氧化工艺可采用HRT为24h、累计曝气时间为4h,此时出水COD、NH4+-N平均浓度分别为61.8 mg/L和23.1mg/L,指标均可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中的二级标准。
3)间歇运行的生物接触氧化工艺对于处理间断排放、低负荷生活污水的处理比连续运行工艺可节约一定的运行费用,对节能工艺的开发具有积极的指导意义。
摘要：通过研究生物接触氧化法的间歇运行方式在不同HRT和不同曝气时间下COD、NH4+-N去除情况,试验结果表明:当24h进水3次,进水量6.7l/d,HRT为24h、累计曝气时间为12h时,出水COD、NH4+-N平均浓度分别为56.7mg/L和14.5mg/L,其处理效果满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)中一级B标准。间歇运行可大幅减少污水处理成本,为节能工艺的开发提供了试验依据。
关键词：间歇运行,生物接触氧化,污水处理
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