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行業(yè)新聞

極低溫度下兩級曝氣生物濾池的運行特性

來源:無錫純水設(shè)備??????2024/6/17 11:42:44??????點擊:

無錫水處理設(shè)備http://www.arshaan.com.cn試驗工藝由于大量工業(yè)廢水和生活污水的排入,官廳水庫入庫水的有機物和氨氮濃度接近于一般城市污水。若采用單級BAF同時去除有機物和氮化合物則存在自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌對空間和氧氣的競爭,當進水有機物負荷和氮化合物濃度高時難以實現(xiàn)對氮化合物的有效去除,所以采用兩級BAF對官廳水庫入庫水進行了現(xiàn)場試驗。

  濾池()高均為3m,直徑為20cm。BAFⅠ和BAFⅡ的濾料層凈高分別為1.2、1.3m,陶粒濾料粒徑為25mmBAFⅠ、BAFⅡ中的DO濃度分別維持在2、4.5mg/L左右,水溫都為1℃以下,整個試驗裝置安裝于一農(nóng)房內(nèi),因受試驗條件限制,只能用泵把適量原水(入庫水)注入儲備水箱后連續(xù)運行,儲備水箱的水每天更換一次。
  兩級BAF工藝流程見圖1。

 結(jié)果與討論

2.1 不同水力負荷下的去除效果
  試驗開始時在較低水力負荷[2m3/(m2·h)]下運行,結(jié)果見表1。

低水力負荷時的去除效果     mg/L

項 目

原水

BAFⅠ出水

BAFⅡ出水

高錳酸鹽指數(shù)

37.2

27.0

24.0

氨氮

18.7

12.4

3.1

NO2-N

0.61

0.14

0.00

  BAFⅠ主要去除有機物,對氨氮的去除較少,而BAFⅡ主要去除氨氮,對有機物的去除作用很弱,這是因為原水經(jīng)過BAFⅠ處理后剩下的有機物較難進行生物降解。另外,水溫很低且水力負荷也較低時兩級BAF仍能較有效地去除有機物和氨氮。
  考慮到實際工程的需要,低水力負荷運行一段時間后提高負荷至4m3/(m2·h),運行結(jié)果見表2。

提高水力負荷后的運行效果     mg/L

項 目

原水

BAFⅠ出水

BAFⅡ出水

高錳酸鹽指數(shù)

34.0

29.0

27.2

氨氮

21.0

18.3

13.3

NO2-N

0.46

0.27

0.00

  從表2可以看出,水力負荷提高后對有機物和氨氮的去除率降低,由于兩級BAFDO濃度很高(不是限制性因子),故去除率降低的原因可能是低溫條件下BAF中的生物膜活性很低而難以有效地去除污染物所致。有資料表明,溫度>10℃、進水氨氮為24mg/L、水力負荷在410m3/(m2·h)變化時,水力負荷不是硝化效率的限制因子,水力負荷的提高反而促進了硝化效率的提高,整個過程中氨氮去除率為80%100%且較穩(wěn)定,這是因為高水力負荷促進了基質(zhì)和生物量的均勻分布,使液體和生物量之間的物料傳遞得到強化,同時濾料也發(fā)生一定程度的膨脹,進一步強化了物料傳遞,因而提高了硝化效率1,但此試驗表明,當水溫很低時水力負荷的提高會大大降低氨氮和有機物的去除效率。
2.2 
模擬沖擊負荷試驗
 ?、?span> 亞硝酸鹽沖擊
  為了考察兩級BAF在水力負荷為4m3/(m2·h)時對亞硝酸鹽的去除能力,向儲備水箱的原水中加入大量亞硝酸鈉,充分混勻后連續(xù)運行3h取樣分析,結(jié)果見表3。

亞硝酸鹽沖擊時的去除效果     mg/L

項 目

原水

BAFⅠ出水

BAFⅡ出水

氨氮

26.0

23.7

15.9

NO2-N

4.79

3.52

0.51

  各級BAF對亞硝酸鹽的實際去除量大于亞硝酸菌(Nitrosomonas)氧化氨氮而生成的亞硝酸鹽量,即各級BAF中生物膜內(nèi)的硝酸菌(Nitrobacter)對亞硝酸鹽的總?cè)コ芰Ω哂趤喯跛峋?span>(Nitrosomonas)轉(zhuǎn)化氨氮的總能力,這可能是在極低溫度(低于1)條件下硝酸菌的活性高于亞硝酸菌活性的緣故。
  ② 有機物沖擊
  低溫不可避免地將嚴重影響異養(yǎng)菌的活性,因而各級BAF(特別是BAF)對有機物的去除能力也受到嚴重抑制。為考察在水力負荷為4m3/(m2·h)BAFⅠ和BAFⅡ中的DO分別維持在24mg/L左右時各級BAF對有機物的最大去除能力,用葡萄糖進行了對有機物的沖擊試驗,因為通常認為葡萄糖有很好的生化性而極易被生物降解。具體操作過程是:先分別測定原水、BAFⅠ出水和BAFⅡ出水中有機物濃度,然后再向儲備水箱原水內(nèi)加入大量葡萄糖,充分混勻連續(xù)運行3h后取樣分析,結(jié)果見表4

對高錳酸鹽指數(shù)的去除效果   mg/L

項 目

原水

BAFⅠ出水

BAFⅡ出水

未受有機物沖擊

40

36

34.5

受有機物沖擊

86

77

75

  由表4可知,未受有機物沖擊時BAFⅠ和BAFⅡ分別去除了41.5mg/L有機物(以高錳酸鹽指數(shù)表示);受有機物沖擊時BAFⅠ和BAFⅡ分別去除了92mg/L有機物。由于葡萄糖溶液具有易生物降解的特性,可以認為受葡萄糖沖擊時去除的有機物基本為葡萄糖,則BAFⅠ和BAFⅡ?qū)τ袡C物的最大去除能力分別為9、2mg/L,即在同樣運行條件下兩級BAF最多只能去除原水中11mg/L有機物。通常情況下,由于原水中有機物的可生物降解性比葡萄糖溶液的可生物降解性差,在一定水力停留時間內(nèi)不易很快被生物降解,因而兩級BAF的最終出水中仍含有許多可生物降解成分,這主要是由于低溫限制了一系列與有機物生物降解有關(guān)的酶的活性,特別是胞外水解酶的活性。
2.3 BAF
內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律
   考察了水力負荷為4m3/(m2·h)BAF內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律(分別見表5、6)。

5 BAFⅠ內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律     mg/L

項目

BAFⅠ進水

距進水端0.1m

距進水端0.6m

距進水端1.1m

距進水端1.2m(出水端)

高錳酸鹽指數(shù)

35.2

34

29.6

28.4

28

氨氮

21.7

21.7

21.3

20.3

19.0

NO2-N

1.90

1.90

1.85

0.88

0.71

6 BAFⅡ內(nèi)污染物沿柱高的變化規(guī)律mg/L

項目

BAFⅡ進水

距進水端0.1m

距進水端0.6m

距進水端1.1m

距進水端1.3m(出水端)

高錳酸鹽指數(shù)

28.0

27.2

26.0

26.0

26.0

氨氮

19.0

19.0

14.8

13.3

13.0

NO2-N

0.71

0.71

0.28

0.10

0.01

  BAFⅠ中進水端和距進水端0.6m處濾料層對有機物去除較多,后面剩余0 .6m高濾料層去除的有機物較少,這主要是因為原水中易生物降解的小分子成分已被前面0.6m高的濾料層利用,剩下的大分子有機物需經(jīng)一系列復(fù)雜的水解反應(yīng)才能被微生物利用和去除,而水解酶的活性卻受到低溫的嚴重抑制,因而在有限的水力停留時間內(nèi)后面剩余0.6m高濾料層去除的有機物較少。此外,由于長期的馴化作用導(dǎo)致距進水端較近的濾料層生物膜較厚,使異養(yǎng)菌成為優(yōu)勢微生物,其水解酶含量也較高,因而能較有效地去除有機物;而距進水端較遠的濾料層生物膜中優(yōu)勢菌除異養(yǎng)微生物外,自養(yǎng)菌也逐漸成為優(yōu)勢菌,該處的生物膜中異養(yǎng)菌數(shù)量比距進水端較近的濾料層生物膜中異養(yǎng)菌數(shù)量少得多,水解酶含量也少,因而去除有機物的能力較差。
  在BAFⅠ進水端有機物濃度高,原水中易生物降解的成分也較多,異養(yǎng)菌生長快而自養(yǎng)菌得不到充分生長,故異養(yǎng)微生物成為優(yōu)勢菌,有機物濃度沿柱高逐漸降低(特別是易生物降解的小分子有機物已被利用);在出水端異養(yǎng)菌生長受到限制,通過附著生長的自養(yǎng)菌(如硝化細菌)占優(yōu)勢,氨氮被硝化。
  從表6可以看出,在BAFⅡ中只有距進水端較近的一部分濾料層(0.6m)對有機物有去除作用,而氨氮主要是被距進水端0.6 m內(nèi)濾料層中的自養(yǎng)微生物降解,而后面0.7m濾料層對氨氮的去除有限,這主要是由于入庫水氨氮濃度在夏、秋兩季較低(一般低于10mg/L),因而經(jīng)過長期馴化作用形成的自養(yǎng)微生物量也有限,特別是BAFⅡ中自養(yǎng)微生物形成的生物膜基本只在距進水端0.6m內(nèi)濾料層形成,進入冬季后由于排污量突增,而入庫水量變小,氨氮濃度突然上升,雖然經(jīng)過近兩個月的低溫馴化,但增加的自養(yǎng)微生物量有限,故后面的0.7m濾料層對氨氮的去除作用也較弱。
  雖然進水亞硝酸鹽濃度較高,但亞硝酸鹽濃度在各級柱內(nèi)沿高程逐漸降低且未發(fā)現(xiàn)有亞硝酸鹽的積累,這也同樣反映了各級BAF中生物膜內(nèi)的硝酸菌對亞硝酸鹽的總?cè)コ芰Ω哂趤喯跛峋D(zhuǎn)化氨氮的總能力,即在低溫條件下亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽不再是完全硝化反應(yīng)的限制步驟。

 結(jié)論和建議 

  采用曝氣生物濾池在低溫下處理官廳水庫入庫水的探索性試驗表明,有機物和氨氮的去除受到了低溫的嚴重抑制,亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽不再是完全硝化反應(yīng)的限制步驟。在低溫條件下水力負荷的提高會導(dǎo)致有機物和氨氮去除率的下降,這與國外學者在較高水溫條件下得出的結(jié)論相反。
  由于官廳水庫入庫水在冬季時的水質(zhì)與一般城市污水相似,故該試驗也填補了兩級曝氣生物濾池在低溫下處理城市污水的空白,并為其用于寒冷地區(qū)(特別是我國北方)的城市污水處理提供了第一手資料。純水設(shè)備,實驗室純水設(shè)備無錫純水設(shè)備,無錫水處理設(shè)備,無錫去離子水設(shè)備醫(yī)用GMP純化水設(shè)備。 半導(dǎo)體超純水設(shè)備