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高負荷生物濾池從哪里回流(高負荷生物濾池引入回流有什么影響)

采用硝化-反硝化生物濾池作為垂直潛流人工濕地處理生活污水的預處理單元。結果表明:試驗期間在缺氧與好氧區(qū)的體積比為1:3的情況下,BAF預處理生活污水的較佳工況為:水力負荷為q=10.91m3/㎡·d、氣水比3:1、回流比R=150%、對CODcr的平均去除率79.91%、氨氮的平均去除率為80.35%、總氮的平均去除率為66.83%及污染物去除率的沿程分布。

關鍵詞:硝化-反硝化生物濾池;生活污水;預處理

引言:硝化-反硝化生物濾池是將傳統(tǒng)的A/O工藝與曝氣生物濾池工藝相結合,在有效降解污水中有機污染物的同時,也能夠滿足對污水生物脫氮的要求,具有負荷高,出水水質(zhì)好,占地省等優(yōu)點,可用于生活污水生態(tài)處理的預處理環(huán)節(jié)。

一、硝化-反硝化生物濾池原理

1.裝置

采用硝化-反硝化生物濾池工藝預處理生活污水。試驗采用一根高1.8 m直徑90mm的有機玻璃柱,內(nèi)置1000mm高輕質(zhì)多孔陶粒填料,承托層以上每隔250mm設一個取樣口,共設4個,設定的缺氧與好氧區(qū)(A/O)的體積比為1:3,曝氣頭位于承托層以上250mm處。

2.材料

用水為由葡萄糖、CH3COONa、(NH4)2SO4、KH2PO4及微量元素配制的模擬生活污水,各項水質(zhì)指標CODcr為181.4~256.3mg·L-1,NH4+-N質(zhì)量濃度為28.78~37.60 mg·L-1,TN質(zhì)量濃度35.42~42.36 mg·L-1。

陶粒填料性質(zhì)參數(shù):粒徑為3~5mm,密度1.4~1.6 g/cm3,堆積密度為0.84~0.95g/cm3,比表面積為3.0~4.0㎡/g,孔隙率為20~30%。

3.測試指標和分析方法

主要測試指標有CODcr、NH4+-N和TN,分析方法按照《水和廢水水質(zhì)監(jiān)測方法》進行。

二、生物濾池預處理生活污水效果及影響因素

生物濾池反應器啟動采用投加活性污泥悶曝,連續(xù)流培養(yǎng)的模式進行,即在反應器啟動時投加一定量的活性污泥作為種泥,先悶曝培養(yǎng)3d,然后連續(xù)進水運行30 d后,測柱內(nèi)CODcr、氨氮的去除率均都達到70%以上就標志著掛膜成功[7],啟動完成。

1.水力負荷對BAF處理效果的影響

水力負荷的變化影響著CODCr、氨氮、總氮的去除率,在進水CODCr為192.8~258.2 mg·L-1,氨氮、總氮質(zhì)量濃度分別為 28.2~36.4、35.2~43.7mg·L-1時,其對應的CODCr平均去除率為79.25 %、78.27%、75.66%,氨氮平均去除率為77.54%、77.84%、73.43%,總氮平均去除率為61.18%、58.10%、54.63%。可見,穩(wěn)定運行期間,CODcr的去除效果隨著水力負荷的增加,系統(tǒng)對CODcr的平均去除率呈現(xiàn)微弱下降的趨勢。分析認為,隨水力負荷不斷增加,污水在濾池中的水力停留時間縮短,有機負荷也相應增加,部分有機物來不及降解,同時增加了濾層間的過濾速度和水力剪切力,很容易使生物膜被沖脫,影響處理效果[9]??傮w來說,水力負荷對CODcr的去除效果影響不大,適當提高水力負荷仍舊可取得較佳的去除效果。

2.氣水比對BAF處理效果的影響

氣水比的變化影響著 CODCr、氨氮、TN的去除率,在CODcr進水濃度為188.8~238.6mg·L-1,氨氮、TN的質(zhì)量濃度分別為29.62~35.6 、36.62~44.6 mg·L-1時,其對應的CODcr平均去除率為75.66 %、81.32%、80.36%,氨氮平均去除率為71.60%、74.24%、82.16%,總氮平均去除率為54.63%、59.98%、47.33%??梢?,隨著氣水比的增加,系統(tǒng)對CODcr的平均去除率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。分析認為,當氣水比由1:1升高到3:1時,水中溶解氧量也隨之增加,促進了好氧微生物的生長,使反應器對CODcr去除能力提高。當氣水比由3:1升高到5:1時,由于水中溶解氧量達到平衡,再加大曝氣不僅不會增加溶解氧量,反而增強了水體的湍流,造成水中溶解氧的解析及填料上生物膜的脫落,降低了固定化微生物的濃度,導致反應器去除污染物的能力下降。

3.回流比對BAF處理效果的影響

在不同回流比條件下,BAF工藝對CODcr的平均去除率呈現(xiàn)先增加再減小的趨勢。當回流比從50%提高至100%時,系統(tǒng)對CODcr的平均去除率由78.70 %升高到81.32%,這表明適當增加回流比對CODcr的去除是有利的,這是因為回流比的增加,系統(tǒng)的水力負荷增加,水力剪切力也隨之增加,可以促進生物膜的更新作用,同時避免懸浮顆粒包裹于生物膜表面,保證了傳質(zhì)效果,從而保持微生物在系統(tǒng)中有較高的活性。此外,硝化-反硝化生物濾池主要用于脫氮,當回流比增加,回流到硝化-反硝化生物濾池中的NO2–N、NO3–N的量相應增加,此時更多的有機物被反硝化細菌作為碳源進行反硝化去除。當回流比提高至150%時,系統(tǒng)對CODcr的平均去除率下降到78.87%,這是因為提高回流比導致系統(tǒng)水力停留時間縮短,削弱了異養(yǎng)菌生物降解的作用,部分有機物來不及被微生物分解利用便隨水流排出,使CODcr的去除率有所下降??傮w來說,提高回流比對有機物的去除影響不大,在不同回流比條件下,有機物的去除率都大于75%以上。

三、硝化-反硝化生物濾池在污水處理中的應用分析

污水經(jīng)過缺氧區(qū)后,其氨氮的平均去除率為49.56%。分析氨氮在缺氧區(qū)達到較高的去除效率主要原因可知:一是回流水的稀釋作用;二是生物吸附和濾料截留作用;三是回流混合液中的溶解氧使進水中的氨氮發(fā)生了好氧硝化;四是發(fā)生氨氧化作用。當濾層高度500mm時氨氮的平均去除率提高了26.69%,這是因為硝化過程對溶解氧的需求較高,只有當溶解氧濃度較高時硝化菌才會保持較高的活性,在該段區(qū)域內(nèi),水中的溶解氧比較高,有機物經(jīng)缺氧段作為碳源消耗利用后濃度降低,有利于硝化菌的生長,硝化菌成為優(yōu)勢菌種,表現(xiàn)為濾層對氨氮具有很高的去除率。因此,本工藝對于氨氮的去除,從根本上取決于好氧區(qū)的硝化作用,同時好氧區(qū)的硝化是前置反硝化的前提,硝化作用的好壞決定著本工藝反硝化性能的優(yōu)劣。在濾層500~ 1000mm內(nèi),氨氮去除率僅增長了4.1%,這是因為在濾層250~500mm內(nèi)己形成穩(wěn)定的硝化狀態(tài),所以在后500mm段,氨氮去除率增加有限。

在缺氧區(qū)(0~250mm)總氮的平均去除率為 57.99%,占總去除率的86.78%。在缺氧區(qū)內(nèi)總氮濃度急劇下降主要有三個方面原因:一是缺氧區(qū)內(nèi)硝態(tài)氮利用污水中的可生物降解有機物進行反硝化反應,實現(xiàn)脫氮;二是原污水對回流液中的硝態(tài)氮稀釋作用使得總氮濃度急劇下降;三是由于氨氧化作用。在好氧區(qū)(500~1000mm)內(nèi),總氮仍有8.84%的去除率,說明在好氧區(qū)發(fā)生了同步硝化反硝化現(xiàn)象,分析可能的原因:在運行過程中由于曝氣不均勻,氣泡沿器壁上升,使濾料層出現(xiàn)局部變黑的情況,在濾料顆粒間的孔隙中形成適合反硝化的缺氧或厭氧環(huán)境。根據(jù)好氧生物膜的構造可知,在生物膜內(nèi)產(chǎn)生了溶解氧梯度,生物膜表面的溶解氧較高,以好氧的硝化菌為主,而生物膜內(nèi)部則存在缺氧區(qū),反硝化菌占優(yōu)勢。

四、結論

有機物經(jīng)硝化-反硝化生物濾池預處理,進入垂直潛流人工濕地處理后,出水可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的一級A標準。該工藝系統(tǒng)投資和運行成本低,處理效果好。在缺氧段0~250mm濾料層內(nèi)發(fā)生了明顯的反硝化作用,使總氮得到了有效的去除,而好氧段對總氮也有一定的去除效,說明在好氧狀態(tài)下存在同步硝化反硝化作用。

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