厌氧生物滤池+生物接触氧化组合工艺处理地表微污染水技术

Posted 2023-01-14 浓度

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1试验简介

1.1 试验水质

试验用水为北京市通惠河通州段有代表性的河水，水质状况如表1。

表1 通惠河通州段河水水质

对水质进行分析可知，BOD5/CODCr=5/85=0.059，远小于0.25～0.3，这说明通惠河水的可生化性能很差，分析其主要原因为河水通过自净作用，将可生化部分的有机物基本降解，剩余的有机物难生化降解，体现在CODCr的浓度较高，同时BOD5∶TN∶TP=5∶25∶2.25，与好氧微生物所需的营养比值BOD5∶TN∶TP=100∶5∶1相比，明显所需碳源太低，不利于好氧微生物的生存。

1.2试验装置与方法

试验装置如图1。主要包括厌氧生物滤池1座，设计规格为1.4m×0.5m×0.8m，有效容积为0.56m3，材质为不锈钢；滤料采用特制的树脂制成，亲水性强，固膜效果好，体积为0.4m3；生物接触氧化池0.75m×0.45m×1.8m，材质为不锈钢+钢化玻璃，设计水深1.5m，总容积0.5m3。曝气系统1套，出气压力大于0.015MPa，出气量为（6～8）L/min，排气口直径为3mm。

图1 厌氧生物滤池+生物接触氧化组合工艺处理装置示意图

2 结果与讨论

2.1 水力停留时间对厌氧生物滤池出水各指标去除率的影响

厌氧生物降解过程可将大分子不溶性复杂且难降解的有机物在细胞外酶的作用下，水解成小分子溶解性高级脂肪酸供微生物利用。水力停留时间是影响厌氧生物滤池工艺处理效果的一个非常重要的参数，HRT过长，微生物释磷过量及水中C源不足，影响微生物的正常生长及好氧过程中的聚磷过程。不同水力停留时间对出水各指标的影响结果如图2和图3。

由图2可以看出，在厌氧过程中随着水力停留时间的延长，出水中各污染指标的变化不明显，但由图3可以发现，BOD5/CODCr比值随着水力停留时间的延长总体上升趋势，在HRT=15h时BOD5/CODCr=0.26，可生化性大大提高，比较有利于后续的生物接触氧化处理。

图2 水力停留时间对各指标去除率的影响

图3 水力停留时间对出水BOD5/CODCr比值的影响

2.2 生物接触氧化中气水比对出水各指标去除的影响

气水比是影响生物接触氧化工艺处理效果的一个非常重要的参数，不同气水比条件下对各指标去除的影响结果如图4。

图4气水比对出水中各指标去除率的影响

由图4可知，随着气水比的增加，地表水中氨氮、CODCr的出水浓度总体呈下降趋势，总磷和总氮的出水浓度则先下降后上升，这主要是在脱氮和除磷过程中需要有缺氧和厌氧过程段，气水比太大和太小都不利于这两过程，综合考虑各指标的去除效果和曝气时的能耗，可以确定最佳气水比为10，出水氨氮浓度为0.56mg/L，去除率达93.8%；出水总氮浓度为5.8mg/L，去除率为76.8%；出水总磷浓度为1.32mg/L，去除率为41.3%；出水CODCr浓度为42mg/L，去除率为50.6%。出水水质除总磷浓度没有达到0.4mg/L，其余指标基本达到研究要求。

2.3 生物接触氧化中水力停留时间对各指标去除的影响

地表微污染水在生物接触氧化池内水力停留时间的长短是影响处理后出水水质的另一关键因素，在前述试验结果的基础上，确定气水比为10，根据通常生化过程所需时间选定水力停留时间为（2～10）h进行试验，结果如图5。

图5水力停留时间对出水中各指标去除率的影响

由图5可以得出，随着水力停留时间的延长，地表微污水中的各指标去除效果都基本呈上升趋势，考虑水力停留时间越长所需处理设备容积越大，确定最佳水力停留时间为4h，出水氨氮浓度为0.275mg/L，去除率高达96.8%；出水总氮浓度为11.2mg/L，去除率为60.3%；出水总磷浓度为0.64mg/L，去除率为76.3%；出水CODCr浓度为35mg/L，去除率为60.2%。出水中除总磷浓度高于0.4mg/L，其他指标都满足研究目标。

2.4 组合工艺中厌氧生物滤池回流比对处理后出水中各污染指标的影响

为了使处理后出水中的总氮和总磷的浓度能够完全达到课题研究目标要求，在厌氧生物滤池+生物接触氧化组合工艺中采用生物接触氧化池出水部分回流至厌氧生物滤池的运行方式。回流比是影响处理后出水效果的另一个非常重要的因素，试验采用0%、20%、50%、100%、150%、200%的回流比进行研究，试验结果如图6。

图6回流比对出水中各指标去除率的影响

由图6可以得出，随着厌氧生物滤池中回流比的增加，地表微污染水中的各指标去除效果基本呈上升趋势，考虑回流比越大所需处理设备容积越大且能耗越高，确定最佳回流比为100%，出水氨氮浓度为0.34mg/L；出水总氮浓度为3.2mg/L；出水总磷浓度为0.38mg/L；出水CODCr浓度为34mg/L，出水各项指标完全满足研究目标。

3 结果与讨论

针对目前国内外对地表微污染水处理研究现状进行分析，在此基础上，针对存在问题，结合北京市科学技术委员会重大项目等相关课题研究要求，提出了厌氧生物滤池+生物接触氧化组合处理工艺，在最佳的试验参数厌氧生物滤池HRT=15h，气水比10，生物接触氧化水力停留时间4h，回流比100%运行条件下，出水各指标中氨氮浓度为0.34mg/L，总氮浓度为3.2mg/L，总磷浓度为0.38mg/L，CODCr浓度为34mg/L，完全满足景观用水要求和研究目标。本试验的研究将为北运河全流域乃至全市水环境保护和水生态建设提供强有力的技术支撑，对北方地区类似流域的生态水环境恢复具有重要的借鉴与示范作用，对于缓解北京市水资源紧张形势、提高水资源利用效率以及提升流域生态水环境质量都具有巨大的促进作用。()

参考文献

［1］马传军,费庆志,许芝.厌氧生物滤池-好氧生物炭滤池联合处理生活污水［J］.环境化学，2007,26(1):70-72.

［2］张克峰,李宇海,鲁文杰.串联厌氧生物滤池处理城市污水的试验研究［J］.水科学与工程技术，2009.(1):26-28.