懸浮載體生物流化床反應(yīng)器脫氮試驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)干旱、嚴(yán)重缺水的國(guó)家，隨著城市化率的不斷提高，污水量大幅度增加，自然水體富營(yíng)養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，符合標(biāo)準(zhǔn)的可供水源急劇減少，水資源短缺已成為制約我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。提高中小型點(diǎn)源污水的處理率、降低排水中氮的含量是控制水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵，因此開發(fā)高效、節(jié)能的中小型點(diǎn)源污水脫氮工藝具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文在全面分析污水生物脫氮原理及生物流化床特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)研究了一種新型污水生物脫氮工藝，即懸浮載體生物流化床反應(yīng)器。<

2、br>　　本研究首次提出了一種全新的反應(yīng)器——懸浮載體生物流化床。該工藝為缺氧好氧一體式，并在好氧區(qū)投加填料，強(qiáng)化了系統(tǒng)的硝化功能；好氧區(qū)內(nèi)不安裝導(dǎo)流裝置，通過改變曝氣裝置的位置來達(dá)到氣、液、固三相的均勻混合；缺氧區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)安裝了攪拌片及三相分離器，使反硝化產(chǎn)生的N2及時(shí)排出系統(tǒng)，促進(jìn)反應(yīng)向正方向進(jìn)行，提高脫氮效率，攪拌片的作用還使缺氧區(qū)布水均勻；同時(shí)將傳統(tǒng)的水平流動(dòng)方式改為向上流動(dòng)方式，節(jié)省了占地面積及投資，在一個(gè)反應(yīng)器的不同區(qū)域內(nèi)完成

3、了生物脫氮過程，實(shí)現(xiàn)了污水處理一體化，簡(jiǎn)化了工藝流程。
　　填料是該工藝的核心部分，內(nèi)部有波紋隔板支撐，圓柱體表面呈波紋狀凹凸不平，容易掛膜，主要掛膜區(qū)域?yàn)樘盍蟽?nèi)部。填料內(nèi)部表面凹陷處所形成的生物膜比較厚，反應(yīng)器內(nèi)的生物量大，試驗(yàn)期間MLSS值可高達(dá)9500～11000mg/L；同時(shí)在填料表面生物膜較厚處易形成厭氧層，進(jìn)而形成缺氧——好氧微環(huán)境，使同步硝化反硝化脫氮成為可能，提高了反應(yīng)器的脫氮效率。填加投加量約為好氧區(qū)體積的30％

4、，密度為0.4～0.45×103kg/m3，質(zhì)輕高強(qiáng)，節(jié)省動(dòng)力，運(yùn)行中填料在曝氣作用下呈流化狀態(tài)，三相接觸充分，達(dá)到良好的處理效果。因此可得出結(jié)論，以波紋狀圓柱體聚丙烯填料作為流化床的懸浮載體填料為佳。
　　論文首先研究了懸浮載體生物流化床反應(yīng)器的脫氮效能。結(jié)果表明，懸浮載體生物流化床反應(yīng)器是一種有效的城市污水處理工藝，并對(duì)水質(zhì)的變化有一定的抗沖擊能力。該工藝對(duì)有機(jī)物和氨氮均有較高的去除率，對(duì)總氮也有明顯的去除效果。正式運(yùn)行期間進(jìn)

5、水容積負(fù)荷在1～28kgCOD/m3.d之間變化，試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)容積負(fù)荷小于15kgCOD/m3.d時(shí)，COD平均出水濃度為23.59mg/L，平均去除率為89.52%，最高可達(dá)98.38%；氨氮平均出水濃度為6.91mg/L，平均去除率為83.66%，最高可達(dá)96.38%；總氮平均去除率為52.49%，最高可達(dá)69.71%。
　　論文分別研究了有機(jī)負(fù)荷、水溫、pH值及硝化液回流比對(duì)反應(yīng)器處理效能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)容積負(fù)荷小于

6、15kgCOD/m3.d時(shí)，COD出水平均濃度為23.59mg/L，氨氮去除效果隨COD容積負(fù)荷的增加而降低，其出水平均濃度為6.52mg/L，滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)容積負(fù)荷在9～17kgCOD/m3.d范圍內(nèi)，TN去除率隨COD容積負(fù)荷的增加逐漸提高，低于9kgCOD/m3.d時(shí)，由于碳源缺少，TN去除率較低，高于17kgCOD/m3.d時(shí)，因氨氮硝化受阻，反硝化失去基礎(chǔ)，TN去除率亦開始下降。系統(tǒng)中COD、氨氮及TN的

7、去除效率均隨水溫的降低而降低，當(dāng)水溫低于10℃時(shí)，異養(yǎng)碳化菌和自養(yǎng)硝化菌活性都大為降低，系統(tǒng)對(duì)COD、氨氮及TN平均去除率分別低至69.62%、62.53%、17.51%，因此本試驗(yàn)中臨界溫度點(diǎn)為10℃。硝化液回流比對(duì)COD和氨氮的去除效果影響不大，而對(duì)總氮的去除效果產(chǎn)生了較大的影響，當(dāng)硝化液回流比為2：1時(shí)，TN平均去除率為48.97%，回流比為4：1時(shí)，去除率為59.32%，當(dāng)回流比為3：1時(shí)，TN去除效果最好，平均去除率可達(dá)61.

8、90%。
　　論文揭示了懸浮載體流化床好氧區(qū)內(nèi)同步硝化反硝化的過程。結(jié)果表明，好氧區(qū)總氮濃度低于缺氧區(qū)，證明了同步硝化反硝化的存在，約有19.53%的總氮通過同步硝化反硝化作用去除。DO是影響同步硝化反硝化的一個(gè)重要因素。當(dāng)DO值為3.7mg/L時(shí)，硝化和反硝化速率接近，總氮去除效果最佳可達(dá)57.98%。同時(shí)由于硝化反硝化是由自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌共同作用的結(jié)果，所以有機(jī)負(fù)荷必須控制在一個(gè)最佳的范圍內(nèi)才能達(dá)到較好的同步硝化反硝化效果。本試

9、驗(yàn)中容積負(fù)荷應(yīng)控制在9～17kgCOD/m3.d。
　　通過顯微鏡和掃描電鏡的觀察，考察了反應(yīng)器啟動(dòng)及正式運(yùn)行階段活性污泥及生物膜的微生物組成和形態(tài)特征，分析了反應(yīng)器內(nèi)的微生物特性。生物膜的存在使反應(yīng)器內(nèi)生存著世代周期較長(zhǎng)的微生物，豐富的生物相為系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行提供了有效的保證。反應(yīng)器表現(xiàn)出處理效果好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、污泥產(chǎn)量低等高效運(yùn)行特征。
　　最后，在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)反應(yīng)器的實(shí)際運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行了研究，并