包埋固定化菌处理含低浓度氨氮原水的研究

摘要

随着我国太湖等重要水源地蓝藻频发，《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染排放限值》的颁布，以及原有自来水厂常规处理工艺无法满足饮用水标准，城市污水处理厂和自来水厂工艺改造迫在眉睫，针对低浓度氨氮原水的处理工艺成为研究的重点。本文分别以城市污水处理厂的总出水和自来水厂的微污染水源水为研究对象，采用内部装填包埋固定化菌颗粒（以下称：包埋菌颗粒）的气升式内循环流化床反应器进行处理，探讨了包埋固定化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，旨在为城市污水处理厂和自来水厂的工艺改造提供新的思路，推广包埋固定化菌颗粒的实际应用。实验得出的主要结论如下： （1）首次采用包埋菌颗粒流化床对某城市污水处理厂现有工艺处理出水进行深度处理。主要研究了不同水力停留时间（HRT），即不同负荷，对包埋菌颗粒流化床处理效果的影响。在颗粒的装填体积为流化床有效容积10％的条件下，当HRT=10h，进水氨氮浓度为0.72～85.4mg/L时，出水氨氮浓度基本小于2.0mg/L，平均去除率达到60％，对COD的最大去除率为86.8％；当HRT=1h，进水氨氮浓度值在0.6～30.8mg/L 内变化时，出水氨氮值稳定在2.0mg/L 以下，去除率维持在70％～90％左右，其中当在进水氨氮浓度低于10.0mg/L时，出水氨氮浓度基本小于1.0mg/L，同时COD的去除率可维持在40％～70％左右。实验结果表明，包埋菌颗粒可以高效、快速地去除水中的低浓度氨氮，应用包埋菌颗粒流化床工艺对污水进行深度处理是可行的。 （2）首次采用包埋菌颗粒对某自来水厂原水进行生物预处理工程性现场实验。在一个水文年中，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HRT=30min时，能保证出水达标； 2）增加包埋菌颗粒的投加率可以有效改善系统抗冲击负荷能力，同时可提高对氨氮以及亚硝酸氮的去除效果，但是对CODMn的去除效果没有明显改善。适宜的颗粒投加率为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，可以考虑停止曝气以节省运行成本。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：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，而包埋菌颗粒流化床对氨氮的去除率达75％左右；处理出水中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％，而包埋菌流化床对CODMn的去除率为21.4％左右。包埋菌流化床对氨氮和CODMn的去除起主要作用。在水源水质日益恶化的地区，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，不失为一种新的思路。