生物造粒流化床污水處理技術(shù)及理論研究.pdf

1、污水中的污染物按存在形態(tài)可以劃分為懸浮物和溶解物，按化學(xué)性質(zhì)可以劃分為無機(jī)物和有機(jī)物。常規(guī)污水處理的主要口的是去除水中的所有懸浮物和有機(jī)物，通常采用以活性污泥法為主的生物處理技術(shù)和以沉淀為主的固液分離技術(shù)。
　　 因此，提高生物降解能力和強(qiáng)化固液分離效率是迄今污水處理技術(shù)發(fā)展的兩個層面。在提高固液分離效率方面，自我造粒流化床技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)高效固液分離技術(shù)，通過混凝劑的合理使用利適宜的機(jī)械攪拌在高濃度懸濁液中形成大粒徑

2、、高密度的造粒顆粒(Pellets)，能大幅度提高固液分離效率。在提高生物降解能力方面，生物顆粒污泥培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展受到廣泛關(guān)注，由于生物顆粒污泥具有生物密度高、生物相豐富、沉降性好等優(yōu)于一般生物絮體的特點(diǎn)，所以該技術(shù)能有效提高生物反應(yīng)器的降解能力，同時有助于提高后續(xù)固液分離效率。但是，生物顆粒污泥培養(yǎng)周期長、控制難度大，從而影響了該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
　　 受以上兩項(xiàng)技術(shù)的啟發(fā)，論文提出了將生物處理技術(shù)與造粒流化床同液分離技術(shù)相結(jié)

3、合的“生物造粒流化床”污水處理新工藝，借鑒造粒流化床技術(shù)使生物反應(yīng)器中的松散態(tài)活性污泥轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒污泥，再通過供氧條件的合理控制使造粒顆粒污泥具有與活性污泥同樣的生物降解活性，在發(fā)揮造粒流化床高效固液分離優(yōu)勢的同時實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的生物降解，使污水中懸浮物分離和有機(jī)物生物降解得以同步完成。在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助下，論文對生物造粒流化床用于城市污水處理的技術(shù)特點(diǎn)和理論原理進(jìn)行了系統(tǒng)性地研究，主要工作及成果包括：
　　 (1)生物造粒

4、流化床污水處理工藝研究建立了生物造粒流化床污水處理中試系統(tǒng)，確立了合理的供氧方式及最佳操作與控制條件，在西安市某污水廠開展了對城市污水直接處理的長期運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。
　　 研究結(jié)果表明，生物造粒流化床用于城市污水處理，可以在一個單元內(nèi)同時完成生物降解和固液分離。工藝的適宜操作條件為：PAC投量50mg/L、PAM投量5mg/L、上升流速1.32mm/s、攪拌速度10 rmp、回流比50％、排泥周期6h、泥床高度控制范圍110cm～16

5、0cm。在上述操作條件下連續(xù)運(yùn)行，生物造粒流化床對城市污水中SS、COD、BOD、NH3-N、TN、TP、色度、濁度等污染物的平均去除率可分別達(dá)到95％、90％、91％、38％、42％、95％、84％、77％。
　　 (2)生物造粒流化床中顆粒污泥的物化特性研究研究了生物造粒流化床中顆粒污泥的形成過程和物化特性，結(jié)果表明：造粒顆粒污泥的外形多為球狀，其粒徑分布具有沿流化床縱向自下而上遞減的趨勢，下、中、上層的粒徑范圍分別為3mm

6、～4mm、2mm～3mm、1mm～2mm。通過粒徑和靜水沉速分析，得出了造粒顆粒污泥的粒徑-密度關(guān)系，結(jié)果顯示，生物造粒流化床中形成的顆粒污泥的有效密度隨粒徑增大而降低的趨勢不明顯，表明其具有密實(shí)的顆粒構(gòu)造，有效密度接近于10-2g/cm3數(shù)量級，比同粒徑范圍的常規(guī)有機(jī)絮凝休密度高出一個數(shù)量級以上，同時也高于同粒徑范圍的常規(guī)無機(jī)絮凝體密度，這是其具有良好固液分離效果的原因所在。
　　 (3)生物造粒流化床中顆粒污泥的生物學(xué)特性研

7、究通過微生物學(xué)和分子生物學(xué)分析，可知在造粒顆粒表面及內(nèi)部均富集有大量的微生物。顆粒污泥的電鏡表面觀察及切片內(nèi)部觀察結(jié)果表明，主要微生物形態(tài)為桿狀菌和球狀菌，前者多分布于流化床下層及顆粒污泥表面，后者多分布于流化床卜層及顆粒污泥的內(nèi)部。細(xì)菌計(jì)數(shù)結(jié)果表明，流化床中單位重量污泥中的細(xì)菌總數(shù)在4000萬個/g到9000萬個/g之間，且以好氧菌為主，好氧菌占細(xì)菌總數(shù)的97％以上、厭氧菌數(shù)量不到3％；細(xì)菌總數(shù)和好氧菌數(shù)量呈從底部到頂部遞減的趨勢，而

8、厭氧菌則呈從底部到頂部遞增的趨勢；厭氧繭主要山反硫化菌和反硝化菌構(gòu)成，前者占80％左右，后者占20％左右。DGGE分析結(jié)果表明，造粒顆粒中微生物種群具有多樣性特征，優(yōu)勢種屬有20多種，且流化床下層、中層、上層的微生物群落相似性為83.1％，說明沿層高的微生物群落演替不明顯、群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。
　　 (4)生物造粒流化床的污染物去除機(jī)理探討結(jié)合流化床沿縱向高度的溶解氧分布、微牛物群落分布、以及碳、氮、磷等污染物分布特征的分析，探討

9、了生物造粒流化床的污染物去除機(jī)理。總體來說，在混凝造粒和生化降解的協(xié)同作用下，床內(nèi)污染物的去除包括“轉(zhuǎn)移”和“轉(zhuǎn)化”兩個過程，前者以混凝和吸附為主，后者以顆粒污泥中的微生物作用為主。污水中屬于懸浮物或膠體范疇的污染物在流化床底部通過混凝作用轉(zhuǎn)移到顆粒污泥中，溶解性污染物則通過吸附逐漸轉(zhuǎn)移到顆粒污泥中，然后得以生物降解和轉(zhuǎn)化。生物造粒流化床內(nèi)以好氧為主的環(huán)境條件有助了有機(jī)物降解和氨氮的硝化過程，床內(nèi)存在的局部缺氧大環(huán)境(主要在流化床上層)

10、以及顆粒污泥內(nèi)部存在的缺氧和厭氧微環(huán)境則有助于一定程度的反硝化。流化床對磷的去除主要是混凝作用，即化學(xué)除磷。
　　 (5)生物造粒流化床污水處理工藝的技術(shù)評價長期連續(xù)中試運(yùn)行的結(jié)果表明，生物造粒流化床用于城市污水處理，處理水的COD、TP、SS指標(biāo)可達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)規(guī)定的一級A標(biāo)準(zhǔn)，BOD可達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)，TN接近一級B標(biāo)準(zhǔn)，NH3-N達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)。但該工藝能在一個處理單元內(nèi)同時完