生物陶粒对微污染水的去除效果及原因分析

1、资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除生物陶粒对微污染水的去除效果及原因分析随着工农业的迅速发展，水中的有害物质逐年增多，尤其是上世纪60年代以来,不少地区的饮用水水源日益恶化，同时，随着水质分析技术的进步，水源水和饮用水中的微量污染物又不断的被检测出来，这些，都对饮用水的处理提出了新的、更高的要求。1。微污染水水源的特点目前饮用水被污染的特点有，有机物的含量高，氨氮的含量高，而水中的氨氮等耗氧物质大量消耗水中的溶解氧，直接影响了自来水的色度、浊度等.目前，按对污染物的去除途径的不同，预处理微污染水可以分为氧化法和吸附法，氧化法乂可以分为化学氧化法和生物氧化法。生物陶粒作为生

2、物氧化法的一种，由于其对微污染水的优良的处理效果，近年来，受到了广泛的重视.2.陶粒特点以叶岩陶粒为例，陶粒以叶岩矿土为原料，经破碎后，在1200左右的高温下熔化，膨胀成540nlm的球状陶粒，再经破碎后筛选而成。叶岩陶粒外壳呈暗红色，表皮坚硬，内部为铅灰色，多孔质轻。陶粒表面粗糙，不规则，有很多孔径较大的孔洞，相互之间不连通，由于这种陶粒表面主要是一些开孔大于0。5m的孔洞，而细菌的直径为0.51。Oum。因而，陶粒的这种结构对于微生物而言是非常有利的。3。生物陶粒对微污染水的去除效果3.1对有机物的去除效果3。11温度对有机物的去除效果的影响在生物陶粒反应器中，温度对有机物去除效果有一定的

3、影响。一般来讲，冬天比夏天的去除率低10%20%左右.水温接近10时，COD*.的去除率上升为18%左右，已经同常温下的去除效果相差不大。这是因为：一方面水温降低使微生物的活性下降，另一方面生物陶粒反应器中的微生物处于贫营养的环境中，相对于水中的有机物而言,生物陶粒仍然可以提供足够的微生物量,从而在一定的低温范围内，可以抵消由于水温降低使微生物活性降低而带来的负面影响上在低温条件下，温度对去除效果有明显的影响。有实验表明巴当水温在5c10C时,CODxJ勺去除率在11%23%之间，水温低于5c时,COD血的去除率在5%12%之间；在接近0时，COD心的去除率仅在6%左右.这也是为什么在气温最低

4、的两个月-12月和1月中，生物陶粒的去除效果显著降低的原因。在1月份和12月份,大部分时间水温都低于2C,在此温度下，微生物的活性进一步降低，而且生物陶粒系统中微生物量也有所下降.因此，在实际运行时，应该注意后续工艺的运行与管理，以保证出水水质。3.12 生物陶粒对不同分子量有机物的去除效果生物陶粒滤池对不同分子量的有机物，有着不相同的去除效果，实验结果表明：生物陶粒滤池对分子量大于10000的有机物去除效果最好，可达到60%以上；对分子量在10004000之间的有机物，生物过滤的去除效果也达到了50%;对分子量小于1000的有机物也有一定去除,其去除率在10%左右；而对于分子量在400000

5、00之间的有机物,其含量不但没有减少,反而有部分的增加河o5 / 28在生物陶粒滤池中，虽然水力停留时间短，但生物膜的比表面积较大，胞外聚合物中含有多聚糖等粘性物质，可形成类似化学絮凝的作用，对水中大分子有机物具有较强的吸附凝聚能力，使其在反应器中被填料上的生物膜吸附截留，从而对分子量较大的有机物形成较好的去除效果.而在生物处理过程中，微生物胞外酶能将较大分子有机物分解成较小分子有机物,并为维持微生物自身生长代谢中的物质和能量需要，将部分低分子有机物分解成二氧化碳和水，因此，中小分子量(在10004000范围的分子量)有机物也有较好的去除率.对于分子量在400010000之间的有机物含量有部分

6、的增长的现象,这并不表示生物陶粒滤池对该区间的有机物没有去除效果,可能是由于微生物把部分分子量大于1000有机物分解成为此区间的有机物，从而造成了此部分有机物含量的增加.因此生物过滤能去除亲水性中小分子以及胶体和大分子有机物.3.13 曝气时间的影响当负荷基本不变时,曝气时间较长,相应的去除率也很高，当停留时间很短，也即滤速很高时,基本上只能起到过滤作用，对有机物的去除率不明显。而停留时间超过lh时，C0D去除率并没有较大提高，由此可知，曝气区停留时间lh为宜。4。对氨氮的去除效果对氨氮的去除，生物陶粒滤池作为饮用水源水的预处理是非常出色的，常温下对氨氮的去除率可以达到80%以上，即使在低温条

7、件下(014)时，也有较高的去除率。在正常运行时，生物陶粒对氨氮有较好的去除率.生物陶粒预处理工艺是去除微污染水源水中氨氮的一种行之有效的方法。在低温条件下，生物陶粒反应器对于进水中氨氮仍然有较好的去除效果，即使在接近0的极低水温下仍然具有65%以上的去除率，试验期间生物陶粒反应器出水氨氮低于0。5mg/L,Jo4.1对低温条件下，生物陶粒滤池仍然具有较高去除效果的分析.资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除(1)化能自养硝化菌中，亚硝化杆菌(Nitrosomonas)和亚硝化球菌(Xitrosococcus)均适合在240"C范围内生长，硝化杆菌也适合在540范围

8、内生长，因此，对温度有一定的适应性,而在低温条件下(<5)生物陶粒滤池中分离出来的优势菌种中，假单胞菌占绝对优势，其中29种有详细描述的假单细胞菌种，发现有5种可以在4或是4c以下生长，也能在营养物质贫乏的环境中生长繁殖。因此，保证了低温条件下微生物对氨氮的去除效果。(2)由莫诺得公式可见，在温度下降时,尽管硝化细菌对氨氮的最大基质降解速度随温度的下降而减小，即公式中的Umax减小，但其饱和系数Ks也随温度的下降而下降。因此，硝化细菌对氨氮的亲和力得到了加强，硝化细菌对基质的利用速率U能保持一定的水平。同时，硝化细菌的自身氧化分解的速率随温度的降低而减小，表明能在较底的水温条件下利用较小

9、的能量进行生长和繁殖.(3)根据MaCarty等人的研究,要维持生物膜的稳态运行，则必须保持水中的有机物有一个最小浓度Smin,在温度最低时，出水氨氮的最低浓度也较低，而在温度上升后，出水氨氮的最低浓度也随之上升。因此，在低温条件下，生物陶粒滤池也能保持较高的去除率.5o对浊度的处理效果水中形成浊度的因素较多，泥沙、悬浮物、管道等的二次污染、胶体、微生物群落以及一部分有机物都可以产生浊度。生物陶粒滤池对浊度有良好的去除效果，去除率基本维持在70%90%之间，受水温的影响较小。生物陶粒滤池对于浊度的降低源于两个方面的因素。一方面生物陶粒滤池是一种以陶粒为固定填料的生物滤池，所采用的滤料的粒径为展

10、51n叫滤料层成压实状态,对进水中粒径较大的悬浮物具有械截留作用；另一方面微生物生长在陶粒的表面，这些微生物通过自身的生物絮凝作用，可以吸附截留一部分胶体物质，同时可以降低水中胶体的Zeta电位，有利于水中胶体颗粒的凝聚；截留在陶粒表面生长着生物膜，生物膜之间存在生物絮体，使得陶粒滤池内滤料充填更加密实，孔隙率更小，发挥了良好的吸附、凝聚作用，达到了良好的物理截留作用叱同时，有调查显示，在不曝气的情况下,生物陶粒滤池对浊度的去除率比曝气情况大得多。这是因为不曝气时填料处于压实状态，孔隙率小，能有效截留颗粒状物质的缘故。对其他一些指标的去除效果在温度05时，可以去除25%飞6%的SS.在温度为6

11、19时,50%8536的SS,以及能够截流70%92%的细菌。生物陶粒滤池对Fe和Mn的去除率较高，去除率在50%90%之间，它们主要通过生物氧化而不是化学氧化起作用，微生物把低价的可溶性的铁离子和镒离子氧化为不溶性的氢氧化铁和氢氧化镒C8o6 / 28资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除生物陶粒对色度的去除率不高,去除率约20%40%,在尤其是当原水色度较高时(50XTU70NTU),去除率仅有20%30%需通过改善后续传统工艺去除水中的色度切。生物铁-接触氧化组合技术、处理抗生素类化学制药废水一、研究目的：制药工业是广州市的支柱工业之一，抗生素化学制原料药又是制药的基础

12、工业，其所产生的废水含大量有毒有机物，如侧链脂、石油酸、丙酮、甲醇、乙醇、二氯甲烷、甲苯和各类酸、碱物质，还带有头狗类抗生素残留物.此类废水成份复杂，有机物含量高、分子量大、水中的有毒物质和抗生素类对生化处理的菌种有很强的抑制作用，是目前国内外公认最难处理的废水之一。我公司受生产厂家的委托，研究治理此类废水的可靠、适用技术。2001年开始，我公司组织技术力量、深入我市唯一一家生产抗生素原料药的厂家一广州市白云山化学制药厂各车间，调查此类废水的组成、性状和排放规律.通过调研和测试,掌握了大量数据和第一手资料.在治理技术调研的基础上，决定通过实验研究，探索各单元工艺和组合工艺的治理效果、最佳的控制

13、参数和操作条件，为拟定治理工艺路线和工程设计参数提供依据。根据深入工厂各车间进行污染源调查了解到，抗生素化学制药废水按污染物浓度范围大致可分为两种：第一种是C0Dcr>10万mg/1的高浓度有机废水，此类废水主要是各车间排放的离心母液，离心机酸水和釜底液等，约占全厂废水量的1。7%,此类废水我们需另行研究更特殊的处理方法,不纳入本次试验课题内容;第二类是CODcr（10万mg/1的综合废水，其来源一是各车间排放的工艺废水（COD”数千至数万mg/1）,二是各车间排放的低浓度生产废水，包括阴阳离子柱再生超滤水注、洗瓶、洗罐、洗地、一般冷却水、实验室排水和锅炉冲灰水等（C0DJ00至数百mg

14、/1）。第二类废水约占全厂废水量的98o3%,混合调节后,COD“浓度范围在27003500mg/l之间。第二类废水是本课题研究处理的对象。根据上述情况，我们拟定了研究试验工作的进水水质和处理出水水质目标。鉴于此类废水处理难度大,国内尚缺乏可借鉴的经验，我们拟定的处理出水水质分为三个档次要求，详见表1.表1设计进出水水质1水质指标PHSSCODcrBOD5石油类氨氮1处理前4-950040001500301处第一档DB441262001三级标6-94001000300301准8 / 28资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除1理后第二档DB44126-2001二级标准6-91

15、00300301050第三档DB44126-2001一级标准697010020510注：单位除PH值外均为mg/1二、组合工艺流程选定、技术发展现状与趋势简述：目前对抗生素制药类废水的处理，大多采用传统的生物与物化处理技术，但由于废水中含有大量复杂的有机物对细菌有很强的抑制作用，因而处理效果差，运行费用高，难以达标.近年来国内外有些研究部门采用催化氧化、光氧化、臭氧氧化，纳膜分离等技术，对抗生素类废水进行处理试验，取得一定效果。但多数因为装置复杂，能耗高，操作不便,或要依赖进口材料,生产部门难以承受，极小实现工业规模的应用.为此,我公司根据长期深入生产厂家调研所掌握的废水成份，结合对有关技术调

16、研及本公司近年来处理其它有机废水的经验，力图通过试验探索出一套流程简洁、处理效率高,材料立足国内易得，建设运行费用相对较低，便于操作管理，适合国情的处理此类废水的工艺技术，以解决我市治理此类废水的当务之急。、治理试验工艺流程选定10 / 28资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除根据我公司近几年的研究成果和实际应用生物铁技术处理其它难降解有机废水获得成功的经验，拟定了以生物铁技术为主工艺的试验组合工艺流程：抗生素（头阪类）化学制药废水-调节池f;厌氧生物铁水解池好氧生物铁池一一沉池.接触氧化f也藏一排水下面再对各单元技术作主要的介绍1 .厌氧生物铁水解池由于此类废水成份复杂，

17、含有对生化处理有抑制作用的头泡类抗生素物质和难处理的大分子物质，经生物铁强化水解酸化处理，可改变含抗生素废水的分子结构，把难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，降解抗生素的毒性，为下一步好氧生物铁处理和接触氧化处理创造有利条件。2 .微电解生物铁技术原理简介微电解生物铁技术是利用生物铁具有微电池反应、絮凝作用、和亲铁细菌的生物降解等综合作用，对废水处理表现出十分显著的效果。下面对这一技术的原理作简要的分析：微电池反应钢铁是由铁和碳化铁及其它一些成份组成的合金,碳化铁和其它成份以极小的颗粒分散在钢铁中，当钢铁浸入废水中(废水可视作电解质溶液)，构成了无数个腐蚀微电池，铁为阳极，碳化铁为阴极，电

18、极反应为：阳极Fe-2efFe"E°-=一0。44V阴极2H-+2e-2H-H?E°H+/H2=-0.00V微电池反应产物具有很高的化学活性,在阳极，产生的新生态Fe2+；在阴极，产生的活性H,均能与废水中许多污染物组份发生氧化还原反应，使大分子物质分解为小分子物质，使某些难生化降解的物质转变成容易处理的物质，提高废水的可生化性。絮凝作用微电解阳极反应产生Fe2；Fe?易被空气中的氧化成Fe3生成具有强吸附能力的Fe(OH)3絮状物。反应式为：Fe"+0HTe(OH)3I4Fe2+O2+2H2O+8OH-4Fe(OH)3I生成的Fe(OH)3是活性胶体絮

19、凝剂,其吸附能力比普通的Fe(OH)3强得多，它可以把废水中的悬浮物及一些有色物质吸附共沉淀而除去。11/28资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除亲铁细菌的生物降解作用12 / 28资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除在微电池反应中，二价铁和三价铁在一定条件下发生氧化还原反应而互相转化。20世纪八十年代，科学研究发现，某些细菌能从铁的化学反应中获得养料，这些细菌能够在三价铁与二价铁转化过程中消耗微生物腐烂时产生的诸如乙酸和乳酸之类的化合物。事实还证明这些细菌分解有机质的能力比产甲烷菌和硫酸盐还原菌都强得多，只要有铁存在,铁还原菌总是首先将正铁还原成亚铁，

20、并带动其他细菌滋生繁衍。这些细菌会紧贴于铁的表面，以便于在不断流过的水中获取溶于水中的铁源，于是便在铁的表面形成不断繁衍代谢的菌膜。在铁的电解一生物铁废水处理装置中，上述几种反应是协同作用产生综合效应的.在起始阶段，微电池反应、絮凝起主要作用。当亲铁细菌大量繁衍,在铁屑表面形成菌膜后，生物铁降解污染物就成了主导作用，这时铁屑被菌膜包裹，铁的腐蚀大为减缓，使生物铁结构能维持相当长的寿命。三、研究工作实施步骤:1序号工作内容进度11废水组成、性状、排放规律调研、测试2001年上半年、深入白云山化学制药厂各车间调研。12治理技术调研及关键技术选定2001年69月，进行相关治理技术文献调研,并派员赴西

21、安参加全国制药行业废水处理技术交流会。根据生物铁技术原理及我公司应用此技术处理其它有机废水的经验，决定采用此技术为试验的主工艺。技术路线拟定和制订试验方案，建立试验研究基地,完成试验设备的设计、制2001年710月如期完成本阶段的任务，同时进行单元处理技术的效果试验。13 / 28造、建立必要的测试方法。试验设备安装、培菌、关键 单元技术试验。成套组合处 理设备启动2001年10-12月完成成套试验 设备安装，应用本公司掌握的专 用培菌技术进行各单元试验及 全流程启动。全套组合试验设备投入运行，不断研究各种运行参数2002年1月至今对处理效果的影响，及时予以改进。四、第一阶段试验结果分析在单元

22、工艺静态试验的基础上，设计和制造了成套玻璃材质的小试装置。小试装置于2001年10月下旬安装完成，各单元进行培菌。11月6日资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除开始加入白云山化学制药厂抗生素原废水调试，并不断改进操作条件。小试设计处理水量72-120L/天，厌氧生物铁池有效停留时间50-30小时,好氧生物铁停留时间814小时,气水比20:115：1。至2001年12月初各处理单元挂膜良好，处理效果显著而且稳定.但2001年12月15日12月28日，广州出现连续寒冷低温天气（室温14-17）,由于玻璃材质保温性能差，使各单元的处理效果逐渐降低。我们采取了适当的保温措施，处理效

23、果很快恢复，到元旦后，气温回升处理效果更加稳定。表明这一工艺十分适应华南地区温暖天气的环境，但亦要注意有抗严寒的措施.表一列出2001年12月4日12月4日，2002年1月7日1月13日，连续测试的处理效果数据（气温范围2026C）,并作简要分析。表一，第一阶段试验抗生素化学制药废水C0D=去除效果数据表1试验日室温调节池厌氧池好氧生物铁池接触氧化池总去除率（%2J期(CODCODCODCODCODCODCO)(mg/(mg/1去(mg/1去(mg/1D除去1)除)%)除1%12001.12o4264。06x1032.54x10337o461575o85559o8086o30%15 / 28资

24、料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除112.5264.37x1O32.87x10334.376573.356725.9087o00%112o6224o33x10、2o88x10)31.950582.543014.9090o00%12o7234.28x1O33o13xl0326.857781.649414o4088.50%112.10204.63x1o33o79xl0318o186777.141452o2091o30%112o12225o12xl034.23x1o317o473482o637748.6092。60%112o13184.90x1034o72xl033.6lo25x

25、10s73.543765o9091ol0%112.14164o48xl034.70x103-4.9lollxlO576o453851o5088.90%12002.Io7223o12x1(/2o99xl034o193068o941453.5086。90%11.823o2o24。61077o4032.988.72%153x10，68x1(/02701.92262638516 / 28资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除13o48x1032.80x10319o577.637.5088o90%1lo10212o68xl032o26xl0315.749578.129745o4089.

26、90%11.11223.45x1032.61x10324.370373.038938o7088.70%1lo13234.14x1032.53x10338o959376.6035041o8092o40%1平均值4o04xl033.19x10320o7974176.7343238o0789.37%1从表一的数据分析可见，在室温范围2026下，进水C0D”浓度为2.68X1035.12X103mg/l,平均进水COD“浓度为4。04X103mg/b厌氧生物铁出水COD=平均浓度为3。19X103mg/b平均COD=去除率为20。79%；好氧生物铁出水CODs平均浓度为741mg/l,平均去除率为76

27、。77%；接触氧化池出水COD”平均浓度为432mg/l,平均COD“去除率为38。07%；全流程平均CODs去除率为89。37%,进水PH56,出水PH78。第一阶段试验的数据表明，本组合工艺处理COD“浓度W5.00XlO'g/l的抗生素化学制药废水，效果显著，尤其是好氧生物铁单元的效果最为突出，全流程出水CODcr去除率接近90%,CODcr17 / 28资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除指标远优于DB44/26-2001三级排放限值，而且本系统能将弱酸性的进水自动调节至中性出水,不用加碱调节PHo但是这一阶段的试验结果,还未达到我们拟定的第二档处理目标，即尚未达到DB44/262001二级排放限值和工厂回用水要求.为此，我们继续进行工艺改进，以求获得更好的效果。五、调整工艺及扩大试验效果分析根据抗生素化学制药废水含有相当部分易挥发有机物这一情况，我们对原废水进行了预曝气处理试验，发现对去除C0D“有明显的效果。于是将试验工艺作如下调整。预曝气池置有生物铁填料，气水比为5:17：1,连续进水预曝气后进入厌氧生物铁池。试验工艺调整后，适当加大了试验单元设备的容积，日处理水量增加至240L,进水COD“浓度控制在4000mg/l左右.这一阶段试验时间从2002年2月至2002年4月底，表二列出试验工艺调整后COD=去除率数据