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硅基复合滤料A/O生物滤池对生活污水的脱氮机理研究

刘振亮  
【摘要】:实验以天然沸石为原料,添加活化剂和粘合剂研制硅基复合滤料,并对其进行物化性能表征,对比天然斜发沸石发现,硅基复合滤料在孔隙率、比表面积以及破碎率和磨损率等性能上都有了较大的改善,硅基复合滤料各项指标均符合国家《轻集料及其试验方法》(GB/T17431-1998)标准,可以作为良好的生物滤池滤料使用。 实验对硅基复合滤料的吸附性能和解吸性能进行了研究,结果表明滤料的氨氮吸附性能很好,硅基复合滤料对氨氮的静态吸附容量高达149.9048mg/g,而天然斜发沸石的氨氮吸附容量仅为34.8272 mg/g。硅基复合滤料对氨氮的静态吸附作用是物理吸附和化学吸附两种作用协同完成的。解吸实验发现该滤料的平均解析容量可达22.1236mg/L,说明硅基复合滤料不仅性能优越而且有较强的再生能力和抗冲击能力。 系统挂膜历时43天,好氧柱挂膜周期要比缺氧柱短,好氧柱挂膜约27天,而缺氧柱挂膜需43天。系统挂膜后期好氧柱出水硝酸盐氮浓度高达8mg/L,缺氧柱出水硝酸盐氮浓度仅为2mg/L,系统各段滤柱内滤料表面、断面均被一层厚厚的微生物膜所覆盖,在生物膜内生物种类丰富,结构完整,存在大量原后生动物。 实验以气水比、水力停留时间和系统回流比为控制参数,通过正交试验确定硅基复合滤料A/O生物滤池运行工艺的最优运行工况为C3A2B2,即当系统气水比为2:1,水力停留时间控制在1.5h,好氧柱回流比为3:1时,硅基复合滤料A/O生物滤池工艺对污水的脱氮效果最好。在此工况下,系统出水总氮浓度平均约为16.95mg/L,去除率高达75.78%;氨氮出水浓度小于5mg/L,氨氮的去除率平均约91.28%; COD出水浓度可降至12.30mg/L左右,系统对污水COD的去除率高达93.90%,系统出水各项指标均符合国家城镇污水排放一级标准; 系统稳定运行期间,考察了回流比、水力停留时间和气水比对系统脱氮作用的影响。实验发现氨氮的去除主要受水力停留时间和好氧柱气水比的影响,随着系统气水比和水力停留时间的增加,系统氨氮的去除率不断增加,而系统回流比对氨氮的去除影响很小;回流比、水力停留时间和气水比三种因素对总氮的去除影响都很大,随着系统回流比和水力停留时间的增加,系统总氮的去除呈现出稳步的增加趋势,随着好氧滤池气水比的增加,系统总氮的去除率呈现出先增加后降低的趋势。 实验依据硅基复合滤料A/O生物滤池工艺最优运行工况下对污水的脱氮实验结果,分段分滤池对污水脱氮机理进行了研究分析。结果表明硅基复合滤料A/O生物滤池工艺的脱氮是多种微生物协同降解的作用下联合硅基复合滤料的离子交换性能和吸附作用共同完成的。缺氧柱内既发生着传统的反硝化脱氮作用,又有新型的厌氧氨氧化脱氮作用,好氧柱主要发生硝化细菌的脱氨作用。


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