（环境工程专业论文）不同运行方式baf脱氮效能的研究.pdf

苏州科技学院硕j j 毕业论文摘耍 摘要 本试验以两个不同运行方式的曝气生物滤池作为研究对象，一种为传统曝气 生物滤池运行方式，另一种为前置反硝化曝气生物滤池运行方式，分别称之为 1 样反应柱和甜反应柱。两反应柱进水均采用向上流，填料均为陶粒，均以生活 污水为处理对象，试验对比研究了两反应柱的挂膜与启动，以及影响两反应柱脱 氮处理效能的主要因素，包括填料层高度、气水比、水力停留时间、回流比等几 个方面。主要得出以下结论： 1 两个运行方式的b a f 所需的启动挂膜时间相差无几，启动时间均为2 0 d 左右。 2 挂膜过程中，两反应柱的c o d c r 和n h 4 + _ n 去除率不是同步提高的。在 试验进水条件下，两种运行方式b a f 有几乎相同c o d c r 去除规律，挂膜初期前 置反硝化b a f 的n h 4 + 稍去除率小于b a f 。挂膜启动成功后，两种运行方式的 c o d c r ，n h 4 + - n 平均去除率分别能稳定在7 0 和9 0 以上。 3 对两反应柱中的生物膜剥离进行镜检，发现两b a f 中好氧段存在着相同 的生物相，前置反硝化b a f 的缺氧段内存在反硝化作用的生物絮体。 4 当水温为2 8 0 3 0 2 4 ，本试验比较了在进水c o d c r 浓度为2 9 0 6 3 3 0 5 4 7 m g l ，n h 4 + 制浓度为3 7 2 l 4 0 2 4m g l ，气水比为3 ：1 ，2 # 反应柱回流比为 1 ：1 条件下不同水力停留时间( h l 玎= 1 2 h 、1 0 h 、8 h ) 对两反应柱在填料沿程高度上 处理效能的影响。试验表明，1 拌反应柱c o d c r 处理效果的最佳填料层高度为 7 5 c m 1 0 0 c m ，错反应柱c o d c r 处理效果的最佳填料层高度为2 5 c m 1 0 0 c m ， 它们的c o d c r 去除率均在7 0 左右；两反应柱氨氮去除率在填料层高度5 0 c m 后是相似的，硝化氨氮的最佳填料层高度均为7 5 1 2 5 c m ，它们的氨氮去除率均 在9 0 以上；1 # 反应柱的t n 去除发生在整个反应柱上，但去除效果不佳，其去 除率仅为2 3 左右，猫反应柱的t n 去除主要发生前2 5 c m 厚的缺氧区，2 5 c m 后 的好氧区有一定t n 去除，最终t n 的去除率达6 0 左右。 5 当水温为2 0 o 3 0 5 ，本试验比较了进水c o d c r 浓度为2 7 4 5 0 3 2 9 2 5 m g l ，n h 4 + - n 浓度为3 4 8 3 4 1 8 6m g l ，始反应柱的回流比为l ：l 的条 件下不同水力停留时间( h l 玎= 1 2 h 、1 0 h 、8 h ) 对两反应柱处理效能的影响。反应 柱在各h i 玎条件下运行5 d 。试验表明，两反应柱在水力停留时间为1 0 h 达到最 佳。1 襻反应柱的c o d c r 、n h 4 + - n 、t n 的去除率分别为7 2 6 3 、9 7 8 3 、2 1 3 6 ； 甜反应柱的c o d c r 、n h 4 + 州、t n 的去除率分别为7 1 6 7 、9 9 4 5 、6 1 3 9 。 6 当水温为2 6 5 3 0 5 ，本试验比较了在相同的水力停留时间 ( h r t = 1 0 h ) ，进水c o d c r 浓度为2 7 4 5 0 3 2 7 2 3 m g l ，n h 4 + 一n 浓度为3 2 6 1 苏州科技学院硕十毕业论文捅要 4 1 8 6m 玑，2 # 反应柱的回流比为1 ：1 的条件下不同气水比( 3 ：l 、4 ：1 、5 ：1 ) 对两反 应柱处理效能的影响。反应柱在各气水比条件下运行5 d 。试验表明，两反应柱 在气水比为3 ：1 下达到最佳。1 舟反应柱的c o d c r 、n h 4 + 埘、t n 的去除率分别为 6 9 3 0 、8 8 3 1 、2 5 7 6 ；2 # 反应柱的c o d c r 、n h 4 + _ n 、t n 的去除率分别为 6 9 1 1 、9 8 2 8 、6 4 0 4 。 7 在水温为2 5 2 2 9 8 ，本试验比较了猫反应柱在c o d c r 进水浓度为 2 9 5 4 5 3 4 9 5 4 m g l ，n h 4 + 水平均进水浓度为3 2 6 1 4 4 1 8 m g l ，h r t 为1 0 h ， 气水比为3 ：1 条件下不同回流比( 1 0 0 、2 0 0 、3 0 0 、4 0 0 ) 对反应柱处理效 能的影响。反应柱在各回流比工况下运行5 d 。试验表明，2 并反应柱在回流比为 3 ：1 下达到最佳。其的c o d c r 、出+ - n 、t n 的去除率分别为7 2 6 6 、9 8 1 0 、 8 0 2 9 。 8 在本试验中，传统b a f 工艺对t n 去除效果不理想，最高脱氮率仅为2 5 左右。前置反硝化b a f 工艺具有较好的脱氮效果，最高脱氮率可达8 0 左右。两 工艺对c o d 山+ 埘都具有理想的去除效果，但去除机理及规律有不同之处。 由于回流作用，使得前置反硝化工艺抗冲击的能力较强，出水水质相对较好，但 是这势必增加动力消耗，导致运行成本的上升。因此，如果没有脱氮要求，尤其 是当原水中c o d c r 浓度较低时，建议采用同步硝化反硝化工艺。如果有脱氮要求， 应采用前置反硝化工艺。另外，如果原水c o d c r 浓度较高，尽管没有脱氮要求， 仍可选择前置脱氮工艺，因为缺氧区快速c o d c r 的降解降低了后续好氧段的负 荷，同时又可实现脱氮功能，一举两得。回流水的稀释作用，使得前置反硝化工 艺去除c o d c r 以及n h 4 + 斟的稳定性要远远高于同步硝化反硝化工艺。 关键词：曝气生物滤池，前置反硝化曝气生物滤池，生活污水，启动，挂膜，脱 氮效能 苏州科技学院硕j j 毕q k 论文a b s t r a c t a b s t r a c t t w ob i o l o g i c a ia e r a t e df i l t e r sw i t ht w od i f i e r e n to p e r a t i n gm o d e sw e r eu s e dt 0 t r e a td o m e s t i cw a s t e w a t e ri nt h i se x p 嘶m e n t o n ew a st r a d i t i o n a lb i o l o g i c a la e r a t e d f i l t e r s ( 1 撑r e a c t i o nc o l u i n n ) ，t h eo t h e rw a sp r e _ d e n i t r i f i c a t i o nb a f ( 揣r e a c t i o n c o l u i n n ) t h et w or e a c t i o nc o l u m n sw e r eo p e r a t e dw i t hu p - n o wm o d e sw i t l lt h e p r o c e s so b j e c to fd o m e s t i cw a s t e w a t e r ，a n dt 1 1 e i r f i l e r sa l lw e r ec e r a m s i t e a c o n 仃a s t i v es t l l d yw a sm a d eo nm es t a n 哪pa n db i o b i o f i l mf o m a t i o na n dm 旬o r f a c t o r sw h i c hi n f l u e n c e do 略a l l i cm a t t e rr e m o v a la n dt h ed e i l i t r i f i c a t i o np e 怕珊a n c e o ft h et w ob a f s t h ef a c t o r si n c l u d e dm e d i ah e i g h t ，a i rt ol i q u i dr a t i o ，h y d r a u l i c r e t e n t i o nt i m e ，r e n u xr a t i oa n ds 0o n t h em a i nc o n c l u s i o n sw e r ed r a w e da sb e l o w ： 1 t 1 1 et i m en e e d e df ；d rt i l es t a n l l pa i l db i o f i l mf b m a t i o no ft h et w ob a f sw e r c a l m o s t ，f o rt w 0b a f s2 0d a y sw e r en e e d e d 2 t h er e m o v a lo fc o d c rd i dn o tk e e pi np a c ew i t ht h a to fn h 4 + ni nt h ep r o c e s s o f b i o b i o f i l mf o m a t i o n u n d e rt h ec o n d i t i o no ft e s t i n gi n n o wo fc o d c ra n dn h 4 + 水， t l l eb a fa r et w 0w a y st om na l m o s tt h es a m e硒r e m o v i n gc o d c rl a w p r e d e l l i t r i f i c a t i o nb a fo fn h 4 + nr e m o v a lr a t ei sl e s s t l l a i lb a fi i lt l l ee a r l yo f b i o f i l mf o m l a t i o n p e g g e dt ot h es u c c e s so fm eb i o f i l ms t a n s ，t w 0o ft h eb a f o p e r a t i o nc o d c r n h 4 + nr e m o v a l r a t ew e r et oa v e r a g ea t7 0 a n d9 0 3 t h e r e s u l to f0 p t i c a lb i o 吼i c r o s c o p eo b s e r v a t i o ns h o w e dt h a tt h e i fa e r o b i c b i o f i l ms e c t i o no fm em e m o r yi nt h es 锄eb i o l o g i c a lp h a s e ，p r e - d e i l i t r i f i c a t i o no f b a fi nt h em e m o r yh ) r p o x i ap a r a g r a p hd e i l i t r i f i c a t i o nb i o l o g i c a lf l o c 4 w h e nt e m p e m t u r ew a s2 8 o 4 0 2 4 ，t h j st e s tc o m p a r e dr e a c t i o no ft h et w o c o l u m sa tah i g hd e g r e eo ff i l l e ra l o n gt l l ew a yo nt h ei l p a c to ft h ee f 琵c t i v e n e s so f 骶a t m e n tu n d e rt h ed i f f e r e n th r t ( m 己t = l2 h ，1 0 h ，8 h ) ，w h e nc o d c rc o n c e 嘶a t i o ni n i n f l u e n tw a s2 9 0 6 3 3 0 5 4 7 m g l ，n h 4 + nc o n c e n 臼a t i o nw a s3 7 2 1 4 0 2 4 m g l ， t h eg a st ol i q u i dr a t i ow a s3 ：1a i l dr e f l u xr a t i 0 1 ：1 e x p e r i m e n t ss h o w e dt h a tt h e1 样 r e a c t i o nc o l u m nh a dt h eb e s tc o d c rr e m o v a la n di t sr e m 破a b l ec o d c rr e m o v a lw a s a c h i e v e di nt h em e d i ah e i 曲to f7 5 1 0 0 c m ，a n d 猫r e a c t i o nc o l u m nw a s2 5 1 0 0 c m t nf e m o v a lw a s l a i l l l ya c h i e v e di nt l l em e d i ah e i g h to f2 5 c mi n2 # r e a c t i o nc o l u m n w m c hr e i n o v a le m c i e n c yw a sm o r et h a l l7 0 t h en h 4 + 书r e m o v a le 施c i e n c yo ft w o c o l u i i u l sw e r es i i i l i l a ra f t e rm e d i ah e i g h to f5 0 c m t h eo p t i m u mm e d i ah e i 曲tf ；d rt h e r e m o v a lo fr e m o v a le f f i c i e r l c yw a sm o r et h a n9 0 t h et nr e m o v a lo f1 群r e a c t i o n c o l u i i l l lw e r en o tg o o di t sr e m o v a le m c i e n c yo i l l ya b o u t2 3 t h et nr e 】 i l o v a lo f 斜 苏州科技学院硕u 毕业论文 a b s t r a c t r e a c t i o nc o l u m nm i a m yo c c u r r e di nh y p o x i cz o n ea n da e r o b i cz o n ea l s oh a dd e f i n i t e t nr e m o v a la m o u n tt oa b o u t6 0 5 w h e nt e m p e r a t u r ew a s2 0 0 3 0 5 ，t _ h j st e s tc o m p a r e dr e a c t i o no ft h et w o c o l u m si nm ed i f f 打e n t ( h i u = 12 h ，1o h ，8 h ) o nt h ei m p a c to ft l l ee f l f e c t i v e n e s so f 仃e a t m e n t ，w h e nc o d c rc o n c e n 仃a t i o ni ni n n u e n tw a s2 7 4 5 0 3 2 9 2 5 m g l ，n h 4 + - n c o n c e n t r a t i o nw a s3 4 8 3 41 8 6m g l ，a n dr e n u xr a t i oo f2 绗e a c t i o nc o l u n mw a s1 ：1 r e a c t i o no ft h et w oc o l u i n n su n d e rt h ec o n d i t i o n so fd i f f 酹e n th i t to p e r a t e d5 d r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o w e dm a t ，m eo p t i m u me f e c t i v e n e s so ft r e a t m e n tw h e n h r tw a s1 0 h t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d c r ，n h 4 + n ，t ni i ll 群r e a c t i o nc o l u i i l i l w e r e 7 2 6 3 ，9 7 8 3 ，2 1 3 6 r e s p e c t i v e l y a n d揣r e a c t i o nc o l u m nw e r e 7 1 6 7 ，9 9 4 5 ，6 1 3 9 r e s p e c t i v e l y 6 w h e nt e l p e r a t u r ew a s2 6 5 3 0 5 ，m i st e s tc o m p a r e dr e a c t i o no ft h et w o c o l u m n si nt l l es a m eh i 玎( h r t = 1 0 h ) o nt l l ei m p a c to fm ee f f e c t i v e n e s so ft r e a t m e n t ， w h e nc o d c rc o n c e n t r a t i o ni ni n n u e n tw a s2 7 4 5 0 3 2 7 2 3 m g l ，n h 4 + 制 c o n c e n t r a t i o nw a s3 2 6l 41 8 6m g l ，a n dr e f l u xr a t i oo f 拼r e a c t i o nc o l u mw a s1 ：1 r e a c t i o no ft h et w oc o l u m n su n d e rt 量l ec o n d i t i o n so fd i f f j e r e mt l l eg 雒t 0l i q u i d r a t i o ( 3 ：1 4 ：1 ，5 ：1 ) o p e r a t e d5 dr e s p e c t i v e l y - t h er e s u l t ss h o w e dm a t ，t h eo p t i m u m e 腧c t i v e n e s so f 仃e a t m e n tw h e ng a st 0l i q u i dr a t i ow a s 3 ：1 t 1 1 er e m o v a le 硒c i e n c yo f c o d n h 4 + 斟，t ni n1 静r e a c t i o nc o l u i i l i lw e r e6 9 3 0 ，8 8 3 l ，2 5 7 6 r e s p e c t i v e l y a n d2 群r e a c t i o nc o l u i i l nw e r e6 9 11 ，9 8 2 8 ，6 4 0 4 r e s p e c t i v e l y 7 w h e nt e m p a n ew a s2 5 2 2 9 8 ，t l ：1 i st e s tc o m p a r e d2 挣r e a c t i o nc o l u m ni n m ed i 脓e n tr e n u xr a t i o ( 1 0 0 ，2 0 0 ，3 0 0 ，4 0 0 ) o nt l l ei m p a c to ft h ee 骶c t i v e n e s s o ft r e a t m e n t ，w h e nh r tw a s l o ha i l dg a st ol i q u i dr a t i ow a s3 ：1 ，c o d c rc o n c e n m l t i o n i ni i l f l u e n tw 筋2 9 5 4 5 3 4 9 5 4 m g l ，n h 4 + 书c o n c e n t r a t i o nw a s3 2 6 1 4 4 1 8 m g l ， r e a c t i o nc o l u 砌u n d e rt h e c o n d i t i o n so fd i f i b r e n tr e n u xr a t i oo p e r a t e d5 d r e s p e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o w e dm a t ，t l l eo p t i m u me f f 色c t i v e n e s so f 廿e a t i n e n tw h e n f e n u xr a t i ow a s3 ：1 1 1 1 er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d c r ，n h 4 + - n ，t ni n2 静r e a c t i o n c o l u m nw e r e7 2 。6 6 ，9 8 1 0 ，8 0 2 9 r e s p e c t i v e l y 8 h 1t l l i st e s t ，t h et nr e m o v a le f 艳c t i v e n e s so f 打a d i t i o n a lb i o l o 百c a la e r a t e d f i l t e r si sn o ti d e a l ，o i l l ya b o u t2 5 a i l d p r e - d e l l i t r i f l c a t i o nb a fh a db e t t e rt n r e m o v a le f l f e c t i v e n e s s a m o u n tt o8 0 t w ot e c h i l i c sh a di d e a lr e m o v a le f f ；e c t so f c o d c r ，n h 4 + n ，b u tt h er e m o v a lm e c h a i l i s ma n dd i s c i p l i n ew e r ed i 船r e n t b e c a u s eo f t l l er e n u x ，t h ep r e _ d e l l i t r i f i c a t i o np r o c e s sh a ds 仃o n gs h o c kr e s i s t a l l c ea b i l i t y t h e e m u e n tq u a l i t yw a sr e l a t i v e l yg o o d ，b u ti tw o u l di n c r e a s et l l ep o w e rc o n s u m p t i o na n d 苏州科技学院硕l ：毕业论文 a b s t r a c t o p e r a t i o nc o s t s t h e r e f o r e ， i fn on e e df o rt nr e m o v a le s p e c i a l l yw h e nt h ec o d c r c o n c e n t r a t i o no fw a s t e w a t e ri sl o w ，t h et i a d i t i o n a lb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r sw e r e s u g g e s t e d w h e nt h et nr e m o v a li sn e e d e d ，w es h o u l du s ep r e 司e l l i t r i f i c a t i o nb a f i n a d d i t i o n ，w h e nt h ec o d c rc o n c e n t r a t i o no fw a s t e w a t e ri sh i g h ，a n da l s oh a dn on e e d f o rt nr e m o v a l ，p r e d e n i 砸f i c a t i o nb a fi ss u g g e s t e dt o o b e c a u s eo ft h ef a s tr e m 0 v a l o fc o d c ri nh y p o x i cz o n e ，r e d u c i n gt h el o a d i n go fa e r o b i cz o n e ，i ta l s oc a nr e a l i z et n r e m o v a l a st 0t h er e n u x ，m es t a b i l i t yo ft h er e m o v a lo fc o d c ra i l dn h 4 + nw i m p r e d e n i t r i f i c a t i o nb a fw a sm g h e rt h a n 仃a d i t i o n a lb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r s k e y w o r d s ： b i o l o g i c a l a e r a t e d f l l t e r ，p r e l d e i l i t r i f i c a t i o nb i o l o g i c a l a e r a t e d f i l t i e r d o m e s t i cw a s t e w a t e r ，s t 砒吨p ，b i o f i l mf b m a t i o n ，t r e a t m e n tp e r f b r m a n c e0 ft n r e m o v a l v 苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书 独创性声明 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研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：缘速踅日期：旦 年j 乙月l 日 学位论文使用授权书 苏州科技学院、国家图书馆、中国科学技术信息研究所的中国学位论文全 文数据库等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文的复印件和电子文 档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于收集、保存、使用 学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有 权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用 影印、缩印、数字化或其他复制手段保存汇编学位论文；同意学校在不以赢利为 目的的前提下，用不同方式在不同媒体上公布论文的部分或全部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名：孝弦塞日期：晓l 年互r 月l 日 指导教师虢；碱嗍衅五月三日 苏州科技学院硕十毕业论文第章绪论 1 1 课题研究背景及意义 第一章绪论 我国水资源匮乏，但水资源浪费却很严重；工业废水排放量大，然而工业用 水重复利用率低。近年来，尽管我国在水污染防治方面做了很多工作，但水污染 的发展趋势仍未得到有效控制，许多江、河、湖泊、水库的水质仍在下降。2 0 0 4 年全国污水排放总量为6 9 3 亿吨，其中工业废水占2 3 ，第三产业和城镇居民生 活污水占1 3 ，污水处理厂7 0 9 个，污水处理率仅为1 5 左右，况且这些污水处 理厂并未完全运转，有近一半污水未经处理直接排出；全国居住了9 亿多人口的 小城镇、村庄有多数没有污水处理设施，由此导致了严重的水环境污染。日趋严 重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我 国正在实施的可持续发展战略带来了严重的负面影响，而且还严重地威胁到城乡 居民的饮水安全和人民群众的健康。2 c h d 5 年1 1 月发生的松花江水污染事件再次 给人类敲响了警钟。水资源短缺和水环境污染及水资源浪费造成的水危机已经构 成我国社会、经济发展的重要制约因素，在某些地区，甚至对人民基本生存条件 造成极大威胁。 随着水环境污染、水体富营养化、节水问题的尖锐化以及公共环境意识的增 强，越来越多的国家和地区制定了更严格的排放标准。我国正在执行的城镇污 水处理厂污染物排放标准( g b l 8 9 1 8 - 2 0 0 2 ) 就对n 、p 等污染物的去除提出了 较高的要求。而现有城市污水处理中的活性污泥法难以达到该要求。为此，必须 建立新的污水厂或对现有污水厂进行改造，使之具有脱n 除p 的功能。同时， 我国的污水处理厂多数建在城市的郊区。城区中心大量的废水输送到郊区的污水 处理厂，费用很高，其投资占水处理总投资的8 0 ，同时，建在城区的污水厂的 土地使用及传统的污水处理厂不可避免地要产生异味和噪音等诸多客观问题，这 就使得水处理技术人员必须寻找新的污水处理技术来解决这些问题。若能采用处 理效率高、占地面积小、能耗低的污水处理技术来实现城区污水就地处理与回用， 意义十分重大。 实践表明：曝气生物滤池工艺是最为经济有效的解决这些问题的处理方法之 一【l 】，它能够克服传统活性污泥法的一些缺点，如：占地面积大、基建投资高、 处理负荷低、经常出现污泥膨胀、启动慢、不能对冲击负荷做出快速反应等现象， 因此，对这种高效率、低能耗且占地面积小的污水处理技术曝气生物滤池其 工艺性能的研究与试验具有十分重要的意义。 曝气生物滤池( b i o l o 西c a la e r a t e df i l t e r ，以下简称b a f ) 是在生物接触氧化 苏州科技学院硕十毕业论文第帚绪论 工艺的基础上结合饮用水处理中普通快滤池的思想而产生的一种新型的好氧废 水处理工艺，7 0 年代末8 0 年代初出现于欧洲，其突出特点是在一级强化处理 的基础上将生物氧化与过滤结合在一起，滤池后部一般不设沉淀池，通过反冲 洗恢复滤池的周期运行。由于其良好的性能，应用范围不断扩大，在经历了8 0 年代中后期的较大发展后，到9 0 年代初已基本成熟。9 0 年代以后，b a f 的发 展方兴未艾，工艺形式不断推陈出新【2 】。目前在欧、美和日本等国家已广泛应 用这种工艺来处理城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水及酿 造等有机废水，国内外对曝气生物滤池工艺的结构形式、除污功能、运行启动 及填料介质等进行了日趋深入的研究，也取得了良好的进展，但就总体而言， b a f 在国内的应用尚处于起步阶段。因而，如何根据该工艺的特点，分析研究 其适合国内废水特点、技术水平及处理要求的工艺运行方式，并提出合理的工 艺设计方法和运行控制条件，对于工艺优化和促进应用很有必要【3 】。曝气生物 滤池技术在污水处理领域的推广和应用将会产生较大的经济效益和社会效益， 也将掀开了城市污水处理工艺的新篇章。 随着国内中水回用工程的应用，曝气生物滤池工艺得到大力推广，尤其在以 城市生活污水为中水水源的中水回用工程中，b a f 以其处理效果好、运行费用 低、占地面积小、易于维护等优势占有主导地位，适用于各种出水标准要求的 b a f 工艺被研究开发，具有同时除碳、脱氮、除磷功能的b a f 工艺成为研究热 点，尤其在硝化、反硝化的研究上更加活跃，主要体现在以下方面：探讨生物膜 内自养菌与异养菌的相互作用而导致的生物相在滤池内空间分布的不同，探索有 机负荷和氨氮负荷对硝化活性的影响，研究不同的碳源用于反硝化的效果等。 b a f 对有机物和氨氮有很高的去除率，但是对总氮的去除率却很低。总氮的去 除要涉及到反硝化，b a f 有很好的硝化能力，虽然它生物膜内存在反硝化，但 对总氮的去除率影响不大，所以对提高b a f 反硝化能力的研究是有必要的。 1 2 曝气生物滤池工艺与前置反硝化曝气生物滤池工艺简介 1 2 1 曝气生物滤池工艺原理 b a f 工艺类型和操作方式有多种，各具特点，但其工艺原理基本一致。曝 气生物滤池处理污水的原理是反应器内填料表面所附生物膜中微生物氧化分解 作用，填料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以 及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用【1 1 。 曝气生物滤池借鉴了生物接触氧化反应器和深床过滤器的设计原理，省却了 2 苏州科技学院硕十毕业论文第一章绪论 二次沉淀设备。b a f 反应器为周期运行，从开始过滤到反冲洗完毕为一个完整 的周期。预处理的污水从滤池底部或顶部进入，并在底部进行曝气。污水流经填 料层时，有一部分污水、污染物和细菌附着在填料表面上，微生物便在填料表面 大量繁殖，不久，形成一层充满微生物的粘膜，称为生物膜。 随着过滤的进行，由于填料表面新产生的生物量越来越多，截留的s s 不断 增加，在开始阶段水头损失增加缓慢，当固体物质积累达到一定程度，会在滤层 形成堵塞，并且阻止气泡的释放，将会导致水头损失很快达到极限，此时应立即 进行反冲洗再生，以去除滤床内过量的生物膜及s s ，恢复处理能力。反冲洗采 用气水联合反冲，在气水对填料的流体冲刷和填料间的相互摩擦下，老化的生物 膜和被截留的s s 与填料分离，冲洗下来的生物膜及s s 在漂洗中被冲出滤池， 反冲洗污泥回流至预处理部分。 曝气生物滤池中生物膜的培养与形成是该反应器能否正常运行的关键。生物 膜形成的关键是微生物在载体表面的固定。微生物向载体表面的输送有主动运输 和被动运输两种方式，主动运输起着主导的作用。微生物转移到载体表面后，首 先形成的是可逆附着，可逆附着实际上是一个附着与脱析的双向动态过程；不可 逆附着是微生物在可逆附着过程中分泌的粘性代谢产物将载体表面牢牢地粘封 住，使得附着过程成为不可逆，不可逆附着是微生物膜群落的基础。污水中的有 机物被生物膜上的微生物氧化分解，n h 3 水被氧化成n 0 3 - - n 。在反应器内部存 在着不同的好氧、缺氧区域，可同步实现硝化和反硝化，去除有机物的同时达到 脱氮的目的。 1 2 2 前置反硝化曝气生物滤池工艺原理 根据传统脱氮理论，硝化反应在好氧条件下进行，而反硝化反应在缺氧条件 下完成【4 】。活性污泥泥法中的缺氧好氧( a o ) 工艺即是基于这样的理论，在o 工艺中污水首先进入缺氧区，反硝化细菌利用好氧区中经混合液回流带来的硝酸 盐及污水中可生物降解有机物进行反硝化，达到脱氮目的。在好氧区污水中的有 机物被反硝化细菌利用后，浓度已较低，有利于自氧硝化菌的生长繁殖，将氨氮 经硝化作用转化为硝酸盐【5 l 。b a f 前置反硝化工艺即是将o 原理应用于b a f 工艺。在b a f 中部进行曝气，经过预处理的生活污水从b a f 底部进入，在b a f 的上部实现有机物的降解和氨氮的硝化，经过硝化的生活污水从上部回流口经过 回流泵与进水混合，利用进水中的快速降解有机物进行脱氮。试验时，b a f 试 验柱采用气水同向运行，污水从装置底部的进入口进入，出水在上部出水口排出， 经处理的污水在排除系统之前，一部分进行回流与原水混合，利用原水中碳源进 3 苏州科技学院硕f ：毕业论文第一章绪论 行反硝化，实现脱氮目的。 1 2 3 曝气生物滤池结构构造 1 2 3 1 滤池池体 滤池池体的主要作用是容纳处理水、围挡填料、承托填料和曝气装置的重量。 曝气生物滤池的形状有圆形、正方形和矩形三种，工程中常见的结构形式有钢制 设备和钢筋混凝土结构等。 1 2 3 2 承托层 承托层主要是为了支撑填料，防止填料流失和堵塞滤头，同时还可以保持反 冲洗稳定进行。承托层常用的材质为卵石或赤铁矿。为保证承托层的稳定，并对 配水的均匀性起充分作用，要求所用的材质具有良好的机械强度和化学稳定性， 形状应尽量接近圆形，工程中一般选用鹅卵石作为承托层。 1 2 3 3 布水系统 布水系统主要包括滤池下部的配水室和滤板上的配水滤头。对于上向流滤 池，配水室的主要作用是使某一短时段内进入滤池的污水能在配水室内混和均 匀，并通过配水滤头均匀流过填料层。该布水系统除作为滤池正常运行时布水用 之外，也作为定期对滤池进行反冲洗时布水用。 1 2 3 4 布气系统 曝气生物滤池内的布气系统包括正常运行时曝气所需的曝气系统和进行气 水联合反冲洗时的供气系统两部分。保持曝气生物滤池中足够的溶解氧是维持曝 气生物滤池内生物高活性、对有机物和氨氮高去除率的必备条件，因此选择合适 的充氧方式对曝气生物滤池的稳定运行十分重要。曝气生物滤池一般采用鼓风曝 气形式，最简单的曝气装置可采用穿孔管。现在国内外曝气生物滤池常用生物滤 池专用曝气器作为滤池的空气扩散装置。 1 2 3 5 反冲洗系统 一般采用气水联合反冲洗。曝气生物滤池的反冲洗是通过测定运行时间、填 料层阻力损失、水质参数等指标来完成的，实际工程中可以由在线检测仪表将检 测数据反馈给p l c ( 可编程序控制器) ，并由p l c 系统来自动控制和操作。 1 2 3 6 出水系统 曝气生物滤池的出水系统有采用周边出水，也有采用单侧堰出水。在大、 中型污水处理工程中，为了工艺布置方便，采用单侧堰出水较多。除以上几个 部分以外，对于城镇污水处理厂，由于污水处理规模较大，一般有若干组滤池模 块拼装而成，而且在运行中还要根据需要进行若干组滤池之间的切换，为提高滤 池的处理能力和对污染物的去除效果，所以必须有p l c 控制系统来自动完成对 滤池的运行控制，需要设置必需的自控系统。自控系统曝气生物滤池既要完成对 4 苏州科技学院硕十毕q k 论文第一章绪论 有机污染物的降解功能，也要完成对污水中各种颗粒、胶体污染物以及老化脱落 的微生物膜的截留功能，同时还要完成实现滤池的反冲洗，这两种方式交替运行。 1 2 4 曝气生物滤池工艺类型 曝气生物滤池的形式在进水方式、填料选择和使用功能上各有所不同，分别 可分为上向流曝气生物滤池和下向流曝气生物滤池；悬浮填料曝气生物滤池和沉 没填料曝气生物滤池；去碳曝气生物滤池、硝化曝气生物滤池、反硝化生物滤池、 水源水预处理曝气生物滤池和组合曝气生物滤池等等【6 】。目前工程中曝气生物滤 池的使用形式可以分为四大类：即b 1 0 c a r b o n e 、b i o f o r 、b i o s t y r 和 b 1 0 p u r b i o p u r 的形式与b i o f o r 的形式基本相同，只是b 1 0 p u r 的填料是 根据不同水质采用波纹板、陶粒或砂，以取得不同的处理效果。根据水流方向其 可分为上向流和下向流两种，早期的曝气生物滤池多采用下向流，如 b i o c a r b o n e 【7 1 。由于下向流曝气生物滤池的纳污效率不高、易堵塞、运行周 期短，因此现在多采用上向流方式( 即采用气水同向流) ，使布水、布气更加均 匀。同时，在水气上升过程中可把底部截留的s s 带入滤池中上部，增加了滤池 的纳污能力，延长了工作周期，因而升流式b a f 具有比降流式更广的适用性p j 。 目前，上向流曝气生物滤池有b 1 0 f o r 、b i o s t y r 、c o l o x 、d e 印b e d 删、b i o p u r 等多种形式嗍【9 】，其中b i o f o r 应用更为广泛，其中以轻质陶粒为填料的b i o f o r 应用最为广泛【1 0 1 。本论文的试验装置采用的就是上向流的b i o f o r 。并且，两反 应柱的填料均选用了轻质陶粒。 1 2 5 曝气生物滤池工艺流程 表1 - l曝气生物滤池处理污水的典型流程 1 a b l e 卜1 聊i c a lp r o c e s so fw a s t e w a t e r 仃e a t m e n to fb a f 功能典型流程 碳化 碳化+ 硝化 碳化+ 硝化+ 反硝化 碳化+ 硝化+ 反硝化 化学沉淀+ 曝气生物滤池碳化 化学沉淀+ 曝气生物滤池碳化硝化 化学沉淀+ 曝气生物滤池碳化硝化+ 反硝化 活性污泥+ 曝气生物滤池硝化+ 反硝化 由于各功能的实现对填料粒径大小和滤层厚度、负荷、曝气等参数的要求不 尽相同，以前一般认为不宜把各种功能放在同一个曝气生物滤池中完成。但现在 研究者对在一个曝气生物滤池中完成碳化+ 硝化、硝化+ 反硝化、硝化+ 生物除磷、 5 苏州科技学院硕十毕业论文 第一币绪论 硝化+ 化学除磷和反硝化+ 生物除磷等组合功能进行了尝试和探讨，均取得了一 定的研究成果【l 。b a f c n 工艺流程，具有去碳和硝化的功能。原废水经沉淀 或水解预处理后，进入b a f 并借助于b a f 中生长在填料表面并保持在好氧条件