缺氧/好氧曝气生物滤池设备处理城镇污水的中试研究

摘要

随着小城镇城镇化进程的不断加快，人们“重建设，轻环保”的观念造成了城镇基础设施的建设比较落后，小城镇污水的收集系统和处理设施不完善，污水排放无序且排放量增加等问题，不仅使小城镇自身的环境受到污染，而且还对小城镇周围水体造成污染，小城镇排水已经成为了重要的污染源。针对小城镇污水处理的特殊性，构造简单、运行管理方便、处理能效高、能源消耗少的污水处理设备符合小城镇的发展要求。折流式缺氧/好氧曝气生物滤池具有单位体积微生物量大、有机负荷高、占地面积小和投资费用低等优点，在小城镇污水处理中，具有很好的适用性。
　　在折流式缺氧/好氧曝气生物滤池设备的基础上，通过生产性试验，研究了进水水力负荷、气水比以及内回流比对设备处理效果的影响，通过响应面法确定了TN去除的最佳运行工况，在优化工况下稳定运行反应器，对比分析了投加絮凝剂前后BAF设备进出水的水质变化规律，研究了各种污染物浓度沿填料层长度的变化规律，填料层表面微生物空间分布特性以及BAF设备的技术经济指标。
　　设备采用接种活性污泥连续进水的培养方式进行挂膜启动，在停止进水曝气闲置20天后对设备进行反冲洗重新启动，结果表明，20天的停止运行并未对BAF设备的处理效能造成很大影响，设备对COD和NH4+-N的去除率在重新启动5d后分别稳定达到80％和90%左右，出水浓度分别稳定在50mg/L和5mg/L以下。
　　试验分别对进水水力负荷、气水比、内回流比对BAF运行效果的影响进行了研究，在进水水力负荷为0.25m3/(m3·h)、气水比为9:1，内回流比为100%的运行条件下，出水除TP外均能满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级 B标准。根据单因素试验的研究结果，设计17组试验进行响应面分析，把TN的去除作为研究对象，经过分析得出在进水水力负荷为0.253m3/(m3·h)、气水比为8.93:1、内回流比为107%的运行条件下，TN能得到最大去除。在预处理环节投加PAC絮凝剂，能够使出水TP满足一级B标准要求。
　　当BAF设备在优化工况下稳定运行时，对污染物浓度沿填料层长度变化规律进行研究，结果发现：COD、SS以及TP的去除主要发生在第一好氧滤池的上部，NH4+-N的去除则集中在第一好氧滤池的上部和第二好氧滤池的下部两个阶段，TN的去除主要发生在进水端和出水端。因此，缺氧滤池主要的功能是反硝化脱氮，第一好氧滤池主要进行的是有机物的氧化降解以及悬浮固体物质的吸附截留，第二好氧滤池主要发生的是NH4+-N的硝化和部分反硝化脱氮，设备中各个滤池的处理功能达到了设计目的。
　　对BAF设备内部微生物空间分布特性的研究发现，缺氧滤池和第一好氧滤池的填料单位表面积上的生物量在0.3-0.6mg范围内，第二好氧滤池内填料单位表面积上的生物量只有0.15mg左右，然而其微生物活性比第一好氧滤池要高，各个好氧滤池下部的生物活性明显高于上部。镜检结果发现，缺氧滤池内的微生物等级相对较低，好氧滤池内微生物的营养水平明显升高，不仅出现了纤毛类和鞭毛类原生动物，而且在靠近出水端，还观察到了轮虫、线虫等后生动物。对填料的电镜扫描中发现，缺氧滤池内填料的表面结构比较松散，好氧滤池内的填料表面能够明显看到大量的球菌、杆菌和丝状菌，沿水流方向，随着有机物的浓度逐渐减小，生物相从低级向高级转变，能够形成完整的生物链体系，保障系统的稳定运行。
　　对BAF设备的经济性分析可知，设备的工程建设费用为1158.7元/吨水，运行费用为0.46元/吨水，在出水能够满足一级B排放标准的条件下，分别比三峡库区已经建成的小城镇污水处理项目平均水平减少了8.43%和11.54%。
　　该生产性试验表明，BAF设备在工艺上是合理的，在经济上是可行的，适用于我国小城镇污水处理运行管理的要求。

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目录

1 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 曝气生物滤池工艺

1.3 课题的提出、研究目的及内容

2 试验设备与设备启动

2.1 试验设备

2.2试验条件

2.3 设备的启动

2.4 本章小结

3 BAF设备运行试验研究

3.1 水力负荷对污染物去除的影响研究

3.2 气水比对污染物去除的影响研究

3.3 内回流比对污染物去除的影响研究

3.4 利用响应面法优化BAF运行参数

3.5 PAC投加对污染物去除效果的影响

3.6 本章小结

4 污染物沿程变化规律和微生物空间分布特征

4.1 污染物在填料层内沿程变化规律

4.2 微生物空间分布特性

4.3 本章小结

5 BAF设备处理小城镇污水技术经济分析

5.1 工程建设投资

5.2 运行费用

5.3 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间申报和获批的专利