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

一、前言二、目的三、方法與設備四、結果與討論五、結論

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

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

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

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 )

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

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

三、方法與設備

Characteristics of swine wastewater

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

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

Operating conditions of single-sludge system

四四、、結果與討論結果與討論

Experimental results of single-sludge system

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

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

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

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)

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)

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)

五五、、結 論結 論

• 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 。

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 。

Thank you for your Thank you for your attention.attention.