BAF-微絮凝工艺处理微污染水试验研究

Posted 2023-01-12 絮凝

篇首语：虎不怕山高，鱼不怕水深。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了BAF-微絮凝工艺处理微污染水试验研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

针对污染严重的地表水，采用BAF-微絮凝工艺处理，研究了气水比、运行周期、加药比、加药量等运行条件对污染物去除的影响。试验结果表明，当BAF气水体积比为3、运行周期为15d，微絮凝PAC与PAM加药质量比为8、投加量分别为80和10mg/L时，该工艺对CODCr、氨氮、浊度和悬浮颗粒物的平均去除率分别为88%、94%、99%、99%；处理后水质符合印染及造纸行业的水质要求，且成本仅为0.35元/t；该处理工艺具有较好的市场应用前景。
随着工业废水和生活污水的大量产生，江河污染日益严重，据不完全统计，我国大部分地表水都沦为Ⅳ类、Ⅴ类甚至劣Ⅴ类水质；而与此同时，江河水污染使得我国水质性缺水危机日益严重，且在未来一段时间，地表水污染趋势很难得到明显改善，这会大大掣肘我国经济发展的速度和质量。目前，微污染废水的处理方法一般采用生物法与化学法处理相结合。针对受到污染的地表水，拟采用BAF-微絮凝工艺进行处理，研究气水体积比、运行周期、加药比、加药量等运行条件对污染物去除的影响，使出水符合工业用水的水质要求；微絮凝可去除微污染源水中存在的浊度、悬浮颗粒物以及部分有机物质，BAF属于深度好氧处理工艺，可以高效地去除微污染源水中的有机污染物。
1.试验部分
1.1进水水质水量
微污染水来自珠江水系某污染严重的河段，经过实地取样和检测，具体水质指标如表1所示。本试验为中等规模，模拟实际处理过程中连续处理模式，采用进水流量为10m3/h。

1.2工艺流程及设备
中试系统主要包括储水池、BAF反应装置、微絮凝反应池、砂滤罐等装置，工艺流程见图1。

BAF池用钢制材料，尺寸为Ф2m×4.3m，采用轻质陶滤为填料，填料高度为3m，底部设置穿孔管曝气，废水在其中的停留时间为2.8h。絮凝反应池用钢板制作，尺寸为1.5m×1.5m×1.5m，分为4格，水力停留时间为25min；砂滤罐尺寸为Ф0.7m×1.8m，玻璃钢材质外壳，内装粒径0.2mm左右的石英砂。
1.3BAF生物挂膜
BAF反应池种泥利用某城市污水处理厂接触氧化池污泥培养，加入污泥质量浓度约为1.5g/L，抽入微污染源水后开始闷曝，间歇性换水，一周以后开始连续进水，8d后再慢慢调大进水量，同时每日检测进出水CODCr，观察BAF对微污染源水CODCr去除率。一段时间后CODCr去除率趋于稳定达到40%以上，出水CODCr的质量浓度从进水时的100mg/L降到了56mg/L左右，镜检BAF中生物膜发现了高等原生动物(如轮虫、草履虫等)，表明培菌完毕。
1.4试验方法和研究内容
将微污染源水先抽至储水池，用泵将其引入BAF反应池，BAF属于深度好氧处理工艺，可去除水中大部分有机物，对氨氮和悬浮颗粒物也有较好的去除效果；然后微污染源水进入微絮凝反应池，微絮凝剂采用PAC和PAM，通过微絮凝反应可以去除水中的浊度和少量的悬浮颗粒物；通过BAF和微絮凝联合工艺处理之后，水质得到较大改善，符合大部分普通工业用水的水质要求；总试验时间为6个月。
本试验主要研究微絮凝段PAC、PAM加药配比及加药量等运行条件对污染物(浊度、氨氮、CODCr)去除效果的影响；BAF气水体积比和运行周期等运行条件对污染物去除效果的影响。
2.结果与讨论
2.1BAF对污染物的去除研究
2.1.1气水体积比对污染物去除的影响
BAF在运行的过程中需要从底部不断曝气，维持池体中溶解氧浓度的稳定，进而保持好氧微生物分解有机物的活力；因而曝气的强弱程度对微污染源水中有机物和氨氮的去除有重要影响。气水体积比对BAF去除污染物的影响如图2所示。

从图2可看出，在气水体积比从1到8不断变大的过程中，CODCr、氨氮的去除率都有一个先升高后降低的过程；其中，CODCr去除率先从80%升高到86.5%，后降低为76%；氨氮去除率先从85%升高到93%，然后降低为86%；悬浮颗粒物去除率刚开始保持在75%左右，随后降低为65%。
BAF为好氧处理工序，曝气不足，则局部呈现厌氧，微生物氧化CODCr和氨氮的能力较低，因而随着气水体积比增大，溶解氧浓度升高，CODCr和氨氮去除率均呈现升高趋势，当气水体积比接近3至4时，CODCr和氨氮去除率达到最大，分别为86.5%和93%；继续增大气水体积比会加剧陶粒间的滚动摩擦，使生物膜大量脱落而降低微生物浓度，使得CODCr和氨氮去除率降低。BAF去除悬浮颗粒物的能力主要来自于陶粒的截留作用和生物膜的吸附作用，气水体积比太大，则会加大陶粒间的缝隙和降低生物膜的厚度，均会降低悬浮颗粒物去除率，当比值为8，其去除率降低至66%。
2.1.2运行周期对污染物去除的影响
维持BAF气水体积比为3左右，其运行时间对污染物的去除影响如图3所示。

从图3可看出，当BAF连续运行由第1天至第14天，BAF对污染物的去除率基本维持稳定状态；当运行时间超过15d后，BAF对氨氮、CODCr、悬浮颗粒物的去除率均出现不同程度的下降。这是因为当BAF连续运行时间越长，微生物生长量越多，生物膜越厚；当运行超过一定时间，微生物膜内部出现厌氧，生物膜大量脱落，一方面降低了BAF内微生物浓度，从而降低氧化氨氮和CODCr的能力，另一方面脱落的生物膜本身也会造成水质变差；综上所述，BAF运行周期为15d，15d后需用气、水反冲洗BAF。
经过BAF处理之后，各项水质指标平均值分别为：CODCr的质量浓度为12mg/L、BOD5的质量浓度为3mg/L、氨氮的质量浓度为1.5mg/L、悬浮颗粒物的质量浓度为2.5mg/L、浊度为30NTU。
2.2微絮凝对污染物的去除研究
2.2.1PAC和PAM加药配比的影响
微絮凝对微污染废水中浊度具有较好的去除效果，其中PAC主要是利用其强正电荷压缩胶体颗粒物的双电层，而PAM主要利用吸附架桥作用去除污染物；微絮凝对CODCr和氨氮也具有一定的去除效果；固定PAM加药量为5mg/L，增加PAC加药量，其对污染物去除的影响如图4所示。

从图4可看出，随着m(PAC)/m(PAM)值的不断提高，微絮凝对浊度去除效果非常明显。当加药比从1升高到8时，微絮凝对浊度的去除率从50%升高到92%，继续增大PAC加药量时，浊度去除率反而有下降趋势。这是因为PAC可以中和胶体表面的负电荷，在搅拌的作用下胶体容易长大进而沉降去除，但过量投加的PAC会使得胶体获得相同的正电荷相互排斥而难以长大，使去除率下降；m(PAC)/m(PAM)为8时最佳。微絮凝对CODCr和氨氮的去除率基本稳定在20%和8%左右。
2.2.2PAC和PAM的加药量的影响
固定m(PAC)/m(PAM)为8，不断加大PAC和PAM投加量，观察其对污染物去除的影响，如图5所示。

从图5可看出，随着PAM投加量从5mg/L不断增大到10mg/L，絮体不断结大，沉降效果变好，浊度平均去除率从90%增大至93.5%，CODCr平均去除率从15%升高至20%，氨氮去除率基本维持在7%～8%；当PAM投加量进一步增大时，CODCr去除率却出现了明显的下降过程。这是因为，PAM是一种高分子有机物，过量投加的PAM会以CODCr的形式出现在水中，同时浊度和氨氮去除率升高幅度并不明显，因而PAM和PAC最佳投加量分别为10、80mg/L。经过BAF-微絮凝处理，经加氯杀菌后，各项水质指标见表2。
2.3成本分析
该工艺主要运行成本为2台1kW提升泵和鼓风机电费、药剂费等。电费约为0.15元/m3，药剂费约为0.2元/m3，总的运行成本约为0.35元/m3。

3.结论
(1)BAF可较好去除微污染源水中的各项污染物，当气水体积比为3，运行周期为15d，BAF对CODCr、氨氮、悬浮颗粒物的去除率分别达到86.5%、93%、75%。
(2)微絮凝可较好地去除微污染源水中的浊度，当PAC和PAM投加比为8、PAC和PAM投加量分别为80、10mg/L；其对CODCr、氨氮、浊度的去除率分别为20%、7.5%、93.5%。
(3)BAF-微絮凝工艺可以较好的去除微污染源水中的各项主要污染物，CODCr、氨氮的平均去除率分别为88%、94%，浊度和悬浮颗粒物的平均去除率均为99%以上。处理后水质符合一般工业用水的水质要求，且成本低廉，仅为0.35元/t，该工艺具有较好的应用前景。