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引黄水库水生物预处理技术中试研究

李恺  
【摘要】:本课题依托国家水体污染控制与治理科技重大专项子课题“生物预处理技术研究与示范”,利用曝气生物流化池、曝气生物滤池对济南地区引黄水库水进行预处理,优化曝气生物流化池、曝气生物滤池技术。 试验在中试条件下进行了曝气生物流化池和曝气生物滤池水力条件的优化、填料的比选、温度的影响及低温下优化运行、磷和氨氮浓度对硝化作用的影响、生物处理对水的混凝效果的影响研究。 试验结果表明:(1)水温在16-20℃时,流化池的最优运行工况为HRT60min,曝气强度2.7m3/(m2·h),气水比为0.6:1,此时氨氮、CODMn、浊度去除率分别为34.2%、17.1%和22.5%。BAF的最优运行工况为滤速6.4m/h、3.2m3/(m2-h),气水比为0.5:1,此时氨氮、CODMn、浊度去除率分别为60.1%、27.5%和70.6%。(2)曝气生物流化池和曝气生物滤池中异养菌和硝化菌的活性在温度小于5℃时受到抑制。随着温度的升高,抑制作用解除。在6-20℃内随着温度的升高,流化池和生物滤池对氨氮、CODMn的去除作用增强。(3)冬季水温低于5℃,冬季流化池最优运行工况即水力停留时间和曝气强度分别为100min和2.2m3/(m2·h),气水比为0.8:1。曝气生物滤池冬季低温期最优运行工况即滤速和曝气强度分别为5.1m/h和2.5m3/(m2·h),气水比为0.5:1。(4) ABFT运行中通过对填料流化程度的研究比较,优选出中试试验条件下的最佳填料及最佳填充率。LT-100型球型填料的流化程度高于LT-50型柱形填料;填充率为50%时填料的流化程度高于填充率为30%的情况。BAF运行中通过不同粒径火山岩填料对氨氮、CODMn、浊度、UV254去除率的研究比较,优选出中试试验条件下填料的最优粒径。在水温为16~20℃范围,进水氨氮浓度为0.2mg/L,滤速为7.6m/h,气水比为0.5:1运行情况下,装填粒径1~3mm火山岩的曝气生物滤池对氨氮、CODMn、浊度的去除率均高于粒径3-5mm、8-10mm的运行效果。(5)进水中较低的磷浓度值限制了ABFT对氨氮的去除,但对BAF的限制作用较小水温为16-20℃,进水氨氮浓度0.2mg/L时,进水磷浓度由5μg/L提高至20μg/L, ABFT氨氮去除率由26.2%提高到86.2%,BAF氨氮去除率由55.3%提高到89.6%。ABFT中磷浓度达到20μg/L时,氨氮的去除不再受到磷的限制。此时出水磷浓度为9-13μg/L。BAF中进水磷浓度达到10μg/L时,氨氮去除率均保持80%-90%以上,此磷浓度条件下,氨氮的去除不再受到磷的限制。随着进水氨氮浓度的提高,磷的消耗量也有所增大。在ABFT和BAF出水中投加浓度为10mg/L的PAFC进行常规混凝处理,磷浓度即可降为5-9μg/L,不会造成出水磷超标。(6)曝气生物流化池/混凝工艺处理后对CODMn、TOC和UV254的去除率较之原水直接混凝能够提高6%-9%,1.5%-6%,2%-14.4%。BAF/混凝工艺处理后对CODMn、TOC和UV254的去除率较之原水直接混凝能够提高8%-11.8%,4.6%-8.5%,2%-9%。向生物预处理出水中投加5mg/L的混凝剂,流化池出水CODMn、 TOC、UV254的去除率分别为22.1%、18.0%、22.2%,BAF出水CODMn、TOC、UV254的去除率分别为24.0%、23.8%、27.7%,效果与向原水中投加10mg/L混凝剂的出水效果相当。原水经ABFT、BAF处理后混凝效果得到显著改善,减小了后续混凝工艺混凝剂的投加量,节约成本并减小环境负荷。并且BAF出水的混凝效果要好于流化池出水。


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