有机污染河道生物膜原位处理技术研究

摘要

随着经济的迅速发展，人口的快速增长，城市河道污染日益严重。我国南方地区河网密集，水体流动性差，自净能力弱，各城市河道水体溶解氧普遍很低，导致平原河网以严重有机污染为主要特点。本文研究了有机污染河道的污染特性，并通过实验室模拟试验，研究生物膜原位处理技术的优化应用参数。 河道中污染物质在泥相与水相间的迁移存在着动态平衡。底泥对污染物质（包括有机物、氨氮、溶解性磷）的静态释放以及静态吸附效果表明，当河道水体污染物浓度较高时，河道底泥能够富集水体污染物，当水体污染较低时，底泥中富集的污染物会再次释放到水体中，形成内源污染。试验所用受污染底泥中，NH4+-N含量大于3.5g/kg，PO43-含量约为0.65g/kg，可溶性COD含量约为13.5-15.5g/kg；底泥受到扰动作用处于再悬浮状态时，其中的可溶性污染物质极易在水相与泥相间发生迁移转化。并且底泥对污染物的吸附与释放作用主要发生在水与泥接触后的2h内，之后达到动态平衡，基本保持稳定。底泥中NH4+-N、PO43-、COD的最大释放量分别可达0.2475g/kg、0.2065g/kg、9.1g/kg；最大吸附量分别可达0.6913 g/kg、0.3168g/kg、2.3g/kg。 底泥能够快速消耗溶解氧饱和水体中的溶解氧，证明底泥中存在生物活性，进而绘制底泥的耗氧量变化曲线得出：为确保底泥中的好氧微生物发挥生物活性，降解污染水体中的污染物，须采用人工充氧，使水体DO浓度大于3mg/L。泥水混合液曝气时，底泥中好氧微生物（硝化细菌等）得以激活，并具有较强的生物活性，使水体中的NH4+-N几乎完全转化为NO3--N。技术实施中，可以直接利用底泥土著微生物，NH4+-N的去除率均达到90％以上（L-J填料填充率为50％，处理时间：60h，气水比为17：1）。既能保证处理效果，也可以避免外源微生物的引入带来的风险； L-J组合填料最适用于有机污染河道的生物膜原位处理。综合考虑生物膜的脱氨效率和经济性原则，确定组合填料的填充率为50％-75％。适用曝气强度为0.008m3/h，适用气水比为14：1。COD去除率达80％，NH4+-N的去除率均达到90％以上。曝气方式可采用间歇曝气，对污染河道水体TN有一定程度的去除，去除率可达30％。生物膜原位处理有机污染河道，不仅改善河道水体污染状况，也能在一定程度上改善底泥污染状况，实现有机污染河道水体与底泥同步修复目标，且水体修复效果直接影响底泥改善状况。