（市政工程专业论文）气浮生化集成技术处理微污染水源水研究.pdf

申请同济大学硕士学位论文摘要 摘要 传统的常规水处理工艺，在给水水源受到一定污染时，不能有效去除原水中 的氨氮、c o d 。等溶解性污染物质。 而生物预处理、 深度处理以 及膜分离等技术， 短期内在我国无法得到大规模的推广和应用。因此，在立足于加强常规水处理工 艺的同时，通过增加辅助的生物处理单元来提高微污染源水的处理效果，也是一 个的明智选择。 本课题采用气浮工艺和生物膜反应器集成的方法，对阳澄湖微污染水源水进 行物化和生化处理研究， 污染水源水处理的新途径 旨在验证这种集成工艺的可行性和有效性，力求开创微 试验通过气浮过程中压力溶气释放与水体中溶解氧含量变化的研究，初步验 证了气浮过程能显著提高水体中溶解氧含量的观点;通过自 然挂膜和人工挂膜实 验，探讨了水温、余氯、营养物质等因素对填料挂膜的影响，确定人工挂膜为适 合本工艺装置的填料挂膜方法; 试验还分别考察了气浮过程和气浮生化集成工艺 全流程对原水中各项污染物质的去除效果，分析了影响各过程去除效果的工艺因 素，同时，对气浮和生化两阶段的互相影响也进行了 研究;最后考察了 源水污染 严重期间，投加粉末活性炭对本装置多项污染物质去除的影响。 试验结果表明:气浮工艺与生物膜反应器的集成，体现了这两种工艺的优势 互补。气浮过程采用1 0 %的溶气回流比，不仅能够发挥气浮工艺的特点，有效去 除原水中的浊度、氨氮、 c o n,藻类、 w 2 5 4 等物质，同时还能为后续的生化工 艺提供必需的溶解氧，足够的停留时间和一定的屏障作用，从而达到利用生物氧 化方法进一步去除污染物质， 减轻后续工艺负担和改善出水水质的目 的。 虽然受到原水温度和预氯化等不利因素的影响， 生化阶段填料挂膜比 较困难， 且生化过程对各项污染物质的去除效果不十分理想，但是本试验的主要目的己经 达到:采用气浮生化集成技术处理微污染水源水，实践证明是行之有效的。 关键词:微污染水源水 气浮工艺 生物膜反应器 集成技术 氨氮 c o d m 申请同济大学硕士学位论文 abs t r act abs tract t h e c o n v e n t i o n a l w a t e r p u r i f i c a t i o n s y s t e m c a n n o t e ffic i e n t l y r e m o v e d i s s o l v e d p o l l u t a n t s s u c h a s n w - n , c o d m e t c w h e n t h e s o u r c e o f w a t e r g o t p o l l u t e d . w h e r e a s t h e w i d e a p p l i c a t i o n a n d p o p u l a r i z a t i o n o f b i o l o g i c a l p r e t r e a t m e n t , f u r t h e r t r e a t m e n t a n d f i l m s e p a r a t i o n t e c h n o l o g y a r e s t i l l h a r d t o a c h i e v e i n t h e s h o r t d i s t a n c e i n o u r c o u n t r y . t h e r e b y , b a s e d u p o n t h e s t re n g t h e n i n g o f c o n v e n t i o n a l w a t e r p u r i f i c a t i o n s y s t e m , i t c o m e s t o b e a s e n s i b l e c h o i c e t o i n c r e a s e t h e e ff i c i e n c y o f s l i g h t l y p o ll u t e d r a w w a t e r t r e a t m e n t b y a d d i n g a c c e s s o r i a l b i o l o g i c a l p r o c e s s t h i s s t u d y i n t r o d u c e d a n e w m e t h o d o f i n t e g r a t e d fl o t a t i o n a n d b i o - c h e m i c a l i n t h e t r e a t m e n t o f s l i g h t l y p o l l u t e d r a w w a t e r fr o m y a n g e h e n g l a k e , a n d i n t e n d e d t o t e s t i f y t h e f e a s i b i l i ty a n d v a l i d i t y o f t h i s in t e g r a t i o n , t h u s i n it i a t e a n e w w a y f o r s l i g h t ly p o l l u t e d r a w w a t e r t r e a t m e n t . t h e e x p e r i m e n t p r i m a r i l y v e r i f i e d t h e o p i n i o n t h a t fl o t a t i o n p r o c e s s c a n e v i d e n t ly i m p r o v e t h e a m o u n t o f w a t e r d i s s o l v e d o x y g e n t h r o u g h t h e r e s e a r c h o f d i s s o l v e d a i r r e l e a s e i n h i g h p r e s s u r e a n d t h e a m o u n t o f d i s s o l v e d o x y g e n c h a n g e . i t a l s o c o n f i r m e d t h e m a n u a l c u l t u r i n g t o b e a s e n s ib l e m e t h o d f o r t h i s d e v i c e t h r o u g h t h e s t u d y o n n a t u r a l c u l t u r i n g , m a n u a l c u l t u r i n g a n d t h e i m p a c t o f t h o s e a c t o r s s u c h a s t e m p e r a t u r e , s u r p l u s c h l o r in e , n u t r i m e n t c o n c e n t r a t i o n e t c in c u l t u r i n g . f u r th e r m o re , i t r e s p e c t i v e l y i n v e s t i g a t e d t h e e ff i c i e n c y o f p o l l u t a n t r e m o v a l i n fl o t a t i o n p r o c e s s a n d t h e o v e r a l l fl o w o f i n t e g r a t i o n , a n a l y z e d t h e e ff e c t i v e a c t o r s i n p o l lu t a n t r e m o v a l , p r o b e d i n t o t h e m u t u a l e ff e c t o f fl o t a t i o n a n d b i o - c h e m i c a l p r o c e s s . a n d fi n a l l y , i t e s t i m a t e d t h e i m p a c t o f t h r o w i n g i n p o w d e r a c t i v a t e d c a r b o n o n p o l l u t a n t r e m o v a l e f f i c i e n c y a t t h e t i m e o f r a w w a t e r q u a l i t y d e c r e a s i n g . t h e r e s u lt o f o u r e x p e r i m e n t s r e v e a l s t h a t t h e i n t e g r a t i o n o f fl o t a t i o n a n d b i o - c h e m i c a l r e a c t o r i s a k i n d o f m u t u a l r e i n f o r c e m e n t . t h e a d o p t i o n o f 1 0 % c ir c u m fl u e n c e r a t e i n fl o t a t i o n c a n n o t o n l y e x e rt t h e c h a r a c t e r i s t i c o f t h i s p r o c e s s i n e f f ic i e n t ly r e m o v i n g t h e t u r b i d i ty , a m m o n i a , c o d m , a l g a e , u v 2 5 4 e t c , b u t a l s o p r o v i d e n e c e s s a r y d i s s o lv e d o x y g e n , a d e q u a t e d e t e n t i o n t i m e a n d a c e r t a i n k i n d o f b u ff e r f o r t h e l a t t e r p r o c e s s e s , t h u s u t i l i z e t h e b i o - o x i d a t i o n f u n c t i o n in f u r t h e r re m o v a l o f p o l l u t a n t s , t o r e a c h t h e p u r p o s e o f l i g h t e n i n g t h e b u r d e n o f l a tt e r p r o c e s s e s a n d i n c r e a s i n g t h e e ffl u e n t w a t e r q u a l i t y . a l t h o u g h , a ff e c t e d b y t h e a d v e r s e a c t o r s l ik e r a w w a t e r t e m p e r a t u r e a n d p r e - c h l o r in a t i o n , i t i s d i ff i c u l t in b i o - f i l m c u l t u r i n g a n d t h e p o l l u t a n t r e m o v a l r a t e i n b i o - c h e m i c a l p r o c e s s t u rn s t o b e r e l a t i v e ly lo w e r , t h e m a j o r p u r p o s e o f o u r e x p e r i m e n t h a s b e e n a c h i e v e d : t o u t i l i z e i n t e g r a t e d fl o t a t io n a n d b i o - c h e m i c a l t e c h n i q u e i n s l i g h t l y r a w w a t e r t r e a t m e n t h a s b e e n p r o v e d e ff e c t i v e 勿p r a c t i c e k e y wo r d s : s l i g h t l y p o l l u t e d r a w w a t e r f l o t a t i o n p r o c e s s b i o - f i l m r e a c t o r i n t e g r a t e d t e c h n i q u e s a m m o n i a c o d m , 申请同济大学6 3 1 士学位论文声明 声明 本人郑重声明:本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果， 撰写成硕士学位论文“气浮生化集成技术处理微污染水 , .土旦 眨 乙 。除论文中己 经注明引用的内 容外， 对论文的研究做出 重 要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含 任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 学 位 论 文 作 者 签 各痴 安 各 2 0 0 5 年 0 1 月 1 0日 申请同济大学硕士学位论文第 1 章绪论 第， 章绪论 1 . 1 地表水资涯 现状 水是生命之源，是人类赖以生存的基本物质，人类的生命活动和生产活动都 离不开水。随着世界人口急剧增长和社会经济快速发展，人类对水的需求日 益增 加， 同时， 对水的浪费和水资源的污染也使优质水资源日 益短缺。 “ 水资源短缺，一 己 经成为一个严重的、全球性社会问题。 我国是全球1 3 个水资源贫乏的国家之一，水资源平均总量为2 . 8 万亿 7m，居世 界第6 位，但人均占有量仅为2 4 0 0 m / 年，为世界人均水资源占有量的1 月，仅列世 界 第1 0 9 位n 1 。目 前 在中国 6 6 0 多座城 市中， 有4 0 0 多座城市缺水， 其中 严重缺水的 达到1 0 0 多座， 日 缺水量达1 6 0 0 万吨， 因缺水造成的经济损失每年高达2 3 0 0 多亿元。 “ 水资源短缺，一也己 经成为制约中国 经济和社会发展的瓶颈之一2 1 . 2 水资派污染情况 2 0 0 3 年 度全国 地 表 水 环境 质量 3 1 与 上 年比 较 变化 不 大， 主 要 淡 水 系 水质 与 上 年 持平。七大水系污染程度由重到轻依次为:海河、辽河、黄河、淮河、松花江、 长江、珠江。其中，海河水系污染严重，劣v 类水质断面占 5 0 %以上;辽河水系 总体水质较差，劣v类水质断面占4 0 . 6 %;黄河水系总体水质较差，支流污染普 遍严重;淮河千流以n类水体为主，支流及省界河段水质仍然较差;松花江水系 以n类水体为主;珠江水系、长江千流及主要一级支流水质良好，以i i 类水体为 主。 2 0 0 3 年度全国2 8 个重点湖泊水库中，i i 类、ii i 类、n类、v 类和劣v 类水质 的湖泊水库分别占3 . 6 %, 2 1 . 4 %, 2 5 . 0 %, 1 4 . 3 % 和3 5 . 7 %。 三峡库区6 个断面中， 1 个断面为i i i 类，其余5 个断面均为1 1 类水质。南水北调东线沿线1 2 个断面中，i i 类水质断面占8 . 3 %, n类水质断面占 2 5 . 0 %, v 类水质断面占1 6 . 7 %，劣v类水 质断面占5 0 . 0 %. 人类社会因生存发展的需要在利用水资源的同时，不可避免地会对水环境造 成一定程度的污染。 但是， 只要使排入水体的污染物质总量有效控制在水体自 净 的能力范围内，水环境就可以得到持续稳定的更新，从而满足人类生存发展的长 期需要 4 ,5 1 。 从目 前的 状况 看， 我国 水资 源污 染日 益严重， 受污染的 水 源范围 不断 扩大，很难在短期内得到恢复。因此，在我国淡水资源本来就十分紧缺的条件下， 使用完全不受污染的淡水水源的可能性越来越小，也就是说，我国自 来水厂将不 得不面临使用更多的水质不完全符合要求的水体作为生活饮用水和其他用水水源 的尴尬局面6 1 申 请同济大学硕士学位论文第1 章 绪论 1 . 3 水资派污染的 危害 水资源污染是当今世界范围， 尤其是发展中国家和欠发达国家普遍面临的问 题。生活饮用水中超过一定含量的天然及合成有机物质，溶解性无机物质，如: 重金属、盐类，细菌、病毒， “ 三致”物质，以及部分微量有毒有害物质等的存 在， 容 易引 起各 种各 样的 疾 病， 危 害 到 人 类的 生 存 和发 展 5 ,7 1 。 水资 源 污 染 对 人 体 的危害是医学和病理学工作者的主要研究课题，而对于我们水处理工作者来说， 密切关注水资源污染对于水质净化工艺的影响则更具重要意义。 1 . 3 . 1 有机物对水处理工艺的形响 ( 1 ) 水中有机污染物大多带负电荷，它们的 存在使z e t a 电位升高， 溶剂化作用 加强，增加了水处理的难度，为保证出水水质，就必须投加过量的混凝剂和单质 氯，从而增加水处理成本; ( 2 ) 常规水处理工艺无法有效去除某些有机污染物，出水有机物含量仍然很 高。而且在预加氯过程中，水中的天然有机物等经卤化作用还会生成卤代消毒副 产物三卤甲烷等 “ 三致物质”，对人体健康造成很大的危害; ( 3 ) 出 水中 存在的 可生 物降 解有机物 b d o m ( b i o - d e g r a d a b l e o r g a n i c m a t t e r ) 成为输水管网中细菌生长繁殖的营养基质，细菌利用该营养基质生长而生成生物 膜， 生物膜老化后脱落， 恶化饮用水水质， 腐蚀管道， 并增加二级泵站动力消耗8 1 1 . 3 . 2 旅类对水处理工艺的影响 ( 1 ) 藻类的稳定性及其代谢产物与铝盐、铁盐混凝剂的作用能使混凝效果下 降。藻类物质的沉降效果差，如采用斜管沉淀池沉淀，斜管上会附着大量藻类， 影响沉淀效果; ( 2 ) 藻类能够散发出腥味和异臭，使水具有难闻的气味，大大降低水质质量; ( 3 ) 藻类进入滤池后会粘附在滤料和池壁表面，引 起滤池堵塞或者短路， 缩短 过渡周期，增加反冲洗频率，提高制水成本: ( 4 ) 某些尺寸很小的藻类细胞， 还可以穿过滤池进入给水管道，消耗管网内 余 氯，使水中有机物增加，导致二次污染; ( 5 ) 某些藻类能够分泌、 释放有毒物质。 藻类溶解性有机物在自 来水加氯氧化 后会产生弱的致癌物质，藻类产生的毒素通过水厂的常规处理难以得到去除; ( 6 ) 藻渣、 沉淀排泥以及过滤反冲洗水如果直接排入河流湖泊，会给河流湖泊 带来严重的二次污染，因为这些水中含有的污染物、重金属离子浓度是原水的几 十倍甚至上百倍， 而这部分水量一般也能够达到水厂产量的4 - 5 %左右。因此，增 添相应的处理设施，也需要一笔 可观的 投入 7 1 13 7 ,3 8 ,4 3 1 申 请同济大学硕士学位论文 1 . 3 . 3 氛氮对水处理工艺的影响 第 1 章绪论 虽然氨氮可用作实行氯胺消毒，降低水中的消毒副产物，并且利用氯胺在管 网中缓慢释放的特点，有利于提高和维持管网水质，但却会造成管网水体亚硝酸 盐( n o , - ) 含量增加 1 0 。 而 且， 水中的 氨 氮也 容易 造成水处 理工艺出 现以 下问 题 i i- 1 3 1 . ( 1 ) 除锰困难:水中的锰一般以m n 状态存在，在以氯消毒时，由于氯的氧化 还原电位高于锰，锰得以氧化成四价锰 ( m n o z )，而氯胺的氧化还原电位低于锰， 因此，容易造成除锰困难; ( 2 ) 形成氯化氰消毒副产品:水中有氨及有机物存在时，加入氯后将会产生氯 化氰，氯化氰会在人体中迅速代谢生成有毒的氰化物; ( 3 ) 影响水中有机物的氧化: 在处理受污染原水时， 有时在常规水处理工艺后， 增添臭氧一生物活性炭深度处理工艺，以改善出水水质。氨氮在亚硝化菌及硝化 菌的作用下，通过水中的溶解氧氧化成硝酸盐，每氧化l m g 氨氮，要消耗溶解氧 4 . 5 7 m g ，而通过异养菌的作用降低l m g 的c o d m n ， 则仅需l m g 溶解氧。 在臭氧一生 物活性炭水处理工艺中，由 于进入活性炭滤池的溶解氧浓度一般不超过8 - 9 m g / 1 , 当 氨氮浓度大于2 m g / 1 时，溶解氧即不能同时满足两方面的需要。为此，就必须增 加生物预处理工艺，以对氨氮和有机物作初步处理。 1 . 4 1 . 4 . 1 常挽工艺处理橄污染原水 现状 饮用水常规处理的发展现状 目前，饮用水常规处理工艺仍以去除悬浮物、浊度和病原微生物的常规处理 工艺为主，并根据水源水的特性选择适当的处理构筑物类型，组合成饮用水处理 工艺流程，常规处理工艺有以下几种类型: 表1 - 1 饮用水常规处理工艺流程 序 号工 艺 流 程适 用 条 件 1原水一混凝一平流沉淀池一过滤一消毒 原 水悬浮 物含量小于1 0 0 0 m g / 1 2 原水一 混凝一 斜管沉淀池一 过滤一消毒原水悬浮 物含量5 0 0 - 1 o d o m g / l 3原水一机械搅拌澄清池一过滤一消毒原水同上，适用于大中小水厂 4原水一水力循环澄清池一过滤一消毒原水同上，适用于中小水厂 5原水一脉冲或悬浮橙清池一过滤一消毒原水同上， 适用于大中小水厂 6原水一混凝一一气浮池一 过滤一消毒适用于低温低浊水 消毒方式则仍然以氯消毒为主，也有少数水厂采用二氧化氯、氯胺、臭氧或 紫外线消毒。出水水质一般要求达到 生活饮用水水质卫生规范的要求，该规 范已于2 0 0 1 年9 月1 日 起在全国实行。 申1 青 同济大学硕士学位论 文 1 . 4 . 2 常规水处理工艺的局限性 第 1 章绪论 常规水处理工艺可有效去除水中的悬浮杂质、 胶体和细菌等，大多数情况下 可获得安全合格的饮用水， 但不能有效地去除原水中的有机污染物质和三卤甲 烷， 而随着水源污染的 逐步加剧， 常规水处理工艺的不足也越来越明显1 4 1 根据我们对苏南某市水厂的一项调查发现:常规工艺在低温低浊条件下，浊 度的去除率平均只有8 0 % 左右， 超标的几率较高; 对c o d m的去除率最高只能达 到2 5% 左右， 在原 水c o d *含量 超过4 m g / 1 时，出 水c o d , , 超过 生活 饮用水 水 质卫生 规范 中c o d m 。 含量 7 5 厅 0 . 2 58 . 88 . 48 . 57 55 . 7 45 . 6 22 . 0 95 . 6 61 . 3 9 厅 0 . 1 06 6 . 5 16 0 . 1 7 9 . 5 36 2 . 4 6 6 . 0 95 . 3 64. 9 77 . 2 8 4 . 9 57 . 6 5 厅 0 . 2 09 . 18 . 98 . 84 7 . 3 2 4 2 . 1 71 0 . 8 84 3 . 1 9 8 . 7 35 . 2 04 . 9 25 . 3 84 . 9 25 . 3 8 匡 0 . 3 02 8 . 7 42 4 . 7 21 3 . 9 92 5 . 6 1 1 0 . 8 93 . 7 83 . 6 82 . 6 53 . 7 31 . 3 2 厅 0 . 2 01 7 . 6 31 4 . 012 0 . 5 31 4 . 5 81 7 . 3 03 . 9 23 . 4 51 1 . 9 93 . 5 98 . 4 2 8 0 . 1 5 8 . 98 之8 . 06 . 9 76 . 0 9 1 2 . 6 3 6 之1 1 0 . 9 04 . 1 73 . 8 77 . 1 93 . 8 96 . 71 r 0 . 2 51 . 3 81 . 2 3 1 0 . 8 7 1 . 2 68 . 7 03 . 7 43 . 4 86 . 9 53 . 5 06 . 4 2 i d 0 . 2 01 . 5 71 . 3 6 1 3 . 3 8 1 . 4 01 0 . 8 33 . 7 13 . 4 27 . 8 23 . 4 57 . 01 厅 0 . 1 51 . 0 30 . 8 6 1 6 . 5 0 0 . 8 6 1 6 . 5 03 . 9 53 . 6 47 . 8 53 . 6 57 . 5 9 压 0 . 3 00 . 8 90 . 7 71 3 . 4 80 . 7 81 2 . 3 63 . 9 33 . 7 15 . 6 03 . 7 54 . 5 8 匡 0 . 2 00 . 91 0 . 7 8 1 4 . 2 90 . 7 9 1 3 . 1 94 刀23 . 7 76 . 2 23 . 7 95 . 7 2 区 0 . 2 08 . 88 刀8 . 00 . 9 8 0 . 7 91 9 . 3 90 . 7 82 0 . 413 . 8 83 . 6 07 . 2 23 . 6 36 . 4 4 压 0 . 1 00 . 6 90 . 5 2 2 4 . 6 4 0 . 5 7 1 7 . 3 93 . 7 23 . 3 41 0 . 2 23 . 5 25 . 3 8 1 6 0 . 2 08 . 48 . 20 . 910 . 7 0 2 3 . 0 80 . 7 41 8 . 6 83 . 7 23 . 3 89 . 1 43 . 4 47 . 5 3 1 7 0 . 2 00 . 8 30 . 6 22 5 . 3 00 . 7 1 1 4 . 4 63 . 3 93 . 1 27 . 9 63 . 2 44 . 4 2 1 8 0 . 1 50 . 8 9 0 . 6 6 2 5 . 8 4 0 . 6 9 2 2 . 4 73 . 8 13 . 5 08 . 1 43 . 6 63 . 9 4 国 0 . 1 00 . 9 40 . 6 72 8 . 7 20 . 6 92 6 . 6 03 . 8 73 . 5 48 . 5 33 . 6 36 . 2 0 同 0 . 2 00 . 9 60 . 8 0 1 6 . 6 7 0 . 8 2 1 4 . 5 84 .9 14 . 3 71 1 . 0 04 . 3 91 0 . 5 9 同 0 . 2 09 38 28 . 40 . 8 70 . 7 0 1 9 . 5 40 . 6 9 2 0 . 6 93 .9 53 . 4 81 1 . 9 03 . 5 31 0 . 6 3 2 2 0 . 1 5 9 名8 38 . 30 . 8 3 0 . 6 5 2 1 . 6 90 . 6 3 2 4 . 1 03 名13 . 4 78 . 9 23 . 4 88 .6 6 2 3 0 . 2 00 .6 6 0 . 5 12 2 . 7 3 0 . 5 1 2 2 . 7 33 . 6 93 . 2 81 1 . 1 13 . 3 01 0 . 5 7 2 4 0 . 2 00 . 7 9 0 .6 3 2 0 . 2 50 . 6 2 2 1 . 5 23 .6 93 . 3 21 0 .0 33 . 3 39 . 7 6 2 5 0 . 2 00 . 5 90 . 4 4 2 5 . 4 20 . 4 7加 . 3 43 .6 63 . 1 11 5 . 0 33 乃71 6 . 1 2 2 6 1 0 . 1 50 . 7 80 . 5 92 4 . 3 6 0 . 6 2 2 0 . 5 13 .2 32 . 8 61 1 .4 62 . 9 39 . 2 9 2 7 0 . 2 00 . 7 40 . 5 0 3 2 . 4 30 . 5 7 2 2 . 9 73 . 9 13 . 2 51 6 . 8 83 之51 6 名8 2 8 1 0 . 1 50 . 8 70 . 6 22 8 . 7 4 0 . 6 5 2 5 . 2 94 . 5 84 . 0 21 2 . 2 34 . 1 78 . 9 5 2 9 0 . 1 50 . 9 20 . 8 01 3 . 0 40 . 7 3 2 0 . 6 53 . 8 63 . 2 91 4 . 7 73 . 3 61 2 . 9 5 3 0 i 0 . 2 00 . 8 20 . 5 9 2 8 . 0 5 0 . 6 0 2 6 . 8 3 4 . 1 73 . 6 51 2 . 4 73 . 6 51 2 . 4 7 3 1 0 . 2 00 . 8 7 0 . 612 9 . 8 9 0 . 6 32 7 . 5 93 . 7 63 . 0 02 0 . 213 刀41 9 . 1 : 3 2 i 0 . 2 00 . 9 40 . 6 8 2 7 . 6 6 0 . 6 62 9 . 7 93 . 6 53 . 011 7 . 5 33 . 0 01 7 . 8 1 3 3 , 0 . 2 00 . 9 9 0 . 8 41 5 . 1 50 . 8 01 9 . 1 93 . 0 92 . 2 412 7 . 512 之i12 8 . 4 8 3 47 0 . 1 57 . 9 8 . 0 8 乃一! 0 .8 90 . 7 7 一!1 3 .4 80 . 7 31 7 . 9 8 3 . 7 4 3 . 1 21 6 . 513 . 0 711 7 .9 1 注:未作检测的部分在表中以 “ _ ” 号代替。 申请同济大学硕士学位论文第6 章 试验结果及数据分析 观察人工挂膜期间生物填料对氨氮及有机物去除的变化， 如图 6 - 2 3 , 6 - 2 4 ， 可 以 发现这样几个特点:1 ) 挂膜开始的一周内，出 现明 显、增长迅速的去除效果， 最高达到2 0 . 5 3 yo， 但是随着营养物质浓度的降 低和微生物总数的 上升， 去除率降 低至1 0 % 左右，因此认为生物膜进入减数分裂时 期; 2 ) 活性污泥投的投放对于促 进生物膜的成熟具有积极作用， 表现为生物膜对氨氮和有机物的去除率在短期内 得到了平均1 0 %以上提升， 且保持在2 0 - 3 0 %的范围;3 ) 污染物去除的情况表明， 生物膜的增长或更新具有一定的周期，一般为7 - 8 天， 而实际运行过程中则需要在 侮一个周期结束的时候，进行排泥; 4 ) 生物膜对有机物的去除率波动较大，但去 除率仍较有关报道略高:5 )总体看来，生物膜每一增长周期内，立体填料对污染 物质的去除优于悬浮填料，去除率平均高出5 %以上，且增长比 较平稳;6 )挂膜 成熟后，生物膜对余氯的变化具有一定的适应性， 其中 氨氮的去除受余氯影响较 小，而有机物去除影响较大。 同时，根据人工挂膜期间对微生物附着情况的目 测:挂膜成功后，立体弹性 填料的表面基本为深色的生物膜所覆盖，具有一定的厚度和粘附牢度，尤其在接 近中心绳2 c 。 半径的范围内， 己 经出现大规模的生物群落， 并呈现松散的立体联结; 而多面空心球悬浮填料则大部为生物膜所覆盖， 但是仍有裸露的部分可见，且多 数填料球及其叶片都有一侧的生物膜附着密度高于另一侧，这说明球形悬浮填料 在实际运行过程中没能按设想的那样在水流作用下滚动， 更多的只是像填料投加 初期一样拥挤悬浮在填料区域内。 瓣人叭肋经湘 帅0 0囚.0 0囚!0 on.0 on.0 明一0 旧1.0 on.0 曰1.0 0囚.0 0囚.0 on.0 旧1.0 ono 0囚0 01.0氯 的一0余 02.0后 吕。浮 01.0 0刹.0 on.0 0的0 匕1.0 02.0 的2.0 项一0 on.0 0门，0 on.0 0一.0 口n.0 旧闪.0 的.0 图 b - 2 3 人工挂膜期间氨氮的去除效果 申请同济大学硕上学位论文第6 章试验结果及数据分析 立体后c o d m n 悬浮后c o d m n 05050 322).j 哥众阳些报 leses 匕0 试1.0 0囚0 on.0 on，0 0囚.0 晚一.0 讲一.0 ono 璐一!0 0囚.0 on.0 020 叻1.0 on.0 0囚.0 0一0 川一.0 on.0 on.0 0一.0 020 on，0 0门0 由10 on.0 讲n.0 价一.0 0闪.0 0门0 on.0 0洲.0 山n.0 的2.0 助1.0 浮后余氮 图 6 - 2 4 人工挂膜期间c o d m的去除效果 6 . 3 . 5 小结 影响本试验填料挂膜的条件主要有温度、氯含量、营养物质浓度、原水微生 物数量等。其中， 较低的 温度会延长挂膜成熟的时间;0 . 2 m g / l 左右的余氯含量， 虽然能够获得相对稳定的生物膜， 但有机物的去除起伏较大，且氨氮的去除率也 只能达到3 0 %左右;提高水中营养物质浓度，能够有效促进微生物的繁殖;投入 一定量的活性污泥，可以 有效提高水中微生物的种类和数量，增加微生物在填料 上附着的几率，并有利于筛选出 适合反应条件的微生物群落。因此，在类似本试 验的挂膜条件下，采用自 然挂膜很难成功，而选择人工挂膜方法则有助于缩短挂 膜时间，提高挂膜的成功率。同时，通过对挂膜阶段实验数据的分析，立体填料 的去除效果在挂膜过程的始终均略好于悬浮填料。 申请同济大学硕上学位论文第6 章试验结果及数据分析 立体后c o d m n 悬浮后c o d m n 05050 322).j 哥众阳些报 leses 匕0 试1.0 0囚0 on.0 on，0 0囚.0 晚一.0 讲一.0 ono 璐一!0 0囚.0 on.0 020 叻1.0 on.0 0囚.0 0一0 川一.0 on.0 on.0 0一.0 020 on，0 0门0 由10 on.0 讲n.0 价一.0 0闪.0 0门0 on.0 0洲.0 山n.0 的2.0 助1.0 浮后余氮 图 6 - 2 4 人工挂膜期间c o d m的去除效果 6 . 3 . 5 小结 影响本试验填料挂膜的条件主要有温度、氯含量、营养物质浓度、原水微生 物数量等。其中， 较低的 温度会延长挂膜成熟的时间;0 . 2 m g / l 左右的余氯含量， 虽然能够获得相对稳定的生物膜， 但有机物的去除起伏较大，且氨氮的去除率也 只能达到3 0 %左右;提高水中营养物质浓度，能够有效促进微生物的繁殖;投入 一定量的活性污泥，可以 有效提高水中微生物的种类和数量，增加微生物在填料 上附着的几率，并有利于筛选出 适合反应条件的微生物群落。因此，在类似本试 验的挂膜条件下，采用自 然挂膜很难成功，而选择人工挂膜方法则有助于缩短挂 膜时间，提高挂膜的成功率。同时，通过对挂膜阶段实验数据的分析，立体填料 的去除效果在挂膜过程的始终均略好于悬浮填料。 申请同济大学硕士学位论文第6 章 试验结果及数据分析 6 . 4 6 . 4 . 1 气浮生化集成除污染试脸 浊度的去除 浊度不仅是生活饮用水重要的感官性状指标之一， 而且对于去除氨氮, c o d m n , 以及其它一些涉及微生物安全性方面的指标都有影响，因为浊度的去除往往都不 同程度地伴随着这些物质含量的降低。 本装置前段采用的气浮工艺对于原水浊度的变化具有良 好的适应能力， 即使在 低温低浊的不利条件下，其去除率平均也能够达到8 7 %以上，这就为后续的生化 工艺竖起了一道屏障，可以有效防止浊度渗透至生物填料阶段，引起填料的堵塞 或板结，影响生物膜对氨氮、 c o d h tn 等污染物质的去除。 研究认为， 由生物填料上附着的生物膜所形成的生物絮凝作用、 对形成浊度的 有机物的降解作用、原生动物的的大量繁殖、以及脱落生物膜的生物絮凝作用等， 都 不同 程度的 起到了 去除 浊 度的 效果 17 ,2 0 ,4 51 。 因 此， 透过 气浮 过 程 进入 生 化 阶 段的 浊度、填料附着的生物膜总量、水温等必然是影响浊度去除的重要因素。由于生 物膜总量即使是在挂膜成熟以后，也很容易受到进水营养物质浓度、水温等的影 响而有所变化， 我们更侧重于探讨原水浊度以 及水温对生化阶段浊度去除的影响。 由表6 - 1 5 可见， 装置对于浊度的去除效果良 好， 整体的去除率平均能够达到9 5 %以上，而立体填料和悬浮填料对浊度的平均去除率也能够达到1 0 %以上。 表 6 - 1 5 试验装置对浊 度的去除 水温 又 ) 原水 ( n t u ) 浮后 困t u ) 立体填料 ( n t u ) 立体去除 ( %) 总去除率 ( %) 悬浮填料 州t u ) 悬浮去除 ( %) 总去除率 ( %) 6 . 0 01 7 . 0 00 . 6 40 . 6 06 . 2 59 6 . 4 70 . 6 14 . 6 99 6 . 4 1 7 . 5 09 . 0 01 . 5 01 . 4 34 . 6 78 4 . 1 11 . 4 25 . 3 38 4 . 2 2 8 . 5 09 . 0 01 . 4 71 . 3 01 1 . 5 68 5 . 5 61 . 2 61 4 . 2 98 6 . 0 0 8 . 5 02 0 . 0 00 . 5 70 . 5 45 .2 69 7 . 3 00 . 5 45 忍69 7 . 3 0 9 . 0 01 5 . 0 00 . 6 10 . 5 76 . 5 69 6 . 2 00 . 6 01 . 6 49 6 . 0 0 9 . 0 01 9 . 0 00 . 6 7o s91 1 . 9 49 6 . 8 90 . 6 27 . 4 69 6 . 7 4 1 0 . 0 02 0 . 0 00 . 5 50 . 5 0 9 . 0 99 7 . 5 00 . 5 17 . 2 79 7 . 4 5 1 0 . 0 02 4 . 0 00 . 6 60 . 6 09 . 0 99 7 . 5 00 . 6 26 . 0 69 7 . 4 2 1 0 . 0 02 7 . 0 00 . 6 00 . 5 41 0 . 0 09 8 刀00 . 5 31 1 . 6 79 8 . 0 4 1 1 . 0 03 2 . 0 00 . 6 80 . 6 54 . 419 7 . 9 70 . 6 37 . 3 59 8 . 0 3 1 2 . 0 02 0 . 0 00 . 5 80 . 5 46 . 9 09 7 . 3 00 . 5 11 2 刀79 7 . 4 5 1 6 . 0 02 0 . 0 00 . 5 60 . 4 71 6 . 0 79 7 . 6 50 . 5 01 0 刀19 7 . 5 0 1 7 . 0 01 4 . 0 00 . 5 00 . 5 00 . 0 09 6 . 4 30 . 4 84 . 0 09 6 . 5 7 1 7 a01 8 . 0 00 . 5 50 . 4 91 0 . 9 19 7 . 2 80 . 5 17 . 2 79 7 . 1 7 申请同济大学硕士学位论文第6 章 试验结果及数据分析 6 . 4 6 . 4 . 1 气浮生化集成除污染试脸 浊度的去除 浊度不仅是生活饮用水重要的感官性状指标之一， 而且对于去除氨氮, c o d m n , 以及其它一些涉及微生物安全性方面的指标都有影响，因为浊度的去除往往都不 同程度地伴随着这些物质含量的降低。 本装置前段采用的气浮工艺对于原水浊度的变化具有良 好的适应能力， 即使在 低温低浊的不利条件下，其去除率平均也能够达到8 7 %以上，这就为后续的生化 工艺竖起了一道屏障，可以有效防止浊度渗透至生物填料阶段，引起填料的堵塞 或板结，影响生物膜对氨氮、 c o d h tn 等污染物质的去除。 研究认为， 由生物填料上附着的生物膜所形成的生物絮凝作用、 对形成浊度的 有机物的降解作用、原生动物的的大量繁殖、以及脱落生物膜的生物絮凝作用等， 都 不同 程度的 起到了 去除 浊 度的 效果 17 ,2 0 ,4 51 。 因 此， 透过 气浮 过 程 进入 生 化 阶 段的 浊度、填料附着的生物膜总量、水温等必然是影响浊度去除的重要因素。由于生 物膜总量即使是在挂膜成熟以后，也很容易受到进水营养物质浓度、水温等的影 响而有所变化， 我们更侧重于探讨原水浊度以 及水温对生化阶段浊度去除的影响。 由表6 - 1 5 可见， 装置对于浊度的去除效果良 好， 整体的去除率平均能够达到9 5 %以上，而立体填料和悬浮填料对浊度的平均去除率也能够达到1 0 %以上。 表 6 - 1 5 试验装置对浊 度的去除 水温 又 ) 原水 ( n t u ) 浮后 困t u ) 立体填料 ( n t u ) 立体去除 ( %) 总去除率 ( %) 悬浮填料 州t u ) 悬浮去除 ( %) 总去除率 ( %) 6 . 0 01 7 . 0 00 . 6 40 . 6 06 . 2 59 6 . 4 70 . 6 14 . 6 99 6 . 4 1 7 . 5 09 . 0 01 . 5 01 . 4 34 . 6 78 4 . 1 11 . 4 25 . 3 38 4 . 2 2 8 . 5 09 . 0 01 . 4 71 . 3 01 1 . 5 68 5 . 5 61 . 2 61 4 . 2 98 6 . 0 0 8 . 5 02 0 . 0 00 . 5 70 . 5 45 .2 69 7