有机多孔-金属微孔复合填料的开发及在生活污水脱氮除磷中的应用研究

摘要

随着我国水体富营养化问题的日益加剧,脱氮除磷已成为污水处理领域的重要任务之一。传统的脱氮除磷工艺(A/O、A2/O、氧化沟等)主要是以生物法为主,但这些工艺大都存在流程复杂,操作管理难度大,运行费用高,且难以同时达到高效脱氮除磷的目的,主要表现为除磷效果差,则需进一步投加絮凝剂进行化学除磷,从而使处理费用进一步提高。
　　 本文通过研究开发出一种新型的微生物固定化材料—有机多孔—金属微孔复合填料(简称PFMF),并将其应用于传统SBR工艺中,形成PFMF-SBR反应器,通过实验室小试及规模为0.16m3/d现场试验考察了该反应器的脱氮除磷性能。主要研究内容包括:两种材料的结合方式(A和B)、投加量(A1g/L,A2g/L,A3g/L)对处理效果的影响;影响PFMF-SBR反应器脱氮除磷效果的因素;最佳控制条件下的PFMF-SBR反应器长期运行效果研究;规模为0.16m3/d的PFMF-SBR反应器处理效果研究;PFMF-SBR反应器脱氮除磷机理研究。通过试验研究得到以下主要结论:
　　 (1)PFMF以A方式结合,其脱氮能力及对有机物的降解能力较强,以B方式结合,除磷效果较好。综合考虑各处理效果,A类结合方式优于B类结合方式。PFMF中的金属微孔材料的最佳投加量为A3g/L。
　　 (2)PFMF-SBR反应器的最佳运行参数为:最佳运行周期为6h;最佳进水pH值为中性或者呈弱碱性;溶解氧应控制在2-4mg/L左右;最佳容积负荷大于等于1.0kgCOD/m3·d。
　　 (3)PFMF-SBR反应器在连续运行后,其出水COD、氨氮、TN、TP的平均浓度分别为47mg/L、7.6mg/L、15.4mg/L、0.36mg/L,COD、TN、TP出水水质均达到国家规定的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A排放标准。氨氮出水水质均达到国家规定的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B排放标准。
　　 (4)规模为0.16m3/d的PFMF-SBR反应器,其出水COD、氨氮、TN、TP的平均浓度分别为24mg/L、0.90mg/L、22.0mg/L、0.5mg/L。COD、氨氮、TP出水水质均达到国家规定的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A排放标准,TN出水水质均达到国家规定的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B排放标准。
　　 (5)PFMF-SBR反应器应运于工程实际的方案是可行的,由于反应器结构简单、操作方便、运行费用低,可以节省投资,带来很大的经济效益。
　　 (6)在低碳源条件下,PFMF-SBR反应器在运行周期内,磷的降解快慢与COD的降解成正相关。
　　 (7)聚磷菌在好氧吸磷过程中,其最大限度是将水中磷浓度降解到1.5mg/L左右,反应器的出水TP浓度基本在0.5mg/L以下,因此,PFMF-SBR反应器中的金属微孔材料对磷的进一步去除起了很大的化学作用。
　　 (8)PFMF-SBR反应器中活性污泥的含磷量和含铁量都高于普通SBR反应器。因此,PFMF-SBR反应器具有生物化学协同除磷的作用。