一种基于生物膜反应器的微污染地表水处理方法_3

文档序号:9401295阅读:来源:国知局
远超出《地表水环境质量标准》的规定,属于劣V类,甚至劣劣V类,但反应器出水氨氮浓度基本符合《地表水环境质量标准》规定的III?IV类水域标准((1.5mg/L);反应器对氨氮的去除率最低为37.6%,当进水栗转速以2.0rpm运行,水力停留时间(HRT)为14.6h时,氨氮去除率最大,达78.0%。反应器对总氮也有确定的去除效果,最低去除率为24.9% ;但由于原水总氮超标严重,实验期间,原水总氮浓度最高达9.24mg/L,平均值6.28mg/L,最低值3.60mg/L,也超出《地表水环境质量标准》规定的V类水域标准(< 2.0mg/L),属于劣V类,甚至劣劣V类,反应器出水总氮浓度依然不能达标,平均值为5.83mg/L,只有在水力停留时间(HRT)为14.6h时,总氮的去除率最大,为73.8%时反应器出水总氮浓度平均值为1.81mg/L,终于符合《地表水环境质量标准》规定的V类水域标准(彡2.0mg/L),但依然达不到景观水所要求的IV类水域标准(彡1.5mg/L),因此应该考虑增加碳源以增加反应器内微生物量从而提高总氮去除率。当按连续流运行处理天然河道水时,生物膜反应器脱氮效果主要与水力停留时间有关,尤其是氨氮、总氮的去除率和去除速率与水力停留时间都有非常显著的相关性,最佳水力停留时间为15.5小时。
[0053]当按间歇式运行处理实验室配水时,24小时内总氮、硝态氮均有不同程度的去除,当葡萄糖浓度为50mg/L(碳氮比为3.08)时,总氮去除率在第9小时处达到最大,为30.5%;当葡萄糖浓度为100mg/L(碳氮比为6.03)时,总氮去除率在第12小时处达到最大,^ 48.1% ;当葡萄糖浓度彡200mg/L (碳氮比彡12.74)时,总氮24小时去除率彡91.0 %,反应器出水总氮浓度达到《地表水环境质量标准》规定的IV类水域标准;当葡萄糖浓度彡300mg/L(碳氮比彡19.96)时,反应5小时氮去除率彡98.7% ;当葡萄糖浓度为400mg/L(碳氮比多25.58)时,反应5小时总氮去除率达100% ;总之,碳源的增加,有利于提高对总氮、硝态氮的去除率,但兼顾经济的原因,认为最佳碳氮比(C/N)为18?20。反应器出水溶解氧DO浓度明显高于进水,DO提高率38%,漕河泾河道水经本反应器后DO浓度符合《地表水环境质量标准》规定的IV类水域标准(D0多3mg/L)。溶解氧DO的增加有利于氨氮的去除,但与总氮去除效果间并无明显的相关性,说明本反应器内同时进行了去除氨氮的好氧硝化反应和去除硝态氮的厌氧反硝化反应。
[0054]实施例2
[0055]使用本实施例1的生物膜反应器对微污染地表水进行脱氮处理:
[0056]反应器按连续流运行时,取黄浦江支流一一上海市龙华港漕河泾河道桂林公园段的水源作为原水。
[0057]反应器按间歇式运行时,水源配制参考实施例1。
[0058]于2010年7月?8月进行了间歇式反应器除磷试验,反应器按间歇式运行时,关闭进水栗,将待处理水注满反应器,开启循环栗,转速为50.0rmp,原水采用实验室配水(C:N:P= 100:5:1),其中氮源用氯化铵配制,即为氨氮,并分别采用不曝气和曝气实验,研究溶解氧对除磷浓效果的影响,曝气设备为广东海利集团有限公司生产的超静音气栗,型号:AC0-5503,曝气量为0.5m3/h,曝气位置于进水口后面。于反应器出水口,每隔2h取水样,检测总磷浓度;于循环栗进水处,每隔2h取水样,检测溶解氧(DO)浓度。
[0059]试验结果表明:无论曝气或不曝气,配水经陶瓷载体折流式内循环生物膜反应器,总磷浓度随着反应时间的增加明显依序下降,其中不曝气的下降得快,下降得剧烈,说明不曝气方式除磷效果优于曝气方式,不曝气方式在第10小时处总磷去除率为53%,曝气方式在第10小时处总磷去除率为23.5%,说明本反应器按间歇式运行处理C:N:P为100:5:1的实验室配水时,无需曝气即能有效去除水中总磷。至于不曝气方式除磷效果优于曝气方式的原因,可能是因为反应器在水栗驱动下经上部水流扰动而进行的自然溶氧,使得好氧区已经能满足聚磷菌(Polyphosphate accumulating organisms, PAOs)吸磷所需的好氧条件,而人为曝气增加溶解氧一方面可能破坏或削弱聚磷菌(PAOs)释磷和反硝化除磷菌(denitrifyingphosphorus removing bacteria,DPB)生长所需的厌氧条件,另一方面人为曝气引起的水流冲击也可能影响生物膜的附着力从而影响生物膜的活性,因此曝气方式对总磷的去除率反而低于不曝气方式。
[0060]实施例3
[0061]使用本实施例1的生物膜反应器对微污染地表水进行脱氮处理:
[0062]反应器按连续流运行时,取黄浦江支流一一上海市龙华港漕河泾河道桂林公园段的水源作为原水。
[0063]反应器按间歇式运行时,水源配制参考实施例1。
[0064]按连续流运行处理天然河道水,当水力停留时间(HRT)大于6.0小时,反应器对有机物有明显的降解作用,反应器出水0?&浓度明显低于反应器进水COD &浓度,出水COD Cr浓度达到《地表水环境质量标准》规定的II?III类水域;本实验用生物膜反应器对0?&的去除效果与水力停留时间有非常明显的相关性,起初0?&去除率和去除速率均随着水力停留时间的增加而增大,CODfr最大去除率出现在水力停留时间为14.6小时处,达65.5% ;通过拟合趋势曲线,发现对于去除有机物而言,最佳水力停留时间为15.5小时,这与反应器脱氮所需的最佳水力停留时间是一致的。
[0065]当按间歇式运行处理实验室配水时,发现就CODfr的去除率看,并不需要过高的碳氮比(C/N),去除0?&的最佳碳氮比为5?6,即当氨氮浓度均为15mg/L左右时、初始COD Cr浓度大约为80?100mg/L,因此本试验用生物膜反应器更适合于处理微污染地表水,而不是高浓度工业废水;但是对0?&的去除速率会随着初始浓度的增大而增大。
[0066]实施例4
[0067]—种陶瓷载体水栗驱动折流式内循环生物膜反应器,如图2所示,包括反应器壳体1,反应器壳体I两端分别设置进水口 11与出水口 12,反应器壳体I内部设置有隔离板2,隔离板2将反应器内部分成上方的溶氧区4与下方的生物降解区5,且溶氧区4与生物降解区5 —端直接相通,另一端通过循环栗6与循环管7相连通,使待处理的废水循环不断地流经溶氧区4和生物降解区5,生物降解区5内竖向间隔设置21块导流板3,导流板3依次高低交错排列,形成可以使溶液在反应器内上下折流的通道,导流板3作为生物膜的载体。其中,导流板3 —侧表面为光滑表面,另一侧表面有小块状花纹纹路。
[0068]其中,壳体依然采用透明有机玻璃制成,外形尺寸为:长416mmX宽IllmmX高160mm,壁厚8mm ;工作体积约为3.6L。采用一块隔离板将反应器分隔为上下两部分,它们的体积分别为0.6L和3L。反应器下部上下交错排列21块导流板,以此作为生物膜的载体,同时形成折流式的通道。每块导流板尺寸为:长100mm,宽100mm,厚4mm,左表面为无花纹的毛糙表面,右表面为小块状花纹,导流板材料仍然为以轻质粘土、蛭石和硅藻土等陶瓷原料,按照一定比例配方,研制成的轻质多孔陶瓷。隔离板为透明无机玻璃,长295_,宽94_,厚6mm,隔离板
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