污水厂二级出水的生物滤池深度处理试验研究

摘要

水资源是人类生存不可缺少的物质基础。随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，水资源危机日益显露，并严重制约着社会的可持续发展。污水厂是市政水处理的最后一环，它的升级改造关系到最终出水的水质指标，并直接影响着服务区域内的生态环境。
　　 污水厂的升级改造一方面是对原有工艺进行优化，另一方面是直接增加深度处理工艺。生物滤池集生物降解和物理截留作用于一体，它具有出水水质好，占地面积小，运行灵活，抗冲击能力强等优点，尤其适合CODcr浓度低的污水厂二级出水，是良好的深度处理工艺。
　　 试验采用北京市高碑店污水处理厂的二级出水，根据不同时期水厂二级出水的水质特点，围绕生物滤池，分别采用单级曝气生物滤池（BAF）、臭氧（O3）+BAF、碳源+缺氧生物滤池的组合方式，并对其可行性和处理效果进行评价和比较，确定最佳的运行参数。
　　 单级BAF对水力负荷变化有较强的抗冲击能力。滤速在1m/h-3m/h变化时，处理效果均较好。BAF对底物浓度负荷也有很强的抗冲击能力，当进水CODcr浓度在21.06mg/L-55.13mg/L范围内变化时，平均去除率接近40％，出水CODcr浓度保持在20mg/L左右。当进水NH4-N浓度的变化范围为0.2mg/L-5mg/L时，出水NH4-N平均浓度基本保持在0.3mg/L左右。
　　 单独臭氧对于二级出水中的CODcr去除效率很低，最高去除率仅为24.12％，出水为34.15mg/L，无法达到地表四类水体要求，但对色度和UV254的去除效果则较好。当臭氧投加浓度为10mg/L，接触时间为15min的时候，最为经济有效，此时的CODcr去除率为19.12％，UV254去除率为40％，出水色度在10倍以内，SUVA降低了44％，TOC/UV254（可生化性）提高了1.59倍。臭氧（O3）+BAF组合工艺在高水力负荷（4m/h）情况下，当进水CODcr浓度为37.7mg/L时，出水达到22.62mg/L，去除率较单独BAF提高了1.3倍。
　　 缺氧滤池以乙酸钠作为外加碳源时，随着投加浓度的增加，TN去除效果逐步提高。当进水混合液CODcr浓度达到95.0 mg/L以上时，TN去除率在93％以上。由于二级出水中DO较高，碳源首先用于DO的消耗，当进水混合液CODcr平均浓度达到57.7mg/L的时候，DO降到0.8m/L左右，反硝化现象才逐渐明显。碳源投加不足时会导致亚硝酸盐的积累，特别是当进水混合液CODcr浓度为81.1mg/L时，亚硝酸盐积累最高，达到6.0mg/L。以工业用纯度为58％-60％的乙酸钠价格（2900元/吨）计算投加成本，如果出水TN浓度达到地表四类水体（<1.5mg/L）要求，则每吨水的成本为0.23元。
　　 针对二级出水的水质特点，生物滤池可以灵活的运行，出水完全满足地表四类水体水质标准，对于北京市高碑店污水厂的升级改造是合理而有效的。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 水资源危机

1.1.2 污水厂升级改造

1.2 国内外研究现状的总结和分析

1.2.1 生物膜法

1.2.2 曝气生物滤池

1.2.3 臭氧及其组合工艺在水处理中的应用

1.2.4 碳源对生物滤池脱氮性能的研究

1.3 研究目标和研究内容

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

第2章 工艺流程和研究方法

2.1 试验装置和工艺流程

2.1.1 试验装置

2.1.2 工艺流程

2.2 试验进水水质

2.3 试验分析方法

第3章 单级BAF对二级出水的深度处理

3.1 曝气生物滤池的净化机理

3.2 试验结果分析

3.2.1 水力负荷对CODcr去除效果的影响

3.2.2 水力负荷对NH4-N的去除效果影响

3.2.3 污染负荷对CODcr去除效果的影响

3.2.4 污染负荷对NH4-N的去除效果影响

3.2.5 曝气与非曝气状态的比较

3.3 曝气生物滤池中的生物膜特性

3.4 本章小结

第4章 臭氧+BAF组合工艺对二级出水的深度处理

4.1 臭氧反应机理

4.2 试验结果分析

4.2.1 单独臭氧对二级出水CODcr的去除效果

4.2.2 单独臭氧对二级出水色度的去除效果

4.2.3 单独臭氧对二级出水UV254的去除效果

4.2.4 单独臭氧对二级出水DOC的去除效果

4.2.5 单独臭氧对二级出水SUVA变化的影响

4.2.6 臭氧+BAF组合工艺的处理效果

4.3 本章小结

第5章 碳源+缺氧生物滤池对二级出水的深度处理

5.1 反硝化作用对碳源的需求

5.2 试验结果分析

5.2.1 进出水pH的变化

5.2.2 进出水DO的变化

5.2.3 进出水TN和CODcr浓度的变化

5.2.4 进出水硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度的变化

5.2.5 投加成本估算

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢