單一污泥型系統去除畜牧廢水中之有機物、氮及磷
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單一污泥型系統去除畜牧廢水中之有機物、氮及磷
中華民國 97 年 8 月 18 日
黃汝賢
崑山科技大學環境工程系
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一、前言二、目的三、方法與設備四、結果與討論五、結論
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一、前 言
養豬廢水特性及三段式處理法現況硝化 / 脫硝釋磷 /蓄磷
單一污泥型系統
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養豬廢水特性與處理現況
處理單元COD
(mg/L)BOD
(mg/L)SS
(mg/L)
原 廢 水 5000~6000 3500~4000 2500~3000
固液分離 4000~4500 2500~3000 1600~2200
厭 氧 800~1200 250~400 -
好 氧 200~400 < 100 < 150
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1. 生物硝化( nitrification )OHH2NOO
2
3NH 22
omonasNitros亞硝酸菌24
322 2
1NOONO cterNitroba硝酸菌
生物硝化之最適條件: DO > 3 mg/L氧消耗量: 4.6 kg O2/kg NH4
+-N鹼度消耗量: 7.2 kg Alkalinity/kg NH4
+-N
OH6OH7CO5N3OHCH5NO6 222脫硝菌
33
OH2OHCONOHCHNO2 222脫硝菌
32
2. 生物脫硝( denitrification )
有機物降解量: 2.86 kg COD/kg NO3--N
鹼度釋放量: 3.6 kg Alkalinity/kg NO3--N
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生物除磷之原理為先利用磷積蓄菌( poly p-organisms )於厭氧狀態下大量攝取有機物(藉酸化菌分解產生之乙酸進一步合成PHB )且同時釋放出大量的磷後,再於好氧狀態下,磷積蓄菌才能分解積存體內之PHB 且同時超量攝取磷至體內,最後經廢棄污泥而將磷自水中去除。
生物除磷 (釋磷 /蓄磷 )
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單一污泥( A/O )系統硝化 / 脫硝之處理流程
沉澱池進流水含有機物、氨氮及磷
厭氧槽 無氧槽出流水
混合液迴流
污泥迴流廢棄污泥
好氧槽
沉澱池進流水含有機物、氨氮及磷
厭氧槽 好氧槽出流水
混合液迴流
污泥迴流
廢棄污泥
單一污泥( A2/O )系統硝化 / 脫硝及除磷之處理流程
34 NONH23 NNO
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二、目 的
瞭解單一污泥型厭氧 /無氧 /好氧系統處理養豬廢水之性能
探求厭氧槽和無氧槽之脫硝動力以及好氧槽之硝化動力
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三、方法與設備
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Characteristics of swine wastewater
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Treatment scheme of single sludge systemTreatment scheme of single sludge system
沉澱池進流水含有機物、氨氮及磷
厭氧槽 無氧槽出流水
混合液迴流
污泥迴流
廢棄污泥
好氧槽
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單一污泥型系統啟動 活性污泥、硝化污泥及脫硝污泥之馴養
單一污泥型系統之操作 CODt負荷、 TKNt負荷、 TPt負荷、污泥迴流比
(Rs) 、混合液迴流比 (Rw)
生物動力常數之測定 批次試驗、零階反應、線性迴歸
實驗分析
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Operating conditions of single-sludge system
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四四、、結果與討論結果與討論
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Experimental results of single-sludge system
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Ratio of alkalinity consumption to TKN oxidation in aerobic compartment
Test Nitrifying loading MLVSS HRT Alk consumption
run (kg-TKN/kg-MLVSS-d) (kg-TKN/m3-d) (mg/L) (h) TKN oxidation
1 0.130 0.48 3680 20 5.57
2 0.145 0.50 3460 14.3 8.35
3 0.150 0.45 3000 20 5.92
4 0.133 0.44 3300 14.3 8.53
5 0.132 0.22 1670 28.6 9.18
Avg. 7.51
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Ratio of COD utilization to NOx--N reduction in anaerobic compartment
Test Denitrifying loading MLVSS HRT COD utilization
run (kg- NOx--N/kg-MLVS
S-d)
(kg-NOx--N/m3-d) (mg/L) (h) NOx
--N reducti
on
1 0.072 0.33 4600 8 7.48
2 0.080 0.39 4890 8 5.40
3 0.067 0.24 3600 8 9.46
4 0.066 0.27 4100 8 8.27
5 0.054 0.13 2420 16 10.9
Avg. 8.30
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Ratio of COD utilization to NOx--N reduction in anoxic compartment
Test Denitrifying loading MLVSS HRT COD utilization
run (kg- NOx--N/kg-MLV
SS-d)
(kg-NOx--N/m3-
d)
(mg/L) (h) NOx--N reducti
on
1 0.110 0.43 3900 6.8 1.90
2 0.224 0.88 3930 4.9 1.36
3 0.113 0.36 3190 6.8 2.86
4 0.184 0.69 3750 4.9 1.56
5 0.190 0.35 1840 9.7 2.14
Avg. 1.96
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Time (h)
0 2 4 6 8 10 12 14
NO
x- -N
(m
g/L
)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
MLVSS = 2730 mg/Lkd1 = 0.38 d-1
NO3--N
NO2--N
NOX--N
NOx--N conversion in a batch reactor (biomass from anaerobic compartment)
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Time (h)
0 1 2 3 4 5 6
NO
x-N
(m
g/L
)
0
20
40
60
80
100
120
140
MLVSS=3070 mg/L
kd2=0.16 d-1
NO3--N
NO2--N
NOx--N
NOx--N conversion in a batch reactor (biomass from anoxic compartment)
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Time (h)
0 1 2 3 4 5 6 7
NH
3-N
(m
g/L
)
0
20
40
60
80
100
120
140
160
MLVSS=1910 mg/L
kn3=0.31 d-1
NH3-N conversion in a batch reactor (biomass from aerobic compartment)
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五五、、結 論結 論
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• 養豬廢水在 COD 、 TKN 及 TP 負荷分別為0.35 ~ 0.59 kg-COD/m3-d 、 0.12 ~ 0.29 kg-N/m3-d 及 0.017 ~ 0.032 kg-P/m3-d ,污泥迴流比 0.5 、混合液迴流比 1 、 2 之條件下,COD 、 TN 及 TP 去除率分別為 81.1 ~ 89.5% 、 59.6 ~ 68.0% 及 22.3 ~ 29.1% 。
• 好氧槽之硝化負荷為 0.22 ~ 0.50 kg-TKN/m3-d 時,鹼度消耗量與 TKN 氧化量之平均比值為 7.51 。
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厭氧槽之脫硝負荷為 0.13 ~ 0.39 kg-NOx--N/m3-
d 時, COD 利用量與 NOx--N 還原量之平均比
值為 8.30 ;而無氧槽之脫硝負荷為 0.35 ~ 0.88 kg-NOx
--N/m3-d 時, COD 利用量與 NOx--N 還
原量之平均比值則為 1.96 。
厭氧槽、無氧槽之脫硝動力及好氧槽之硝化動力皆可視為零階反應,其脫硝及硝化反應速率常數 (kd1, kd2, kn3) 分別為 0.38 d-1 、 0.16 d-1 及 0.31 d-1 。
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