曝氣生物濾池強化去除生活污水中氮磷營養(yǎng)物.pdf

1、隨著我國社會和經(jīng)濟的高速發(fā)展，水資源短缺已經(jīng)成為許多城市可持續(xù)發(fā)展的制約因素，因而以再生水作為景觀環(huán)境用水成為這些地區(qū)緩解用水緊張的必要手段。然而慮及氮磷等營養(yǎng)元素對水體富營養(yǎng)化方面的不利影響，各地往往對景觀補給水的氮磷含量要求非常嚴格。曝氣生物濾池以其較小的占地面積、高質(zhì)量的出水、靈活的模塊化設計、適合處理稀淡廢水并尤其適于二級污水處理廠的擴建及升級等優(yōu)點，在當今具有良好的應用前景。 本課題采用內(nèi)部填充不同粒徑陶粒填料的上流

2、式曝氣生物濾池作為試驗研究裝置，并以生活污水及生活污水經(jīng)二級生化處理后的出水為試驗用水，對曝氣生物濾池高效脫氮除磷深度處理機理及其運行機制進行了研究，為該工藝在污水的深度處理與回用方面的進一步開發(fā)利用提供理論基礎。 本試驗首先對曝氣生物濾池處理生活污水效能進行了研究，并考察了運行條件、環(huán)境條件以及濾池自身的物理化學因素對處理效果的影響。結(jié)果表明，以曝氣生物濾池處理生活污水，掛膜啟動速度較快，穩(wěn)定運行后出水可以達到城市雜用水水質(zhì)

3、標準。曝氣生物濾池有較高的耐沖擊負荷能力，有機物容積負荷可達到16kg/m<'3>·d。水力負荷及容積負荷的變化對曝氣生物濾池去除氨氮的能力有較大影響，進水負荷為1.9kgCOD/m<'3>·d以下時，氨氮可以達到完全硝化。對于二段上流式前置脫氮曝氣生物濾池，當C/N比為4.43：1，回流比3：1，好氧區(qū)與缺氧區(qū)的比例為4：1時，總氮去除率可以達到85％。本試驗采用氣水聯(lián)合三段式反沖洗方式，濾池的處理能力在較短的時間內(nèi)即可恢復。

4、 以串聯(lián)運行的二段上流式濾池處理二級生化處理出水，其最終出水可以達到北京奧運湖補給水要求的總氮小于2mg/L，總磷小于0.3mg/L的嚴格標準。當硝化柱水力負荷為2～7.5m<'3>/m<'2>·h時，氨氮去除速率隨著進水負荷的增加而增加，甚至可以高達2kgNH<,4><'+>-N/m<'3>·d；容積負荷在0.6 kg NH<,4>M<'+>-N/m<'3>·d以下時，氨氮出水濃度不大于1mg/L，在運行的大部分時間段內(nèi)，氨氮的去除

5、率到可以達到90％以上。 采用甲醇作為外加碳源，缺氧反硝化柱處理二級生化出水較適宜的碳源量應控制COD/NO<,x><'->-N比為5.5：1，在此范圍投加碳源，可以使處理水中的NO<,x><'->-N接近完全反硝化，同時出水有機物濃度保持較低水平。缺氧柱的反硝化脫氮效率很高。NO<,x><'->-N去除速率可以高達6kgNO<,x><'->-N/m<'3>·d而接近完全脫氮。NO<,x><'->-N進水容積負荷與去除速率之間

6、呈較好的線性關系；在缺氧反應器進水空柱濾速達到16m/h，實際水力停留時間僅為2.8min的情況下，反硝化率仍然可以達到將近90％，顯示生物膜法在抗水力負荷沖擊方面的巨大優(yōu)勢。 由于水力負荷的增加促進了反應器內(nèi)的傳質(zhì)效率與布水的均勻性，在不超過反應器處理能力的條件下，硝化和反硝化反應均可在較高的濾速達到更好的處理效果。硝化濾池與反硝化濾池的反沖沈策略與處理生活污水時不同，硝化濾池不進行單獨的氣沖洗而直接采用氣水聯(lián)合反沖洗的方式

7、，缺氧濾池增加了釋氮循環(huán)(NRC)過程。 在處理效果及投藥量方面將不同絮凝劑對生活污水中磷的去除效果進行綜合比較，結(jié)果表明三氯化鐵較為適宜。在曝氣生物濾池中投加三氯化鐵去除二級出水中磷時，投藥量至Fe/P摩爾比為3.6：1時，出水總磷濃度小于0.3mg/L。三氯化鐵藥劑與水快速混合后進入濾柱中進行微絮凝反應，需要一定的反應時間，因此在濾速為5m/h的硝化濾池以及反硝化濾池前投加FeCl<,3>絮凝劑，濾柱出水TP小于0.2mg

8、/L，效果好于在濾速為10m/h的反硝化濾池前加藥。 以生活污水為原水研究曝氣生物濾池的同步硝化反硝化，發(fā)現(xiàn)氣水比為3：1、C/N比為5.1：1時對同步硝化反硝化最有利，在水力負荷0.4 m<'3>/m<'2>·h時總氮的去除率可達到66.4％。 在pH小于8.5時利用游離氨抑制獲得較長時間的短程硝化較為困難。當pH為9.0時由于游離氨的抑制作用，出水亞硝酸鹽一直呈現(xiàn)增加狀態(tài)，一個月后可達將近80％，但同時氨氮氧化率

9、只有50％。隨著進水氨氮濃度的增加，游離氨對亞硝酸鹽氧化菌的抑制加強。氨氮濃度恢復后，亞硝酸鹽的積累有一定程度的下降，顯示系統(tǒng)對游離氨的抑制作用已經(jīng)有了一定適應能力。對于連續(xù)運行的曝氣生物濾池反應器，要控制較高程度的短程硝化，除保持較低溶解氧條件外，尚要綜合考慮系統(tǒng)的進水負荷。反沖洗對短程硝化的發(fā)生也有較大影響。在氨氮進水負荷為0.4kgNH<,4><'+>-N/m<'3>·d時，按本試驗操作方式控制系統(tǒng)的反沖洗操作條件及反沖洗周期以控

10、制反應器的排泥量，調(diào)節(jié)反應器DO水平在0.8-1.8mg/L，亞硝酸鹽積累率最高可達84％。 串聯(lián)運行的兩極曝氣生物濾池處理生活污水時，COD進水負荷的加大使得氨氮的硝化開始點沿濾床高度逐漸上升，而第二級反應器受進水殘余有機物的影響，硝化速率下降，說明有著不同的最大比增長速率的不同種群微生物之間由于對空間以及氧的競爭，在反應器內(nèi)出現(xiàn)了不同種類的微生物占據(jù)不同反應器空間的現(xiàn)象。 在第一級反應器內(nèi)根據(jù)COD的降解程度氨氮

11、的硝化速度不同，而且在第一級反應器出水進入第二級濾柱后，氨氮的硝化速率明顯加快，這顯示了單獨馴化的硝化濾柱在硝化氨氮上的優(yōu)勢，即將有機物降解與氨氮的硝化分開在兩個柱內(nèi)進行能夠充分發(fā)揮其各自的優(yōu)勢。從氣水比的角度看，將有機物的氧化與氨氮的硝化分別在兩個不同的反應器內(nèi)進行不僅使其可在各自的最佳生物狀態(tài)下運行，還可以根據(jù)情況適當選擇氣水比，節(jié)省曝氣量。 在不同負荷下，氨氧化菌與亞硝酸鹽氧化菌活性均有沿柱高逐漸增高的趨勢，在低負荷時氨