包埋菌生物预处理改善常规工艺处理效果研究.pdf

第5卷第 l 期 2 O l 1年 2月 供 水 技 术 W A T ER T EC HN0L 0GY V0 1 5 No 1 Fe b 2 01 1 研 究 论 述 S 包埋菌生物预 处理改善常规工艺处理效果研 究 胡 良 ， 黄 薇 ， 常 颖 ( 1 中国石油东北炼化工程有限公 司 吉林设计 院，吉林 吉林 1 3 2 0 0 2 ；2 广州市 自来水公 司，广东 广州 5 1 0 1 6 0 ) 摘要 ： 将 包埋菌曝气池作为生物预 处理单元与常规 处理工艺结合， 处理 N H 4一N及有机 物超标的河流原水， 考察 了N H 4 +一N、 N -一N和有机物的去除情况。为期 l 2个月的生产性试验 结果表明， 预 处理单元可有效去除 N H 4一N和 N O 2 -一N， 但 出水有机物不达标 ； 经过沉淀、 砂滤进 一 步处理后 ， 出水各项指标均稳定达到 生活饮用水卫生标准 要 求。包埋菌生物预 处理可以提 高 常规工艺处理性能， 应对原水 N H 4一N、 有机物超标等问题 ， 是一种投 资省、 运行 费用低的技术改造 技 术 。 关键词 ： 生物预处理 ； 包埋固定化细菌； 常规工艺； N H 4一N； N O 2 -一N 中图分类号 ：T U 9 9 1 2 文献标志码：A 文章编号：1 6 7 3 9 3 5 3 ( 2 0 1 1 ) O l一 0 0 0 1 0 3 d o i ： 1 0 3 9 6 9 i i s s n 1 6 7 39 3 5 3 2 0 1 1 0 1 0 0 1 I mpr o v e m e n t o f c o n v e n t i o n a l wa t e r t r e a t me nt pr o c e s s wi t h e mb e dd e d i mmo b i l i z e d m i c r o o r g a n i s m pr e t r e a t me nt Hu L i a n g ，Hu a n g W e i ， Ch a n g Yi n g ( 1 J i l i n D e s i g n I n s t i t u t e ， P e t r o C h i n a N o r t h e a s t n i n g& C h e mi c a l E n g i n e e r i n g C o L t d ， J i l i n 1 3 2 0 0 2 ，C h i n a； 2 G u a n g z h o u W a t e r S u p p l y C o m p a n y ， G u a n g z h o u 5 1 0 1 6 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e e x c e s s i v e NH4 + 一 N a n d o r g a ni c s f r o m r a w wa t e r wa s t r e a t e d b y c o mb i n e d o f e mb e d d e d i mmo b i l i z e d mi c r o o r g a n i s m p r e t r e a t me n t a n d c o n v e n t i o n a l p r o c e s s An d t he r e mo v a l o f NH4 一 NN O ；一N a n d o r g a n i c s w a s i n v e s t i g a t e d T h e 1 2 一 m o n t h p i l o t t e s t i n d i c a t e d t h a t N H ；一N a n d N O r N c o u l d b e r e mo v e d e f f e c t i v e l y b y t h e p r e t r e a t me n t p r o c e s s ，b u t o r g a n i c s i n e f flu e n t c o u l d n o t fit t h e s t a n d a r d s Af t e r t r e a t me n t o f s e d i me n t a t i o n a n d s a n d f i l t r a t i o n，a l l i n d e x e s o f t h e e f flu e n t c o u l d fit t h e r e q u i r e m e n t o f t h e S t a n d a r d s f o r D r i n k i n g W a t e r Q u a l i t y T h e e mb e d d e d i m m o b i l i z e d m i c r o o r g a n i s m pr e t r e a t me n t c o u l d i mp r o v e t h e e ffic i e n c y o f c o n v e n t i o n a l p r o c e s s f 0 r r e mo v a l o f e x c e s s i v e NH4 + 一N a n d o r g a n i c s f r o m r a w wa t e r I t i s a r e n o v a t i o n t e c h n o l o g y wi t h l e s s i n v e s t me n t a nd o p e r a t i o n a l c o s t Ke y wo r ds： mi c r o o r g a n i s m p r e t r e a t me n t ； e mb e d d e d i mmo bi l i z e d mi c r o o r g a n i s m； c o n v e n t i o n a l p r o c e s s ； NH4 +一N： N O；一N 随着河 流水质 的恶 化和 生 活饮用水 卫生标 准 ( G B 5 7 4 9 -2 0 0 6 ) 的实施 ， 我国多数以河流为水 源的城镇 自来水厂的常规水处理工艺都面临着改造 的问题。保留常规工艺处理设施 ， 增加预处理 ， 是一 种简单易行的技术改造方案。臭氧化 +活性炭、 生 物活性炭、 好氧接触氧化曝气池 、 曝气生物滤池等都 是近年来研究较多的预处理工艺 。笔者采用包埋固 定化细菌颗粒载体( 以下简称 “ 包埋菌” ) 曝气池作 瞩秣 第5卷第 1 期 供水技术 2 0 1 1年2月 为生物预处理 ， 考察 了包埋菌生物预处理对常规工 艺处理效果的改善作用 。 1 试验装置与方法 1 1 试验装置及工艺流程 试验在广州市某 自来水厂进行 ， 包埋菌曝气池 装置的横截面为边长 1 m的正方形 ， 池高 7 m， 水深 6 5 m； 采用罗茨风机向池中注入空气进行曝气 ， 原 水来 自试验所在水厂的原水管 ， 从装置下部进水 ， 处 理水从装置上部溢流而 出； 以“ 投加的包埋菌湿重 ( 以 t 计 )曝气池水体积( 6 5 m ) ” 计算得 出包埋 菌添加率( ) 。试验工艺流程见图 1 。 风机 混凝剂 I I 原水管道 图 1试 验 工 艺 流 程 F i g 1 F l o w c h a r t o ft e s t 1 2 包埋菌载体 试验所采用 的包埋菌载体颗粒 由上海交通大学 研发 ， 是边长约为 3 m m 的立方体 ， 具有 弹性 ， 比重 为 1 0 21 0 4 ， 含水率为 9 5 9 8 ， 在水中具有 良好 的沉降性和物理化学稳定性_ l 。 1 3 试验方法 试验装置采取 2 4 h连续进水 ， 试验中通过阀门 调节改变装置的进水量 和曝气量， 从而改变水 中的 溶解氧。 为准确把握不同时段原水水质变化时的处理效 果 ， N H N、 C O D 浊度、 D O、 p H等指标每小时检 测一次 ； N O ；一N、 N O 2 -一N、 总碱度 、 铁 、 锰等指标每 周检测一次。 2 试验结果与分析 试验 自2 0 0 7年 1 1月 1日开始 ， 2 0 0 8年 1 0月 3 1日结束 ， 总计 3 6 6天( 一个水文年) 。 2 1 对N r I ；一N的去除效果 包埋菌池 、 沉淀 池、 砂滤池对 N H $一N的去除 情况见图 1 。进水 N H 4 +一N为 0 3 33 1 4 mg L 时， 包埋菌池出水 N H 4 +一 N为 0 0 7 0 8 0 mg L ； 经 沉淀和砂滤进一步处理后 ， N H 4 +一 N稳步降低 ， 沉淀 池出水 N H ；一 N为 0 0 1 0 6 1 m g L ， 砂滤出水为 0 0 10 2 0 m g L 。包埋菌 预处理 +常规工 艺对 N H 4 +一N的总平均去除率约为 9 3 6 ， 包埋菌对原 2 水 N H 4 +一N的平均去除率为 7 5 8 ， 沉淀对包埋菌 池出水 N H 4一N的平均去除率为 3 4 ， 而砂滤对沉 淀出水 N H 4 +一N的平均去除率为 9 3 7 。因此 ， 包 埋菌颗粒对原水 N H 4 +一N的去除起主要作用。 包埋 * 总去除率 口 沉 淀 A 砂 滤 4 0 一一 o L ! ! 盟： 图1 各处理单元对 N H ；一N的去除效果 F i g 1 Re mo v M o f NH N b y d i ff e r e n t t r e a t me n t p r o c e s s e s 2 2 对N O ；一N的去除效果 由图2可见， 试验阶段各单元出水 N O 2-一N均稳 定在一个较低水平。进水 N O ；一N为 0 0 3 0 1 8 m g L时， 包 埋菌 池 出水 N O 2 -一N为 0 0 0 40 1 1 m g L ， 沉淀池 出水 为 0 0 0 5 0 0 8 3 m #L， 砂滤池出 水为 0 0 0 1 0 0 1 7 m g L 。大部分 N O 2 -一N在包埋 菌池中被去除， 这也说 明包埋硝化菌对 N H 4 +一N的 去除 比较彻底， 不容易产生 N O ；一 N的累积。 O - 3 5 0 3 0 o 25 竽0 2 0 芝 0 1 5 k 0 O 1 O Z 0 05 0 1 4 5 1 5 0 1 5 5 1 6 0 1 6 5 1 7 0 1 7 5 1 8 0 l 8 5 l 9 o t d 图 2 各处理单元进对 N O 2 -一N的去 除效果 F i g 2 R e mo v M o fNO2-一N b y d i ff e r e n t t r e a t me n t p r o c e s s 2 3 对 C O D 的去除效 果 试验表明， 包埋菌池对 C O D 的去除效果不 明 显。包埋菌池 出水 C O D 随原水波动 ， 经常规工艺 处理后 C O D 逐步稳定。原水 C O D 为 1 5 75 2 m g L时 ， 包埋菌池 出水平均 C O D M 为 2 3 0 m g L ， 沉淀池 出 水 为 1 6 5 mg L ， 砂 滤 池 出水 为 1 1 8 m g L ， 如图3 所示。包埋菌池对原水 C O D 的平均 去除率为 2 1 4 ， 沉淀池对包埋菌出水 C O D 的平 均去除率为 2 7 2 ， 砂滤池对沉淀池 出水 的平均去 胡 良， 等： 包埋菌生物预处理改善常规工艺处理效果研究 第5卷第 l 期 除率为 3 1 8 ， 总平均去除率为 5 5 。 包埋菌池对 C O D 去除率不高 的原 因， 可能与 原水中有机物含量低且原水经过河流水体 自净作用 后 ， 所含有机物难生物降解有关。但是 ， 包埋菌池与 常规工艺结合可以将 C O D 控制在 3 m g L以下 ， 有 效保证有机物达标。 图 3 各 处理 单元对 C O D 的去除效果 F i g 3 Re mo v a l o f C ODM b y d i ff e r e n t t r e a t me n t p r o c e s s e s 2 4 对浊 度的去 除效 果 试验装 置进 出水 浊度 的变化见 图 4 。可 以看 出， 包埋菌池对浊度基本没有去除效果 ， 砂滤出水平 均浊度为 0 2 8 N T U。 Z 爱 图4 各处理单元对浊度的去除效果 Fi g 4 Re mo v a l o ft u r b i d i t y b y di ffe r e nt t r e a t me n t e e 8 B e B 2 5 p H及D O的 变化 各单元进 出水 p H和 D O的变化见 图 5 、 图 6 。 试验发现 ， 与进水相比， 包埋菌池出水 p H值升高了 0 1 ， 这可能是曝气吹脱所致。沉淀和砂滤的进出水 p H值则 没有 变 化 。 D O在砂 滤 池出水 中一 直保 持 3 在饱和状态 ， 有效防止 了砂滤过程消耗 D O， 发生缺 氧而导致 N O 2 -一N升高这一问题。 72 7 1 7O 69 6 8 6 7 6 6 65 64 1 图 5 各处理单元 p H的变化 F i g 5 V a