包埋固定化菌处理微污染原水的试验研究

摘要

本文针对饮用水水源的微污染现状以及饮用水水质标准的日趋严格的现状，采用内部装填了包埋固定化菌颗粒（以下称：包埋菌颗粒）的气升式内循环流化床反应器对微污染地表水源水进行处理，探讨了包埋菌颗粒对微污染原水中低浓度氨氮以及有机物的处理效果，旨在为自来水厂的工艺改造提供新的思路，推广包埋菌颗粒的实际应用。所取得的主要结果如下：
　　 （1）包埋菌颗粒的比重为1．02～1．04g/cm3，具有良好的生物活性和流态化特性。小试试验结果表明，包埋菌颗粒可以快速、高效地去除微污染原水中的氨氮。进水氨氮平均值为1．73mg/L时，HRT为30min时，出水氨氮平均值为0．26mg/L，平均去除率可达81％；出水的亚硝酸盐都在0．1mg/L以下。
　　 （2）中试试验采用包埋菌颗粒对广州市某水源地的微污染原水进行生物预处理。在10个月内，考察了HRT、填充率、DO和汛期等因素对包埋菌颗粒流化床处理效果的影响。实验结果表明：①水力停留时间对氨氮和亚硝酸氮的去除率影响较为明显。当水力停留时间为45min及以上时，能保证出水达标；②增加包埋菌颗粒的填充率可有效改善系统抗冲击负荷的能力，同时可提高对氨氮以及亚硝酸氮的去除率，但是对CODMn的去除效果没有明显改善。适宜的颗粒填充率为18．5％左右。③溶解氧是关键的控制指标。当DO<4．0mg/L时，包埋菌颗粒对氨氮的降解效率偏低；而DO>4．0mg/L时，包埋菌颗粒对氨氮的去除率明显升高。但是当DO浓度继续升高时，去除率并没有随着DO的升高继续增大，而是趋于稳定。④汛期时，包埋菌颗粒流化床的运行可考虑停止曝气以减少运行成本。实验结果表明汛期内停止曝气，并不影响出水水质达标。
　　 （3）包埋菌颗粒流化床预处理与自来水厂常规处理工艺相结合的实验结果表明：在原水氨氮浓度为0．92～3．12mg/L、CODMn浓度为1．57～5．2mg/L的条件下，整个工艺处理出水中基本检测不到氨氮和亚硝酸氮，整个工艺对氨氮的去除率维持在95％左右，其中包埋菌颗粒流化床对氨氮的去除率达79％左右；整个工艺最终出水中CODMn的浓度基本维持在1．2mg/L左右，整个工艺对CODMn的去除率约为55％，其中包埋菌颗粒流化床对CODMn的去除率为12％左右。可见，包埋菌颗粒流化床对氨氮的去除起主要作用。以包埋菌颗粒流化床作为自来水厂常规处理工艺的预处理工艺，为解决水源水质日益恶化问题提供了一种新方法、新工艺。
　　 （4）使用包埋菌颗粒处理含氨氮浓度较高的微污染原水，系统对氨氮、亚硝酸盐氮、CODMn的去除效果不太理想。包埋菌颗粒的填充率为25％时，虽然对氨氮的平均去除率能达到70％左右，但是出水的氨氮平均浓度为2．18mg/L，仍然远远超过《生活饮用水水源水质标准》（CJ3020-93）所规定的≤1．0mg/L的二级标准，且去除率提高的空间较小。在现有的工艺条件下，包埋菌颗粒不能有效地处理含氨氮浓度较高的微污染原水。
　　 （5）通过对中试试验装置运行条件和经济条件的分析可知，在不考虑取水电耗的情况下，包埋固定化工艺处理1吨水的运行成本为0．125元。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 综述

1.1 概述

1.1.1 饮用水水源微污染现状

1.1.2 饮用水源水中的主要污染物及其危害

1.1.3 水资源需求量的增加和水质要求的提高

1.2 饮用水水质标准的发展

1.3 常规净水工艺系统的局限性

1.4 微污染原水生物处理工艺研究现状

1.4.1 生物预处理

1.4.2 臭氧活性炭深度处理

1.5 固定化微生物技术综述

1.5.1 固定化微生物技术的原理和特点

1.5.2 固定化方法的一般过程和载体选择

1.5.3 固定化微生物技术的研究现状

1.5.4 固定化微生物技术在生物脱氮领域中的应用

1.5.5 固定化微生物技术的发展趋势

1.6 本论文的研究背景、研究目的及意义

1.7 主要研究内容

1.8 课题创新点

第二章 包埋固定化菌处理微污染原水的小试试验研究

2.1 试验目的

2.2 试验材料及仪器、装置

2.2.1 试验材料

2.2.2 试验装置

2.3 主要检测指标及分析方法

2.4 试验结果与讨论

2.4.1 包埋菌颗粒不同填充率试验

2.4.2 反应器的启动及包埋菌颗粒的驯化

2.4.3 提高负荷试验

2.4.4 稳定运行试验

2.4.5 抗冲击负荷试验

2.5 本章小结

第三章 包埋固定化菌处理微污染原水的中试试验研究

3.1 试验目的

3.2 试验方案设计

3.2.1 试验材料、装置及工艺流程

3.2.2 试验过程及运行方法

3.2.3 主要检测指标及分析方法

3.3 试验结果与讨论

3.3.1 包埋菌颗粒流化床对氨氮去除规律的研究

3.3.2 包埋菌颗粒流化床对亚硝酸盐去除规律的研究

3.3.3 包埋菌颗粒流化床对CODMn去除规律的研究

3.3.4 包埋菌颗粒流化床对其他指标的去除规律的研究

3.3.5 汛期及丰水期内包埋菌颗粒流化床的运行状况

3.3.6 反应器内包埋菌颗粒的扫描电镜观察

3.4 本章小结

第四章 包埋固定化菌的工程应用探索

4.1 试验目的

4.2 试验方案设计

4.2.1 试验材料、装置及工艺流程

4.2.2 试验过程及运行方法

4.2.3 主要检测指标及分析方法

4.3 试验结果与讨论

4.3.1 包埋菌颗粒流化床结合常规工艺对污染物的去除效果分析

4.3.2 包埋菌颗粒处理较高氨氮浓度原水的试验研究

4.4 包埋固定化菌预处理经济效益分析

4.5 本章小结

结论

5.1 研究结论

5.2 不足和建议

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢