跌水曝氣生物氧化-超濾膜處理富營養(yǎng)化水源水研究_圖文

1、 第二章研究內(nèi)容、方法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)工藝流程見圖2.1。工藝流程說明:太湖原水經(jīng)潛水泵提升至生物接觸氧化池,經(jīng)過三級生物接觸氧化出水預(yù)存于中間水池,再由自吸泵提升至濾池(并聯(lián)了砂濾濾池和陶粒濾池,濾池出水至超濾前存水箱。超濾系統(tǒng)包括了膜組件、加壓泵和反沖洗水泵。 一、二、三級跌水曝氣生物接觸氧化池和砂濾池制作材料均采用PVC,連接管道材料有:PVC、PPR、橡膠軟管。試驗(yàn)裝置中生物預(yù)處理系統(tǒng)為三階跌水曝氣生物接觸氧化池,其中一階反應(yīng)器分兩格,中間設(shè)有一擋板,水先從檔板左側(cè)流至反應(yīng)器底部再往上折流至出水堰跌水到下階反應(yīng)器。擋板左右兩側(cè)反應(yīng)器的長度分別為0.2m和O.7m,寬度均為0.9m,為了使池內(nèi)

2、的水流流態(tài)較好地呈推流式,在擋板的左側(cè)設(shè)置填料,填料層高1.1m,有效容積V=0.9m×0.2mxI.1m=0.198甜,水流進(jìn)入反應(yīng)器后在重力的作用下,呈推流式流經(jīng)填料層,池底設(shè)有泥斗和排泥管。二階反應(yīng)器中填料層高1.0m,有效容積V=0.8rex0.2mxl.Om;0.16m3,水流擋板左右兩側(cè)反應(yīng)器的長度分別為0.2m和0.6m,寬度均為0.8m,其它設(shè)置同一階反應(yīng)器。三階反應(yīng)器同一階反應(yīng)器。生物接觸氧化反應(yīng)器的總有效容積V-=0.198nr+o.16 In3+o.198m3=0,556m3。彈性填料:150mm,單根長1.1m,宣興市耀華環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)。組合填料:m18

3、0mm,內(nèi)部圓盤dp80mm,盤片間距75ram。單根長1.1m,宣興市耀華環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)。陶粒:球形,m3“nm,堆積密度O.889/em3,宜興市耀華環(huán)保設(shè)備有限公司生產(chǎn)。砂濾柱:直徑0.4m,石英砂(粒徑O.51.2ram濾料層厚O.7m,下層承托層(分別由2,.4ram,48mm, 816ram,16,.-32mm的礫石各0.1m組成厚0Am。第二章研究內(nèi)容、方法和試驗(yàn)設(shè)計(jì)陶粒濾柱:陶粒濾料層厚O.7m,下層承托層(分別由2,-4rran,4-Smm,8。16ram,16-32mm的礫石各0.1m組成厚0.4m。超濾機(jī):LG0650×1-13立升超濾機(jī)。其中包括膜組件(

4、LH3-0650、不銹鋼框架,管件、閥門、儀器儀表、控制柜和水箱。設(shè)計(jì)流量為11n3m。外形尺寸:880mmx450mmxl620ram。膜組件性能參數(shù)表見2.1。型號內(nèi)壓規(guī)膜材料PVC合金截留分子量100000Daltons格有效膜面積13m中空毛細(xì)管超濾膜絲數(shù)量3600中空毛繃管超濾膜內(nèi)徑膀徑l參考設(shè)計(jì)產(chǎn)水通量05.1m。/tl 最大進(jìn)水壓力O-35MPa 使屠大跨膜壓差0,2MPa 用連續(xù)余氯耐受能力100pyre 條連續(xù)H2q耐受能力lOoDpm 進(jìn)水最高濁度<200NTU件使用溫度范圍。5-450c PH值耐受范圍212蓮仃方式錯(cuò)涮半死端半錯(cuò)流(定時(shí)持污超濾膜件及其相關(guān)配件由海

5、南立升凈水科技實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)。本試驗(yàn)進(jìn)水為無錫充山取水口的太湖原水,裝置從2005年7月份開始正式運(yùn)行,至2006年7月份結(jié)束。試驗(yàn)期間,原水水質(zhì),也即本試驗(yàn)裝置的進(jìn)水水質(zhì)變化情況見表2.2。圖2r42.7是以各個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的月平均值作圖所得的全年變化曲線。78910111時(shí)2fuGlk 23456月圖2-4原水水溫和濁度的月平均變化7891011揣/1月23456圈2.6原水coD和DO的月平均變化O25毫0,15捌爿0'05789101l時(shí)12間/1月23456圈2,5原水NHq和NOrN濃度的月平均變化789i01112123456時(shí)閫/月807060之50鑫40粵30糕20鋌1

6、00工/型羈喜:”種鄔蚰m8887777777798765432l 0一、 第三章跌水曝氣生物接觸氧化工藝研究 706050基40簧302010o17131925313739152127334l時(shí)間/d時(shí)問/d由圖3.3可以看出,濁度的去除主要依靠填料和生物膜的截留吸附作用,以及部分無機(jī)泥沙的自然沉降作用。在掛膜初期,生物接觸氧化對濁度的去除率比較低,僅為20%左右:但隨著時(shí)間的推移,濁度的去除率趨于穩(wěn)定,掛膜后期出水濁度平均為32.2NTU,平均去除率也達(dá)到了40%左右。表明在掛膜初期,濁度的去除主要依賴水中懸浮物在生物接觸氧化池中的直接沉淀作用,而水中的懸浮細(xì)顆粒較多,較難沉淀,因此掛膜初

7、期濁度去除效果較低:而到掛膜后期,隨著填料上生物膜的不斷增多,填料和生物膜對水中懸浮物的吸附截留作閣增強(qiáng),從而使得濁度的去除效果增加。該部分主要考察有機(jī)物指標(biāo)CODM。,掛膜初期CODMII的去除率很低,隨著時(shí)間的推移,CODM。的去除率逐步升高;到了掛膜的16天后,CODM。的去除率在1015%之間波動(dòng);到了掛膜的第37天以后,CODM。的去除率上升并基本上維持在20%左右,標(biāo)志填料上的生物膜趨于成熟。從圈3.5還可以看到,生物接觸氧化池出水CODM。曲線與進(jìn)水曲線存在一定的平行關(guān)系,反映出生物接觸氧化池作為凈水工藝的生物預(yù)處理設(shè)施抗有機(jī)物沖擊負(fù)荷能力不強(qiáng)。25 2015蕃10鞲5ol713

8、1時(shí)9問/d253137433915叫2問1/d273541掛膜期間進(jìn)水NH3.N濃度較高,平均達(dá)NT3.41mg/L,從圖3.7可看到,掛膜前25天,氨氮去除率在20%以下波動(dòng);在掛膜的第25至40天內(nèi),氨氮去除率在30%左右波動(dòng):掛膜第4l天,氨氮去除率達(dá)N45%以上。隨著時(shí)間的推移和原水氨氮濃度的降低,氨氮去除率也逐步升高,到了試驗(yàn)后期達(dá)到了60%左右?？梢哉J(rèn)為填料掛膜完成。在整個(gè)掛膜期間,由圖3.8可知,各級的去除率也逐步升高,特別是一級反應(yīng)器升高明顯,所占去除率的比例也最大。在掛膜后期,各級反應(yīng)器對氨氮的去除率次序上升,表明一級、二級、三級反應(yīng)器中的生物膜是次序成熟的。在掛膜成功后,

9、相對于原水水質(zhì),各級反應(yīng)器對氨氮的去除率分別為21.O%、16.8%和O1噸q 第三章跌水曝氣生物接觸氧化工藝研究 lO 120100基80簧604020014710時(shí)問搖1619229080706050;40謎30稍2010O248時(shí)品/d141823該部分主要考察有機(jī)物指標(biāo)CODu。,從圖3.13可知,掛膜初期CODM。的去除率很低,隨著時(shí)間的推移,CODM。的去除率逐步升高,特別是到了第13天以后,CODM。的去除率基本維持在25%以上,標(biāo)志填料上的生物膜趨于成熟。與較低水溫掛膜情況相同,較高水溫下生物接觸氧化池作為凈水工藝的生物預(yù)處理設(shè)施抗有機(jī)物沖擊負(fù)荷能力仍然不強(qiáng),147101316

10、1922時(shí)問/d 35302520罨15慧lO 50簍21蠢:囂1:6:258ll141823時(shí)間/d圖3.13較高水溫掛膜期間CODM.的去除效果圖3.14較高水溫掛膜期聞各級對CODM。的去除效果40353025z罐15啪1050161412芝10鎣8啪6420:一:睇羋_.胡.桃一h hh Z1481l 151923時(shí)間/h 時(shí)間/d試驗(yàn)期聞進(jìn)水NH3-N濃度較高,平均達(dá)到了3.26mg/L。從幽3.15看到,掛膜開始后,氨氮去除率持續(xù)升高,到了第10d左右,已經(jīng)達(dá)到20%以上,以后受進(jìn)水影響較大,出水氨氮濃度與進(jìn)水存在很好的相關(guān)性。從氨氮去除負(fù)荷考慮,運(yùn)行10

11、dpA后的氨氮去除負(fù)荷達(dá)到了O.4mg/(Lh以上,可以認(rèn)為掛膜成功。在掛膜成功后的運(yùn)行期間,氨氮的平均去除率為27.6%,氨氮去除負(fù)荷平均達(dá)到了O.7mgg(Lh1,高于其它時(shí)段的氨氮去除負(fù)荷。在整個(gè)掛膜和運(yùn)行期間,隨著時(shí)間的推移,由圖3.16可知,各級反應(yīng)器的去除率也逐步升高,表明一o o0蚤盹。o 有機(jī)物雉以去除fl“。因此,生物接觸氧化法對UV254的去除率相對較低,且受水質(zhì)影響較大。由圖3.26可知。生物接觸氧化各級反應(yīng)器對uv2“的去除率平均為三級反應(yīng)器晟大,二級次之,一級晟小,去除負(fù)荷大致為4:3:2。分析認(rèn)為,UV254所反映的芳香族化合物或具有共軛雙鍵的化合物可生化性較差,但

12、在微生物分泌的胞外水解酶的作用下,一部分芳香族化合物可能開環(huán)而被后續(xù)的微生物降解,造成表觀上的三級反應(yīng)器對Uv254的去除率貢獻(xiàn)最大。氨氮是自養(yǎng)微生物繁殖的電子供體。水中的氨氮在有氧條件下。在亞硝酸菌和硝酸菌的作用下進(jìn)行亞硝化和硝化而得到去除:2HN02+022HN03+能量式(3.2在硝化和亞硝化的同時(shí),硝化細(xì)菌和亞硝化細(xì)菌以及生物膜上存在的其它異養(yǎng)細(xì)菌也會通過同化作用.利用氨氮合成細(xì)胞。硝化菌增長速度緩慢,要求在反應(yīng)器中有較長的停留時(shí)間,而且在不同的溫度下,其增殖速率差別很大。對給水水源而言,有機(jī)物濃度不高,且總存在一定量的無機(jī)碳酸鹽(堿度,這種水質(zhì)條件有利于白養(yǎng)型細(xì)菌生長。此時(shí),如溶解氧

13、充分,白養(yǎng)型細(xì)菌硝化細(xì)菌將很容易培養(yǎng)成優(yōu)勢菌種,氨綴硝化過程是很容易完成的。一般認(rèn)為,由于亞硝酸細(xì)菌的比增長速度(黼s小于硝酸細(xì)菌的比增長速度(gNR,且硝化反應(yīng)常數(shù)Ks很小,所以在穩(wěn)態(tài)條件下亞硝酸鹽的積累量是很少的17,氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽的過程是完全硝化的限速步驟。表3.4為不同溫度下的亞硝化菌的最大比增長速率1791。溫度(最人比增長速率(/d通常供水中的氮濃度對健康不造成直接明顯的危害,但氨可作為自養(yǎng)菌繁殖的電子供體,在處理廠和供水管網(wǎng)系統(tǒng)中,當(dāng)?shù)獫舛冗_(dá)0.25mg/L就足以使硝化菌生長,而由硝化菌和氨釋放出來的有機(jī)物會造成嗅味問題,從而造成管網(wǎng)的二次污染【Iq。同時(shí)在用液氯消毒時(shí),氨

14、會形成氯胺,消耗大量的氯,降低消毒效果。所以它們的存在對飲用水的衛(wèi)生性和制水成本都是不利的。建設(shè)部城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氨氮卯,5mg/L。亞硝酸鹽為強(qiáng)氧化劑。進(jìn)人人體后,可使血中低鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白,失去運(yùn)氧的功能,使組織缺氧中毒。中毒后發(fā)病急速,表現(xiàn)為組織缺氧而致的紫紺,如口唇、舌尖、指尖青紫,重者眼結(jié)膜、面部及全身皮膚青紫。頭暈、頭疼、乏力、,O謝tN速、嗜唾或煩躁、呼吸困難、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉,嚴(yán)重者昏迷、驚厥、大小便失禁?？梢蚝粑ソ叨劳?。氨氮的去除受水溫和水力停留時(shí)間的雙重影響。在水力停留時(shí)間較短時(shí),水溫較高;當(dāng)水力停留時(shí)間次序增加時(shí),受氣候的影響,水溫也逐步降低,具

15、體變化情況見表3.3。從圖3.27可以看出,NH,-N去除率隨水力停留時(shí)間的增加而增大,其中當(dāng)HRT從1.01lh增加到1.589h時(shí),Nil3-N去除率增加幅度較快,從27.36 %增加至;J65.36%,增幅近40%;而HRT0.618h增加到1.011h和從1.589h增加到2.224h時(shí),Nil3-N去除率增加幅度減緩,前者從20.71%增加到27.36%,增幅僅為6,65%;后者從65.36%增加到73.52%.增幅為7%左右。分析認(rèn)為,當(dāng)水溫從29.5"C下降到4.5的過程中,受水力停留時(shí)間增加的影響,生物接魅氧化池對氨氮的降解不降反升。說明低溫季節(jié)也能完成氨氮的硝化過程

16、,且水力停留時(shí)間對氨氮降解的影響處于主導(dǎo)地位。在水溫在25左右,水力停留時(shí)間為0.618h時(shí),氨氮的去除率僅為20%左右。說明即使在較高水溫季節(jié),氨氮的降解也需要足夠的水力停留時(shí)闖做保證。j疊聒餐稍腿T/h HRT對各級氨氮去除效果的影響 笙三蘭鑒查堡墨塵望鱉墼墼垡三莖墮窒會有一部分有機(jī)物發(fā)生分子變化,產(chǎn)生出新的具有不飽和鍵物質(zhì),這些新物質(zhì)在254nm波長處有消光性。具體原因有待于進(jìn)一步研究。、9030go29原水一級出水二級出術(shù)三級出水圖3+46最佳mcrctw2糾各級降解效果圈uv2“在生物接觸氧化池中二級反應(yīng)器部分升高現(xiàn)象也可能與原水水質(zhì)的波動(dòng)有關(guān)。通過前面的分析可知,三級生物接觸氧化反

17、應(yīng)器呈較為理想的推流狀態(tài),而各級反應(yīng)器的取樣是在同時(shí)進(jìn)行的,即一級反應(yīng)器出水是0,5h前的進(jìn)水、二級反應(yīng)器出永是1.0h前的迸水、三級反應(yīng)器是1,5h前的進(jìn)水。經(jīng)常對厥水檢測表明原水uV254并不是一個(gè)恒定的值,經(jīng)常發(fā)生波動(dòng):而生物接觸氧化工藝對uV25。的去除率又比較低。所以原水水質(zhì)的稍微波動(dòng)對后續(xù)各級反應(yīng)器的出水造成的影響就比較大,表觀上就造成累計(jì)去除率部分下降的現(xiàn)象。5.1mg/L,出水也比較高,達(dá)到了4Amg/L,平均去驗(yàn)率比較低,僅有20.3%。但此段氨氮進(jìn)承負(fù)荷為3.4mg/(L.h,氮氮去除負(fù)荷gj0.667mg/(Lh,處于比較高的階段,是掛膜階段氨氮去除負(fù)荷0.431mg/(

18、Lh的1.5倍以上。605040,。瑾20稍101917Z5334149576573時(shí)問/d以下,出水氨氮濃度也達(dá)到了1.0m扎E右,氨氮去除負(fù)荷也有所降低,達(dá)到了O.647mg/(L.h,氨氮的去除率在45%以上。分析認(rèn)為,生物接觸氧化工藝處理微污染水源對氨氮的降解有一定的限度。在水力停留時(shí)間為1.5ll,原水氨氮濃度低于2.0mg/L時(shí),其對氨氮的去除負(fù)荷隨著原水氨氮濃度的升高而增加,去除率也在45%以上;當(dāng)原水氨氦濃度高于2.Om蟣時(shí),生物接觸氧化工藝對氨氮的去除負(fù)荷不再隨著原水濃度的變化而改變,維持在0,65mg/(L.h左右。為了達(dá)到對氨氮的有效降解,當(dāng)原水氨氮濃度高于2.0mg/L

19、時(shí),必須相應(yīng)地提高接觸氧化池的水力停留時(shí)間.前面的分析表明生物接觸氧化池除藻機(jī)理以生物膜的吸附、附著作用和填料間的生物絮凝、沉淀作用為主,微生物的氧化分解和吞食作用為輔。圖3.48為水力停留時(shí)間為1.5h時(shí)藻類的去除效果圖,從圖中可以看出,在進(jìn)水藻類濃度波動(dòng)較大,而接觸氧化池三級出水藻類濃度卻比較平穩(wěn),說明生物接觸氧化反應(yīng)器抗藻類的沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。去除率;|/1俐囫豳避一一廚豳廚囫圈嘲豳西 第三章跌水曝氣生物接觸氧化工藝研究的比例分別為:45.4%、40.7%和13.9%。0事0釜O交0O啊平均丁McLR一景計(jì)去除宰斟篷稍原術(shù)級出水二級出水三級出水原水一級出水二級出水三級出水圈3.52最佳H

20、RT"FEMC-LR各級降解效果圍生物接觸氧化反應(yīng)器對TMC.唧EMC-LR的去除情況表現(xiàn)出不同的規(guī)律。對1MC.LR的去除是一級、二級反應(yīng)器相當(dāng),三級反應(yīng)器最大:對EMC-LR的去除是一級、二級反應(yīng)器基本相當(dāng)。三級反應(yīng)器最小。分析認(rèn)為,胞外藻毒素易于被微生物吸收利用,所以去除規(guī)律是一級展大、三級雖小,整體上表現(xiàn)為推流狀態(tài);而總微囊藻毒素,主要是細(xì)胞內(nèi)的藻毒素只有在細(xì)胞破裂后才能釋放出來,也才能被微生物吸收降解,在表觀上就表現(xiàn)出開始階段生物系統(tǒng)對TMC-LR去除率不高的現(xiàn)象。所以,為有效降解總微囊藻毒紊,必須保證足夠的水力停留時(shí)間。呂錫武等人口“采用序批式生物膜反應(yīng)器對藍(lán)藻及其毒素的

21、研究發(fā)現(xiàn),好氧條件下比缺氧條件下的去除率更高,說明反應(yīng)器中溶解氧的多少對藻類及其毒素的降解有一定的影響。本試驗(yàn)中供氧充足,反應(yīng)器基本處于好氧狀態(tài),藻類及其毒素去除效率較高。飲用水水質(zhì)的微生物風(fēng)險(xiǎn)(一般是急性的和化學(xué)物風(fēng)險(xiǎn)(一般是慢性的是對人體健康影響的最主要的兩個(gè)方面。微生物風(fēng)險(xiǎn)是由于飲用水中的致病細(xì)菌引起的,19世紀(jì)末,人類歷史第一次將水質(zhì)與健康直接聯(lián)系起來,正是認(rèn)識到嚴(yán)重危害生命的霍亂、傷寒、痢疾等傳染病是微生物通過飲用水傳播的。因此,本世紀(jì)初首次出現(xiàn)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)只對細(xì)菌質(zhì)量作了規(guī)定,但對保護(hù)人體健康卻起到了非常巨大的作用。通過飲用水傳播的病原微生物主要有細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物和腸蟲等。病原菌

22、有傳播傷寒的沙門氏菌、傳播細(xì)菌性痢疾的致賀氏菌和傳播霍亂的霍亂弧菌。從上世紀(jì)70年代起,飲用水中不斷發(fā)現(xiàn)新的病原微生物,如微小似病毒、賈第蟲、軍團(tuán)菌和隱孢子蟲等,飲用水中越來越多的致病微生物種類平¨數(shù)量對飲用者健康構(gòu)成直接的威脅。飲用水的化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)是人類現(xiàn)代文明的副產(chǎn)物。除了許多人工合成的有機(jī)物如殺蟲劑、除草棚、農(nóng)藥等對人體健康極有威脅的微愛污染物通過各種方式進(jìn)入飲用水源水體外,上世紀(jì)了。年代發(fā)現(xiàn)氯消毒產(chǎn)生的消毒副產(chǎn)物對人體健康同樣構(gòu)成較大威脅,對氯化消毒副產(chǎn)物的研究已經(jīng)成為給水處理中的一個(gè)重要領(lǐng)域。越來越多的消毒副產(chǎn)物如三鹵甲烷、鹵乙酸、鹵代腈、鹵代醛等在飲用水中被發(fā)現(xiàn)。三鹵甲烷和鹵

23、乙酸由于其強(qiáng)致癌性己成為控制的主要目標(biāo),而且也分別代表了揮發(fā)性和非揮發(fā)性的兩類消毒副產(chǎn)物,因此研究如何減少氯消毒產(chǎn)生的三鹵甲烷和鹵乙酸具有重要意義。本試驗(yàn)中主要考察揮發(fā)性的消毒副產(chǎn)物三鹵甲烷生成勢的降解規(guī)律。水源水中的ToC有80%都來自天然有機(jī)物(NOM,它是形成揮發(fā)性鹵代烴的重要前體物質(zhì)。目前已經(jīng)確定的鹵代消毒副產(chǎn)物有幾百種,在眾多的消毒副產(chǎn)物中,三鹵甲烷(THMs被認(rèn)為是主要的副產(chǎn)物之一,主要包括氯仿、溴仿、一溴二氯甲烷和二澳一氯甲烷,它們的分子量、沸點(diǎn)及致癌風(fēng)險(xiǎn)見表3.7。三卣甲烷分子量、沸點(diǎn)及致癌風(fēng)險(xiǎn)。州有機(jī)物的承,這一百萬人在其一生串右可能死予密癥的人數(shù)即為致癌風(fēng)隆是親電加成試劑,

24、主要是和天然有機(jī)物的羰基、羥基、酯基和羧基等官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)醛、酮等發(fā)生烯醇式互變異構(gòu)后,與CI"、Bf發(fā)生親電加成,之后水解產(chǎn)生鹵仿,其中也含有多元鹵代物。醇烴基也可被HOCI或HOBr氧化為醛、酮。間苯酚可以互變?yōu)殡p酮型,受兩個(gè)羰基影響,a碳原子上的氫很活潑,可以發(fā)生烯醇式加成反應(yīng)形成揮發(fā)性氯代烴。酯基、羧基也可以發(fā)生互變異構(gòu),但程度低。THMs一經(jīng)形成后很芝硼爸瞇夢圖雌/一q 廠曩¨/一l ;|豳褂鬯韻一_囡囂豳阻o oo o加5;蚰如加m 第三章跌水曝氣生物接觸氧化工藝研究除率分別為45A9%、19.62%和30%;而采用組合填料時(shí)其去除率分蹦為37.25%、16

25、-01%和24.35%。由此可見,在跌水曝氣生物接觸氧化池中采用彈性填料的凈水效果要明顯優(yōu)于組合填料。分析認(rèn)為,跌水方式充氧對填料的沖刷作用較低,不利于生物膜的脫落和更新。而彈性填料較為光滑,易于生物膜的脫落、更新,可以部分彌補(bǔ)沖刷作用較低的缺陷。生物膜的及時(shí)有效更新促進(jìn)了生物處理效果的提高。從圖3.64生物量的對比上也可以看出,單位重量的彈性填料的平均生物量明顯地多于組合填料。生化池內(nèi)良好的水流流態(tài)能夠有效促進(jìn)生物膜的自動(dòng)更新?？刂粕锬ず穸?這對于采用跌水曝氣方式充氧的生物處理更為重要,因?yàn)榕c鼓風(fēng)曝氣相比,缺少氣泡對生物膜的有效沖刷,使得生物膜的脫落主要依靠水流的沖刷作用;另外,良好的水流

26、流態(tài)能進(jìn)一步改善傳質(zhì)條件,使得生化池中的填料上既有生物膜量的保證,又有較高的生物活性,進(jìn)而提高生物處理的效果。本試驗(yàn)中生物接觸氧化池在本階段試驗(yàn)之前曾進(jìn)行過為期6個(gè)月的前期運(yùn)行,裝置見圖3.65,發(fā)現(xiàn)以下問題:跌水曝氣生物接觸氧化池每級反應(yīng)器進(jìn)水端生物膜生長良好,出水端生物膜生長也比較好,但中間區(qū)域的填料上基本上沒有微生物生長,見圖3.67,3.68。分析其原因是每階反應(yīng)器的水流呈“U”型,導(dǎo)致中間區(qū)域水流緩慢,加之水源水基質(zhì)濃度較低,中間區(qū)域雖有填料,卻不能有效同著微生物,導(dǎo)致填料體積利耀率較低,約為500。為此,本階段試驗(yàn)對生物接觸氧化池進(jìn)行了部分調(diào)整,來改善池內(nèi)的水流流態(tài),做法是生化池的

27、各階反應(yīng)器只取進(jìn)水端的-+格區(qū)域設(shè)置填料.見圖3.66,其水流流態(tài)在各階填料區(qū)為良好的向下推流流態(tài),從反應(yīng)器的整體角度來看,水流為多級推流流態(tài)。圈3,曬調(diào)整前試驗(yàn)生物接觸氧化池示意圖圈3.“調(diào)整后試驗(yàn)生物接觸氧化池示意圖 從試驗(yàn)結(jié)果看,生物接觸氧化池水流流態(tài)調(diào)整后,去除效粟與調(diào)整前相比得到了明顯的提高,見圈3.69。調(diào)整前生化池在T=1.6h時(shí),濁度、氨氮、CODM。的去除率分別為:52%,35.9%和19.8%,特別是氨氮的去除率非常不理想;而經(jīng)過對生化池水流流態(tài)的調(diào)整,改善了池內(nèi)水流流態(tài),在同樣HRT=1.6h時(shí),濁度、氨氮和CODM。的去除率分別為:36.2%、65.4%和17.04%。

28、Zhu j一Chen在研究水動(dòng)力學(xué)對硝化率的影響時(shí)也發(fā)現(xiàn),通過改善水流流態(tài),促進(jìn)水流對生物膜的水力沖刷,增加生物膜表面流體的雷諾數(shù)能大大提高生物濾池對氨氮的去除率Il。由此可見,水流流態(tài)對生物凈水效果影響明顯,良好的水流流態(tài)能明顯改善凈水效果。41盼。L螂可.鼢。|耋一/嶙嘶L蚓10一婚廄贏蘭三蘭壁-水豎墨蘭塑堡絲墨些三莖墮塞為了更好地討論水流流態(tài)對生物凈水效果的影響,本研究從生物量角度也證實(shí)了調(diào)整后水流流態(tài)更為合理。如圖3.70所示。調(diào)整前中間區(qū)生物量明顯低于調(diào)整前進(jìn)水區(qū)的生物量.各級反應(yīng)器都是如此。70 50囂40鬟302010濁度00眥礬13-N一級反應(yīng)囂二級反應(yīng)囂三級反應(yīng)器圈3.69水力流態(tài)對凈水效果的影響圖3.70水力流態(tài)對生物量的影響說明:圖3.69調(diào)整后的試驗(yàn)數(shù)據(jù)是2005年下半年的,與調(diào)整前的原水水質(zhì)屬于同一時(shí)期的數(shù)據(jù),其中調(diào)整前的數(shù)據(jù)參考了王華成的碩士論文。圖3.70中,進(jìn)水區(qū)為進(jìn)水區(qū)域的中部,中間區(qū)為反應(yīng)器中間區(qū)域的中部,都是彈性填料的生物膜量。在飲塒水水源中,水中含有多種污染物質(zhì),有機(jī)物和氮氮是其中的兩類。CODM。是表征水中有機(jī)物濃度高低的重要指標(biāo).采用生物法