（模式识别与智能系统专业论文）微格化三氧动态生物处理技术研究.pdf

泄豪受蒜镀普侥 学位论文 微格化三氧动态生物处理技术研究 s t u d y o nt h ea n a e r o i c a n o x i c a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n t t e c h n o l o g ym i n i s i z ea n dd y n a m i cc o n d i t i o n 潘强 申请学位级别 王堂亟专业名称壹亟王程 论文提交日期 2 q 】q 生5 且论文答辩日期2 q l q 生五且 学位授予单位和日期 j 匕复建篡王猩堂院2 q 1 q 生6 且 2 0 1 0 年6 月 北京建筑工程学院 硕士学位论文原创性声明 0 it l t l1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 i i i i illi ii i i l y 1717 3 2 0 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容 外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成 果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：务弓鼍、 日期：如b 年6 月f 7 日 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 摘要 微格化三氧动态生物处理技术是一种针对小城镇污水的处理方法，该方法结 合了曝气生物滤池及生物接触氧化的特点而且具有活性污泥法的优点，只产生少 量剩余污泥。 本研究涉及三个试验，第一个是对筛选出的最佳填料所进行的性能小试，第 二个是物化除磷小试，第三个是微格化三氧动态生物处理技术半生产性中试试 验。 对于最佳填料的性能小试试验结果表明：在停留时间5 8 h ，连续曝气4 h ， 停止曝气1 8 h 的情况下，间歇曝气运行方式的混合样出水c o d 小于4 0 m g l ， 去除率8 5 ；氨氮小于7 m g l ，去除率8 0 ；t n 小于1 0m g l ，去除率7 5 。 物化除磷小试研究表明去除效果最好的是活性炭，其次是石灰石，木炭对磷 的去除效果是最差的，同时得出在接触时间达到1 h 的时候，石灰石和活性炭对 磷的去除率都达到了最高，分别为4 0 并i9 0 。 微格化三氧动态生物处理技术半生产性中试试验是在填料性能小试的基础 上设计的一套污水处理装置，试验共进行了四个工况，结果表明在工况i i 进水 量为0 5 m 3 h ，水力负荷2 4 m 3 m 3 ( 填料) d ，气水比为2 0 ：1 的情况下，出水 水质最好，c o d 小于4 0 m g l ，去除率9 0 ；氨氮小于5m g l ，去除率9 0 ； t n 小于1 5m g l ，去除率8 0 ；s s 小于2 0 m g l ，去除率9 0 。 关键词：微格化，三氧，动态，小城镇污水处理 北京建筑工程学院硕七研究生毕业论文 a b s t r a c t t h ea n a e r o b i c a n o x i c a e r o b i cb i o l o g i c a lt r e a t m e n t t e c h n o l o g yi s as e w a g e p r o c e s s i n g m e t h o df o rs m a l lt o w n s i tc o m b i n e st h e f e a t u r e so fb a f , c o n t a c t o x i d a t i o nm e t h o dw i t ht h a to fa c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s t h i st e c h n o l o g ya c h i e v e st h e g o a lo fm i n i m i z i n gw a s t es l u d g e w i t ht h i ss t u d y , t h r e e e x p e r i m e n t sw e r ep e r f o r m e d t h ef r i s t i sal a b s c a l e e x p e r i m e n ta i m i n ga te v a l u a t i n gt h ec a p a b i l i t yo ff i l l i n g ，t h es e c o n di sa l s oa l a b - s c a l e e x p e r i m e n ta b o u tt h er e m o v e lo fp h o s p h o r u sw i t hap h y s i c a la n dc h e m i c a lm e t h o d ， t h et h i r di sa p i l o t s c a l ee x p e r i m e n t t h er e s u l to ft h ef i r s te x p e r i m e n ts h o w st h a tu n d e rt h ec o n d i t i o nw h e r et h e o p e r a t i o nc y c l ei s5 8hi n c l u d i n ga4ho fa e r o b i cc o n d i t i o na n da1 8 ho fa n o x i c c o n d i t i o n t h em i x e de f f u l e n to fi n t e r v a la e r a t i o ns a t i s f i e st h ed i s c h a r g es t a n d a r d ， c o d 4 0 m g l ，r e m o v a lr a t e8 5 ；n h 3 - n 7m g l ，r e m o v a lr a t e8 0 ；t n iom g l ， r e m o v a lr a t e7 5 t h er e s u l to ft h es e c o n de x p e r i m e n ti n d i c a t e st h a ta c t i v a t e dc a r b o nh a da n o p t i m a lp h o s p h o r u sr e m o v a le f f i c i e n c y , w h e r e a sc h a r c o a lw a st h eb a d e s t c h a r c o a l m a i n t a i n e dam i d d l ep o s i t i o n i na d d i t i o n ，i tw a sf o u n dt h a tl i m e s t o n ea n da c t i v a t e d c a r b o nh a da h i g h e s tp h o s p h o r u sr e m o v a lc a p a c i t y 、析t ha 1ho fc o n t a c tt i m e r e m o v a l r a t e4 0 a n dr e m o v a lr a t e9 0 t h et h i r de x p e r i m e n ti sb a s e do nt h ef i r s to n e ，t h e r ea r ef o u rw o r k i n gc o n d i t i o n s t h er e s u l ti m p l i e st h a tu n d e rs e c o n dw o r k i n gc o n d i t i o nw h e r ei n f l o wi s0 5 m 3 h ， h y d r a u l i cl o a di s2 4 m 3 m 3 ( f i l l i n g ) d ，g a s w a t e rr a t i oi s2 0 ：1 ，t h ee f f l u e n tq u a l i t yw a s o p t i m a l ，t h a ti s ，c o d 4 0 m g l ，r e m o v a lr a t e9 0 ；n h 3 - n 5m g l ，r e m o v a lr a t e9 0 ； t n 15m g l ，r e m o v a lr a t e8 0 ；s s 一 x 小 图3 3 微格化三氧动态生物处理技术中试装置剖面图二 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 3 2 试验装置 中试装置设计水量为2 4 m 3 d ，整个装置由预应力钢板焊接而成，见下图3 5 ， 两块穿孔板由p v c 硬质塑料加工而成，底部穿孔曝气管为p v c 材料，详见下图 3 4 及3 6 。气体由两台漩涡风机供气，两台风机在电控柜的控制下每4 h 切换一 次，电控柜见下图3 7 。水泵设置在污水厂初沉池出水处，经水泵流经液体流量 计后进入试验装置，保持2 4 h 连续进水，这样就保证了该试验装置2 4 连续运行。 具体设备及材料见下表3 3 。 表3 3 中试装置主要设备参数表 设备及用途规格或型号参数实际运行 设备总尺寸( 长宽高) 4 5 m x2 4 m 1 6 m 进水箱0 4 m 0 3 m x0 4 m 水泵进水潜水泵扬程8 m0 5 1m 3 l l 流量2 5 m 3 & 风机进气漩涡风机 风压3 7 5 k p a 7 2 0 m ? i l 风量1 2 0 m 3 l l 电控柜风机控制 穿孔曝放置于装置底由p v c 塑料管加工而成穿孔曝气管孔 d o 2 - 3 m g l 气管部，共分九段径3 m m 流量计 进气 l z b 型转子流量计 量程o 。1 6 0 l m1 0 0 1 5 0l m 进水l z b 型转子流量计量程0 2 5 0 0l h5 0 0 - 1 0 0 0l l l 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 图3 4 中试装置曝气系统平面布置图 图3 5 中试装置照片 图3 6 中试装置穿孔曝气管照片 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 3 3 工艺参数 图3 7 中试装置电控柜照片 ( 1 ) 水力停留时间 根据设计本中试试验装置进水量为1m 3 h ，水解酸化池停留时间为2 5 h ，三 氧池水力停留时间为l o h ，厌氧生物滤池水力停留时间为l h 。设备实际运行的最 佳参数对应的水力停留时间为水解酸化池3 5 h ，三氧池1 4 h ，厌氧生物滤池为 1 4 h 。 ( 2 ) 溶解氧 本装置所用工艺为接触氧化法与生物滤池结合的工艺，因此溶解氧的控制显 得尤为重要，在整个试验过程中，利用三氧池内分布六段穿孔曝气管，三氧池内 溶解氧分为三段，前段溶解氧控制在2 s m g l ，左右，中段溶解氧控制在2 0 2 5 m g l 之间，后段溶解氧小于2 o m g l 。 ( 3 ) 气水比 气水比的控制主要通过气体流量计之前的放气阀和气体流量计来实现，由于 微格化三氧动态生物处理技术主要针对小城镇污水处理，考虑到水厂运行人员专 业水平可能相对较低，因此在参数控制管理上追求简单实用，在工程上气水比是 一个比溶解氧更易控制的参数【8 5 8 6 】，因此对应溶解氧也提供了气水比这一参数。 最后经实际处理效果对比确定气水比控制在2 0 ：1 左右。 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 3 4 接种挂膜及驯化 挂膜方式采用污泥接种挂膜法【8 7 8 9 1 ，取用污水处理厂的二沉池回流污泥作 为接种污泥，其污泥浓度为2 0 0 0m g l 。 整个挂膜过程为7 天，流程如下： 先在中试装置中加入约1 3 体积的污水，之后投加填料球，填料球投加数量 约为1 5 0 0 个r n 3 ，然后在两个水解酸化池中分别均匀加入约0 5 m 3 的回流污泥， 在三氧池均匀加入约2r n 3 的回流污泥，以0 5 m 3 h 继续进水至设计水位，在进水 过程中同时以2 m 3 h 小流量曝气，进水结束后继续曝气，水解酸化池曝气2 h 以 后即停止曝气，在以后挂膜过程中也不再曝气。 三氧池曝气4 8 h 后停止曝气，然后放空1 2 体积的污水，在三氧池中均匀加 入约l m 3 的回流污泥，然后以0 5 m 3 h 的流量进水至设计水位，进水过程中同时 开始曝气，曝气量仍然维持在2 m 3 h 。 生物膜驯化阶段 曝气4 8 h 后开始小流量进水。初始流量为o 2 5m 3 h ，曝气量调整为4m 3 h ； 每天进水量加大0 1m 3 h ，进气量加大2 5 m 3 h ，三天后进水量达到0 6m 3 h ，进 气量1 2m 3 h 。在此状态下持续运行，装置运行2 0 天后，经取样测定c o d 去除 率达到了8 0 ，氨氮去除率为7 0 ，挂膜成功，驯化阶段结束。 3 3 5 工况及取样控制 装置运行前期即挂膜驯化期间，主要测量指标为c o d 和氨氮，挂膜成功后， 增加b o d ；、t n 、t p 、s s 等指标的测定。 本次半生产性中试试验共进行了四个工况，进水量分别为o 5 m 3 h ，0 7 m 3 h ， 0 9 m 3 h ，1 m 3 h ，气水比均为2 0 ：l 。在这四个进水量中，0 5 m 3 h 和0 7 m 3 h 的 处理效果较好，对这两个工况的最佳气水比又进行了研究，主要是进行了1 5 ：l 和2 0 ：1 这两个气水比的处理效果对比，在达到预期出水标准的前提下，尽量降 低气水比，减少电能的消耗。 每天上午1 0 点左右进行取样，所取水样为三个，即进水、水解酸化池出水 和装置最后出水，所取水样均在2 4 h 之内完成所有水质指标的检测，保证检测结 果的准确性。 3 2 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 4 水力负荷对中试的影响 中试试验装置设计流量为1 m 3 l l ，在运行两个半月后由于污水厂客观原因造 成装置停运两个周的时间，为了尽快使装置恢复运行，根据停运前试验数据调整 了工况，从工况0 5 m 3 h 开始运行，此后又依次运行了0 7 m 3 h 和0 9 m 3 h 两个工 况，每个工况运行时间约为三个周，整个中试装置主要分为三大部分，即水解酸 化池、微格化三氧动态生物处理池( 以下简称三氧池) 和厌氧生物滤池。 试验的进行主要围绕着水解酸化池和三氧池来进行，特别是作为试验装置核 心工艺的三氧池，是能否实现本课题高性能生物载体应用、水处理微生物充分利 用和处理工艺有机结合的关键。设置水解酸化池的主要目的是由于实际生活污水 的成分复杂，其中含有大量的不易被好氧细菌利用的大分子物质，而经过厌氧水 解酸化后，就可以使这些大分子物质分解为易于生化处理的小分子物质，从而提 高污水的可生化性。为了达到这一目的，主要通过b o d ；c o d 的比值这一常用 参数来考察。 三氧池的性能研究主要通过对进出水的c o d 、b o d 。、氨氮、t n 、t p 、s s 等这些参数进行分析，其中c o d 、氨氮为每天必测指标，b o d ；、t n 、t p 、s s 这些指标每周检测3 4 次。 3 4 1c o d 的去除效果 按照各工况运行顺序，工况i 至工况i v 的进水量分别为l m 3 h ，0 5 m 3 h ， o 7 m 3 h ，0 9 m 3 h ，对应的水力负荷分别为2 4 m 3 ( m 3 d ) 和1 2 m 3 ( m a d ) ， 1 6 8 岔( m 3 d ) ，2 1 6 m 3 ( m 3 d ) 。在装置设计过程中考虑到为了实现污泥负荷 低，长污泥龄的目的，从而使得微生物处于内源呼吸状态，消耗自身能量，最后 达到污泥生成量少，甚至不产生剩余污泥的效果。在填料性能小试所得到的水力 负荷的基础上，半生产性试验装置的设计水力负荷为2 4 m 3 ( m 3 d ) ，约为小试 参数的一半。在这四个工况下，c o d 的去除效果如下图3 8 所示。 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 图3 8 不同水力负荷对c o d 的去除效果的影响 图中所用数据为四个工况下分别运行较稳定的连续7 天的数据，从图上可以 看出，只有在工况i 即中试装置设计流量l m 3 h 时，c o d 的出水水质超标，出 水c o d 仅能小于1 0 0m g l ，勉强可以达n - - 级排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) ；在 其它三个工况下，工况i i 的出水c o d 小于5 0m g l ，完全达到了一级a 的排放 标准；工况i i i 的出水有两天的c o d 出水指标超出了一级a ( 5 0 m g l ) 的标准， 总体出水小于6 0m g l ，仍然满足一级b 的排放要求；工况i v 的出水水质c o d 均值虽小于6 0m g l ，但是有l 天的出水没能达到一级b 的标准，只满足二级排 放标准。若按照g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 中注释在进水c o d 大于3 5 0m g l 时，只要满足 去除率大于6 0 t i p 可的标准，则四个工况都满足排放标准。 从以上这组数据可以看出，在市政污水中复杂的成分情况下，所选填料对于 c o d 表现出了很强的处理能力，同时该中试装置具有较强的抗冲击负荷能力。 3 4 2b o i ) 5 的去除效果 四个工况下不同水力负荷对b o d 5 的影响与c o d 非常相似，如图3 9 所示。 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 图3 9 不同水力负荷对b o d ，的去除效果的影响 在四个工况中，工况i i 的处理效果最好，出水b o d 5 小于1 0m g l ，已经满 足一级a 的排放标准；其次为工况i i i ，出水b o d 。小于2 0m g l ，满足一级b 的排放标准；工况i v 则只能满足二级排放标准；工况i 满足三级标准。同样， 根据g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 中注释当进水b o d 大于1 6 0m g l 时，去除率应大于5 0 的 标准，四个工况的出水均满足排放要求。从对c o d 及b o d ；的去除情况可以证 明填料性能小试中关于6 号填料适于好氧异养型细菌生长的结论足正确的，对于 处理复杂的市政污水时仍然具有良好的处理效果。 同时根据所测b o d ；及c o d 所得比值可以发现，中试装置进水b o d ，与c o d 比值约为0 4 ，经过水解酸化池之后b o d ；与c o d 的比值达到了0 5 左右，污水 可生化性确实提高了。水力负荷的改变对于水解酸化作用的影响不明显，下表显 示了在四个工况下水解酸化池的效果。 表3 4 不同水力负荷对水解酸化效果的影响 工况 水解酸化池进水数值( m g l )水解酸化池出水数值( m g l ) c o d b o d 5 比值c o d b o d 5 比值 i6 0 52 5 4 o 4 2 5 4 02 4 80 4 6 i i5 8 02 2 0o 3 85 1 02 4 20 4 7 i i i5 5 61 9 5o 3 55 2 l2 3 70 4 5 i v 5 7 9 2 1 6 o 3 75 0 02 6 20 5 2 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 4 3 氨氮的去除效果 不同水力负荷对中试装置氨氮去除情况的影响见下图3 1 0 ，图中所选数据为 各个工况下连续稳定运行7 天的数据，从图中可以看出，水力负荷的变化，对于 第1 i 、i i i 、i v 工况的影响不大，而工况i 出水氨氮值明显高于其它三个工况，这 说明该中试装置对于氨氮的抗冲击负荷能力较强。同时可从图上看出，按照工况 i l 运行，出水氨氮低于5m g l ，水质可以达到一级a 的标准；工况i i i 有1 天的 氨氮出水水质不满足一级b ( 8 m g l ) 的排放标准，其余6 天水质均高于一级b 的标准；工况i v 的出水氨氮高于8 m g l ，但仍然满足二级排放标准。 图3 1 0 不同水力负荷对氨氮去除效果的影响 3 4 4t n 的去除效果 3 6 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 图3 1 1 不同水力负荷对t n 去除效果的影响 相对于氨氮的去除情况，t n 的去除效果要差一些，在工况l l 时t n 的去除 情况最好，仅有1 天的出水水质超过了一级a 的排放标准，其余四天的数值均 低于1 5m g l ，满足一级a 标准；水力负荷改变后，工况l i i 出水基本满足一级 b 的出水水质标准，出水氨氮低于2 0m g l ；工况i v 与工况l 的出水水质不理想， 已经超过了一级b 的排放标准。总体来说，该中试装置对于氨氮及t n 的去除情 况较理想，这与填料性能小试中所得到的填料适合硝化及反硝化细菌的生长繁殖 的结论相一致。 3 4 5t p 的去除效果 图3 1 2 不同水力负荷对t p 的去除效果的影响 从上图中可以看到，在四个不同的工况下，随着水力负荷的改变，装置出水 的t p 并没有发生太大的变化，对于t p 的去除率基本维持在5 0 左右，相对于 填料性能小试中的去除率有提高，分析原因，主要是由于市政污水中的s s 较高， 一部分t p 随着s s 被填料截留的同时也被截留下来，另一原因就是微生物本身 生长繁殖消耗了一部分的磷元素。虽然填料表面及内部存在着三氧状态，即好氧、 缺氧和厌氧这三种状态，但是由于生化处理主要利用生物膜法，中试装置不能完 全满足生化除磷的条件需要，所以想单独利用微格化三氧动态生物处理技术来使 出水t p 达到一级b 甚至更高的标准还存在困难。 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 4 6s s 的去除效果 水力负荷的变化对于s s 的影响见下图3 1 3 所示。从图可以看出，进水的 s s 处在一个较高的浓度，这主要由两个方面原因造成的，一是污水厂的进水s s 非常高，污水厂初沉池进水s s 经常高达10 0 0m g l ，有时会出现3 0 0 0m g l 的浓 度，另一方面污水厂初沉池的沉淀效果不是很理想，这两方面原因导致了这一结 果。这对于以接触氧化法和生物滤池为技术基础的微格化三氧动态生物处理技术 是一个很大的挑战。进水s s 浓度过高，直接导致了在工况l 与工况i v 的情况下， 出水s s 浓度在5 0 1 0 0m g l 之间，已经超过了三级排放标准。但是从图中也可 以看到，在工况i i 的情况下，s s 的出水水质比较平稳，s s 的出水可保持在2 0 m g l 以下，可以达到一级b 的排放标准；在加大负荷后，在工况i i i 的情况下，s s 的出水水质虽有降低，但是出水s s 也小于3 0 m g l ，仍然满足二级排放标准。 综上所述，水力负荷的改变对于出水s s 的影响非常明显，同时我们也应该 看到，在进水s s 如此高的浓度的情况下，工况i i 和工况i i i 的出水s s 仍然可以 达到较好的处理效果，这说明在装置设计中，填料具有良好的截留s s 的能力， 同时长时间的停留时间和三氧池推流式的设计也发挥了作用，实现了污泥负荷 低，长污泥龄条件下，一部分生物膜处于内源呼吸状态，通过自身能量的消耗， 减少了生物膜的脱落，从而为出水s s 达到一个良好的效果提供了保障。 图3 1 3 不同水力负荷对s s 的去除效果的影响 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 5 气水比对中试影响 在填料性能小试中已经提到，气水比的变化必然会对溶解氧产生影响，而且 气水比在工程上较溶解氧更易控制，因此本节用气水比作为运行参数，讨论气水 比的变化对于各项出水指标所产生的影响。 在前一节3 4 中可以看到，在四个工况中，工况i i 的处理效果是最好的，其 中出水的c o d 、b o d 5 、氨氮、t n 可以达到一级a 的排放标准，s s 可以实现一 级b 的排放标准；工况i i i 的出水水质c o d 、b o d 5 、氨氮和t n 可以达到一级b 的排放标准，s s 满足二级排放标准。在水力负荷的调节过程中，气水比始终控 制在2 0 ：1 左右，这个气水比是比较高的，在实际工程应用中可能会消耗大量 的电能，因此本节主要讨论在对工况i i 和工况i i l 的气水比进行了调整的情况下， 出水各项指标的变化情况，希望实现在出水水质较好的前提下，尽量降低电能的 消耗。 对于水质指标的测定与上节中基本相同，主要通过对进出水的c o d 、b o d 。、 氨氮、t n 、t p 、s s 等这些参数进行分析，其中c o d 、氨氮为每天必测指标， b o d 5 、t n 、t p 、s s 这些指标每周选测3 次。每个对比试验进行了约1 0 天的时 间。将每个工况下的不同气水比分为两个阶段，即气水比2 0 ：1 为第一阶段，测 得三氧池前、中、后部的溶解氧分别为2 5m g l ，2 2m g l 和1 8m g l 左右。气 水比1 5 ：1 为第二阶段，三段的溶解氧分别控制在2 2m g l ，1 9m g l 和1 5m g l 左右。 3 5 1c o d 的去除效果 从下图3 1 4 ( a ) 中可以看到，当气水比由2 0 ：1 降低到1 5 ：1 后，对于工 况i i c o d 的去除产生了一定的影响，在工况i i 的第一阶段，c o d 的出水水质可 以达到一级a 的排放标准，在第二阶段气水比降低之后，虽然c o d 的出水浓度 有所升高，出水小于6 0m g l ，但是仍然满足一级b 的排放标准。 3 9 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 5 u u 6 0 0 “。1 r 嘲 6 0 0 ：5 0 0 三4 0 0 ：4 0 0 3 0 0 埋2 0 0 巅2 1 0 0 0 0 瓤 0 一一 一 一一 一。 1234567 l234567 + 工况二第一阶段迸水+ 工况二第一阶段出水 + 工况三第一阶段进水一工况三第一阶段出利 叫卜- 工况二第二阶段进水- 卜工况二第二阶段出水 十工况三第二阶段进水* 一工况三第二阶段出利 ( a ) 对工况i i 的影响( b ) 对工况i i i 的影响 图3 1 4 不同气水比对c o d 去除效果的影响 气水比对于工况i i i 的影响较工况i i 有相似之处，见上图3 1 4 中( b ) 所示， 在气水比改变之前，工况i l l 第一阶段的处理效果可以达到一级b 的标准，在第 二阶段c o d 的去除效果也有所下降，出水浓度高于6 0m g l ，但是仍然在二级 排放标准之内。 3 5 2b o d 5 的去除效果 气水比的变化对于工况i i b o d 5 去除的影响见下图3 1 5 ( a ) 所示，在工况 i i 第一阶段b o d 5 的出水水质可以达到一级a 的排放标准，在第二阶段b o d 5 出水浓度有所提高，只能满足一级b 的排放标准。 气水比对于工况i i i b o d 5 的去除也有影响，第一阶段b o d 5 可以达到一级b 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 的排放标准，在气水比调整到1 5 ：l 之后，出水水质只能满足二级排放标准。 3 5 3 氨氮的去除效果 从下图( a ) 中可以看到，工况i i 第二阶段出水水质较第一阶段有些下降， 氨氮的出水浓度由一级a 下降到了一级b 。同时我们也应该看到，在进水氨氮 浓度出现较大幅度波动时，出水的氨氮浓度随然有所升高，但是增加并不明显， 这说明即使在降低了气水比，溶解氧降低的情况下，该中试装置仍然具有较强的 抗冲击负荷的能力。 石u u u 8 0 0 0 7 0 0 0 一下况二第一人 趣一工况三第一阶 阶段进水 段进水“ 6 0 0 0 一工况二第一 + 工况三第一阶 了趣卜+ r 7 芒5 0 0 0 阶段出水段出水 04 0 0 0 矗一工况二第二厶一工况三第二阶 阶段进水段进水 避3 0 0 0 * 工况：第二 * 一工况三第二阶 藏 2 0 0 0 。中j o * 蓐叫 阶段出水 段出水 1 0 0 0 1 0 0 0 k - 卜- l 1 1 卜纛- _ 童 u u u l2345 671234567 ( b ) 对工况i l i 的影响( a ) 对工况i i 的影响 图3 1 6 不同气水比对氨氮去除效果的影响 3 5 4t n 的去除效果 气水比对于t n 的去除效果的影响与氨氮的去除情况关系密切，对工况i i 的影响见下图3 1 7 中的( a ) ，气水比降低后，t n 的出水水质由阶段一的满足一 级b 排放标准到阶段二的出水氨氮浓度已经超过了一级b ( 2 0m g l ) 的排放标 准。 4 l 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 气水比对于工况i i l 的影响比工况i i 更大一些，见图( b ) 气水比降低后， 阶段二的t n 出水浓度明显升高，和工况i i 比较而言，一方面水力负荷的增加对 t n 的去除产生了较大影响，另外由于反硝化细菌位于生物膜的里层，溶解氧的 降低，对于生物膜外层的好氧细菌的活性必然产生较大影响，如对细胞传质等都 会造成影响，这样硝化细菌所产生的n 0 3 - 有一部分不能及时的被反硝化细菌所 利用，这也是导致t n 出水浓度发生较大变化的原因。 3 5 5t p 的去除效果 - 、， 企 厶 - - - - 4 - - 工况二第一阶 娃 - - - 4 - - 工况j 第一 8 一 段进水 8 0 0 阶段进水 3 k 一 - 一工况二第一阶 一 一工况三第一 专6 丫一、 段出水 6 0 0 u - 阶段出水 三 目 j 鹫4 矗一工况二第二阶 趔4 o o - - k - - - t 况二第二 赧 段进水 籁 阶段进水 2* 一工况二第二阶 2 0 0* 一工况三第二 段出水 阶段出水 0o 0 0 l234 1234 ( a ) 对工况i i 的影响( b ) 对工况i i i 的影响 图3 1 8 不同气水比对t p 的去除效果的影响 从上图3 1 8 中可以看到，气水比的变化对于工况i i 和工况i i i 出水t p 的浓 度影响不大，另外值得注意的是进水t p 的浓度变化直接影响到了出水t p 的浓 度，这两点说明该装置对于t p 的去除主要不是依靠生化方法完成的，而是主要 依靠生物膜的截留作用使得t p 浓度有所下降。 4 2 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 5 6s s 的去除效果 由于s s 的去除也是主要依靠生物膜的吸附截留过滤作用，因此从下图3 1 9 中可以看到，气水比的改变对于两个工况s s 的影响都不明显，第一阶段与第二 阶段出水的s s 浓度相差很小。 二o u0 v 2 0 0 + 工况二第一- - - - w b - - - t 况三第一 j _ 广 阶段进水 2 0 0 气7 。 阶段进水 1 5 0 k。一 一工况二第一 毫1 5 0 + 工况三第一 皇 阶段出水 目 y 阶段出水 捌i 0 0 - - - - t - - - 工况二第二- - - 6 - - - 工况二第二 糕 阶段进水 j g 1 0 0 5 0 - - - n - - - 工况二第二 妊 阶段进水 5 0 - - - n - - - 工况三第二 阶段出水 u 一一v 阶毋m7 i ( uu l2341234 ( a ) 对工况i i 的影响( b ) 对工况i i i 的影响 图3 1 9 不同气水比对s s 去除效果的影响 从本节的数据及分析中可以得出，气水比的变化，直接会影响到溶解氧的变 化，溶解氧的变化对于依靠生化途径去除的污染物影响较大，如c o d 、b o d 5 、 氨氮等等，但是对于依靠物理过程去除的物质如s s 等则影响不大。虽然对c o d 等依靠生化途径去除的污染物有影响，但足从工况i l 和工况i i i 的两个阶段的对 比可以看出，第二阶段的出水水质虽然较第一阶段下降了，但是下降幅度并不大， 在技术应用于工程时可以根据当地排放标准的不同来具体确定运行参数。同时试 验说明中试装置本身配合高性能填料球对于各种负荷及运行条件的变化具有较 强的抗冲击能力。 3 6 微生物的观察分析与填料生物膜 3 6 1 三氧池微生物相的观察 对于微生物利用的好坏特别是微生物种类是否丰富，是判断填料性能甚至是 装置运行好坏的重要标志。因此在试验进行过程中，同时也进行了生物相的观察， 观察对象主要是微格化三氧动态生物处理技术的核一t l , 部分三氧池。将三氧池 分为三段，即前段、中段和后段。在这三段中发现的微生物的种类见下表3 5 所 4 3 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 不。 表3 5 三氧池不同位置填料微生物生长情况 位置及种类表面内部 前部丝状菌，草履虫，线虫，累枝丝状菌，草履虫，线虫，钟虫， 虫，棘尾虫，钟虫，轮虫轮虫 中部 丝状菌，草履虫，线虫，累枝丝状菌，草履虫，线虫，累枝 虫，钟虫，轮虫虫，钟虫 后部丝状菌，草履虫，线虫，钟虫丝状菌，草履虫，线虫，钟虫 从上表中可以看到，三氧池的三段都有着丰富的微生物生长，这就为形成微 生物之间的食物链创造了条件，特别是在这三段中都观察到了大量丝状菌的存 在，对于活性污泥法来说，丝状菌是一种需要严格控制的微生物，因为它极易造 成污泥膨胀，降低污泥的可沉降性，从而造成出水水质恶化。然而丝状菌具有高 效的处理能力，在活性污泥法中不能利用的这一优势，在微格化三氧动态生物处 理技术中则可以充分发挥。在整个三氧池推流过程中，长达1 0 米的推流过程， 使得从头至尾污染物浓度依次降低，溶解氧也随之降低，这样既合理的利用了溶 解氧，同时有利于形成理想的生物链，特别在后段污染物浓度已经很低，在这一 部分填料球中的微生物主要依靠内源呼吸来提供自己存活所需的能量，同时在生 物链捕食作用下，这两者共同完成了减少污泥生成量，甚至达到不产生剩余污泥 的目标。 几种典型微生物见下图3 2 0 。 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 ( c ) 三氧池前段丝状菌 ( d ) 三氧池后段丝状菌 ( e ) 线虫( f ) 累枝虫 ( g ) 钟虫 ( h ) 棘尾虫 图3 2 0 各种典型微生物照片 4 5 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 6 2 三氧池不同部位生物膜量 在微生物相观察的同时，也在三氧池的前、中、后三段中分别抽取了填料球 称量了各不同部位填料球生物膜的重量。从表3 6 中可以看到，在这三段中生物 量最大的是前段，中段与后段基本相同，这一现象与三氧池前段各种污染物负荷 高，微生物生长繁殖所需要的各种物质充足，随着污水沿着三氧池的流动，各种 污染物浓度逐渐降低，微生物生长繁殖所需物质浓度相对不足的规律相一致，中 段与后段生物量基本相同主要是由于中段及后段截留了一部分前段脱落的生物 膜，从而造成了中段和后段生物量相差不明显。 表3 6 三氧池不同位置乍物量 项目填料球位置填料球编号生物量填料质量单位填料生物量 ( g )( g )( g g 填料) 1 号3 8 4 1 23 1 2 3 31 2 3 前段2 号4 0 4 5 13 0 1 5 41 3 4 3 号 3 7 6 1 22 9 7 4 61 2 6 平均值3 8 8 2 53 0 3 7 81 2 8 1 号3 4 8 8 33 0 8 4 61 1 3 中段2 号3 6 9 2 53 1 1 5 31 1 9 三氧池填料 3 号3 4 0 5 73 0 5 2 41 1 2 平均值3 5 2 8 83 0 8 4 l1 1 4 1 号3 4 5 2 73 1 5 4 41 0 9 后段 2 号3 6 0 2 83 0 8 4 3 1 1 7 3 号3 4 1 3 62 9 8 2 71 1 4 平均值3 4 8 9 73 0 7 3 81 1 4 三段平均值 3 6 3 3 73 0 6 5 21 1 9 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 3 7s s 中有机物含量的分析 在工况i i 的运行过程中，出水的s s 可以达到一级b 的水平，但是在调整到 工况i i i 和i v 时，出水s s 出现恶化，工况i v 的s s 甚至已经超过了二级排放标 准。由于污水排放对环境造成较大危害的主要是有机物，若出水s s 中有机物的 含量不高，即出水s s 中主要是无机物，则对受纳水体也不会产生较大危害。因 此测定了其中三天的s s 中v s s 的含量，来确定出水s s 中有机物含量。具体见 下图3 2 1 所示。 图3 2 l 出水s s 中v s s 的含量 从图中可以看到，尽管出水s s 较高，但是其中v s s 的含量不高，这说明 出水s s 中大部分为无机物，排放到受纳水体中也不会造成严重危害。 3 8 小结 ( 1 ) 微格化三氧动态生物处理技术半生产性试验表明在工况i l 下进水量为 o 5 m 3 h ，气水比为2 0 ：l 时，即进气量为1 0m 3 h 的工况下，出水水质可以达到 一级a 的排放标准，若将气水比调整为1 5 ：l ，则出水水质只能满足一级b 的 排放标准；在工况i i i 进水量为o 7m 3 h ，气水比为2 0 ：l 的情况下，出水水质 可以达到一级b 的排放标准，若气水比调整到1 5 ：1 ，则只能满足二级排放标准。 ( 2 ) 气水比的调整对于依靠生化处理去除的污染物影响较大，如c o d 、氨 氮、t n 等等，对于通过沉淀，吸附等物化手段去除效果的影响较小，如本课题 4 7 能够形成完整的 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 4 1 结论 4 结论与建议 ( 1 ) 填料性能小试试验结果表明：在进水量为5 l h ，气水比在3 0 ：1 的工 况下，间歇曝气运行方式在停留时间5 8 h ，连续曝气4 h ，停止曝气1 8 h 的情况 下，处理效果最理想，各时刻所取水样的混合样出水c o d 小于4 0 m g l ，去除率 8 5 ；氨氮小于7m g l ，去除率8 0 ；t n 小于1 0m g l ，去除率7 5 。 ( 2 ) 物化除磷小试研究表明去除效果最好的是活性炭，其次是石灰石，木 炭对磷的去除效果是最差的，同时可以看到在接触时间达到l h 的时候，石灰石 的化学沉淀作用对t p 的去除率可以达到4 0 ，活性炭的去除率可以达到9 0 。 ( 3 ) 微格化三氧动态生物处理技术半生产性中试试验表明在进水量为 0 5 m 3 h ，进气量为1 0m 3 h 工况下，出水水质最好，c o d 小于4 0 m g l ，去除率 9 0 ；氨氮小于5m g l ，去除率9 0 ；t n 小于1 5m g l ，去除率8 0 ；s s 小于 2 0m g l ，去除率9 0 ；在气水比调整到1 5 ：1 ，即进气量为7 5 m 3 h 时，出水 c o d 小于6 0 m g l ，去除率8 5 ；氨氮小于8m g l ，去除率8 5 ；t n 小于2 0m g l ， 去除率7 5 。当进水量在0 7 m 3 h ，气水比在2 0 ：1 的情况下，c o d 小于6 0 m g l ， 去除率8 5 ；氨氮小于8m g l ，去除率8 5 ；t n 小于2 0m g l ，去除率7 5 。 ( 4 ) 进水经过水解酸化池后b o d 。与c o d 的比值约为0 5 ，可生化性较原 进水0 4 的比值有所提高；中试装置对于t p 及s s 的去除主要依靠物理吸附及截 留作用，水力负荷和气水比的改变对于这两个指标影响较小。 ( 5 ) 中试中所用高性能填料，具有适合好氧异养菌和自养菌生长的特点， 而且具有良好的防堵塞性能。 ( 6 ) 中试试验成功利用了微生物之间的捕食作用和微生物的内源呼吸原理， 除出水s s 之外，无剩余污泥的产生。 4 2 建议 ( 1 ) 水解酸化池对三氧池处理效果的影响可进一步研究，建议在原设备基 础上设置超越管，即进水超越水解酸化池，考察无水解酸化池情况下各污染物的 4 9 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 去除情况有什么变化。 ( 2 ) 由于微格化三氧动态生物处理技术是针对小城镇污水处理的技术工艺， 因此对磷的处理应该优先考虑将污水资源化直接用于农用灌溉，这样既节省了污 水处理成本，也省去了农民购买磷肥的成本，又节约了农业灌溉用水，可谓是一 举多得。 北京建筑工程学院硕士研究生毕业论文 参考文献 【1 】白振光，王成伟，李冠伦我国水污染状况及控制对策【j 】舰船防化，2 0 0 7 ，( 增刊) ：1 5 1 7 【2 】邢平伟中国的水污染现状及防治对策浅论【j 太原科技，2 0 0 3 ( 4 ) ：4 5 【3 】陈刚起，三江平原沼泽开垦前后下垫面及水平衡变化研究【j 】地理科学，1 9 9 7 ，7 ( 增 刊) ，4 2 7 4 2 3 【4 】石虹，浅谈全球水资源态势和中国水资源环境问题【j 】水土保持研究，2 0 0 2 ，9 ( 1 ) 1 4 5 。1 5 0 【5 】苏征耀我国水资源形势及其应对策略【j 】水资源研究，2 0 0 7 ，2 8 ( i ) ：11 1 3 【6 】谢军安，常颖全球水资源危机与可持续发展【j 】世界经济与政治，1 9 9 8 ，( 5 )