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多层滤料BAF处理城镇污水
作者:管理员    发布于:2016-04-29 08:41:04    文字:【】【】【

  收稿曰期:2013 -10-26;修订曰期:2014-01-07:黄胜元(1986―),男,硕士,主要从事水质净化与水污染守孔XU穿孔曝气ft 3种BAF系统对比。采用3套结构大小相同的有机玻璃柱,从左至右分别为火山岩BAF、多层滤料BAF和陶粒BAF;每个柱子内径150mm,总高度2.4m,滤料层高度1.5m.每套BAF系统的填料层分为缺氧层与好氧层2段,其中下层为缺氧层高4m;上层为好氧层,高1.1m;多层滤料BAF的好氧层又分为好氧层I和好氧层n高度分别为8m和0.3m.在好氧层底部安装穿孔曝气管为好氧层曝气。多层滤料BAF的滤料层共分为3层,其中缺氧层采用的滤料为直径4mm的火山岩,好氧层I采用的滤料为直径3 ~5mm的粉煤灰陶粒,顶部的好氧层n采用的滤料为直径2 ~4mm的聚苯乙烯泡沫滤珠。在火山岩BAF系统中缺氧层的火山岩滤料与多层滤料BAF所用的相同,而好氧层所用的火山岩滤料直径为3 ~5mm.陶粒BAF采用的粉煤灰陶粒与多层滤料BAF中陶粒相同,直径为3 ~5mm.各滤料的性能参数如表1所示。

  表1 3种滤料的性能参数滤料种类粒径堆积密度比表面积孔隙率火山岩u粉煤灰陶粒聚苯乙烯泡沫滤珠1)多层滤料BAF与火山岩BAF的缺氧层的火山岩滤料直径为4~6mm;火山岩BAF的好氧段的火山岩滤料直径为3每套装置的有效容积为39. 7L,设计水力负荷为1.7m3/(m2h>,空床水力停留时间(HRT)为1.32h,日处理量为0.72m3/d.3套BAF系统均为上流式城镇污水通过进水泵首先进入滤料层底部的缺氧层,然后向上流过好氧层,好氧层出水部分回流到缺氧层,硝化液回流比为100其余出水排入反冲洗水箱。

  12原水水质与接种污泥表3阶段时间进水流量回流比气水比挂膜启动稳定运行(80.4±7.1).多层滤料BAF对COD平均去除率为(71.7±5.1),与2种单层滤料BAF的去除率比较接近。多层滤料BAF和火山岩BAF对NH3-N的去除效果接近,去除率在95左右;陶粒BAF对N~N的去除效果较差,去除率仅为(86.1±3).火山岩BAF和多层滤料BAF对TN的去除率也很接近,在50左右;与NH3.去除效果类似陶粒BAF对TN去除率也较低,只有(43.6±采用SPSS18.0软件对不同BAF稳定运行阶段的处理效果进行单因素方差分析,差异显著性水平为0. 05.结果表明,种BAF工艺对COD去除效果的差别都不显著;说明3种工艺对COD的去除率比较接近,没有明显差别。多层滤料BAF与火山岩BAF对SS去除效果差别显著,两者与陶粒BAF之间的差别均不显著;说明多层滤料BAF对SS的去除效果明显好于火山岩BAF,而陶粒BAF对SS的去除效果位于两者中间,与两者没有明显差别。火山岩BAF和多层滤料BAF对NH3的去除效果差别不显著,两者与陶粒BAF之间的差别显著;说明多层滤料BAF和火山岩BAF对氨氮的去除效果均明显好于陶粒BAF.在TN去除效果方面,结果与氨氮去除效果一致,说明多层滤料BAF和火山岩BAF对TN的去除效果明显好于陶粒BAF.表4各污染物的平均去除率Table去除率多层滤料BAF火山岩BAF陶粒BAF 212不同BAF系统COD去除效果分析3套BAF桂膜及稳定运行阶段对COD的去除效果如所示。桂膜阶段前5天,火山岩BAF的COD去除率在70以上,而多层滤料和陶粒BAF的COD去除率分别只有50和60左右;第8天时两者对COD的去除率均升高到75左右;第12现下降,但之后逐渐趋于稳定稳定运行阶段进水COD在37. 3种BAF对COD的去除效果cod去除效果接近,去除率均在70左右,出水213不同BAF系统SS去除效果分析系统对SS的去除效果如所示。在桂膜启动阶段,套BAF对SS的去除率均呈逐步升高趋势,其中多层滤料BAF对SS的去除率略高于其他两者;从第12天到桂膜结束,多层滤料BAF出水SS浓度稳定在20mg/L以下。

  稳定运行阶段,进水SS浓度在32. 2~92.5mg/L之间多层滤料BAF平均出水SS浓度为(7. 1±2.9)mg/L,火山岩BAF平均出水SS浓度为(9. 6±3.6)mg/L,陶粒BAF平均出水SS浓度为(8. 8士4.3)mg/L.可见多层滤料BAF对SS的去除率更高去除效果更加稳定。这可能是由于多层滤料BAF实现了不同滤层滤料粒径由大到小的级配组合而且轻质滤料具有较强的截留能力,从而使该系统表现出良好的过滤和截污能力。

  2.1.4不同BAF系统NH3-N去除效果分析山岩BAF对NH3-N的去除率上升到98以上,~ 3种BAF对SS的去除效果3种BAF对NH,的去除效果13d两者对NH34的去除率在95以上;然而,陶粒BAF在6~13d期间的NH3~N去除率仅为73.0.第14天回流开启,系统水力负荷大大增加,但火山岩BAF的NH3~N去除效果保持稳定;同时多层滤料和陶粒BAF对NH3.的去除率均下降,挂膜芫成时两者对NH3.的去除率在70左右。

  稳定运行阶段火山岩BAF对NH3.的平均去7)出水NH3~N浓度稳定在0. ~30d期间多层滤料和陶粒BAF对NH3~N的去除率波动较大,第32天后多层滤料BAF对N~N的平均去除率达95左右,平均出水NH3~N浓度稳定在0.粒滤料BAF对N~N的平均去除率仅为86.可见多层滤料和火山岩滤料BAF对NH3.的去除效果更好,且出水稳定;而陶粒BAF对NH3~N的去除率波动较大,去除率较低。原因可能是火山岩孔隙率大为微生物生长繁殖提供了更大的空间,相应单位体积生物量也更大,从而表现出较好的NH3~N去除效果。此外,由于多层滤料BAF在好氧层n使用了聚丙乙烯泡沫滤珠,轻质滤料对水流的阻力较大能够保证水流的均匀分布和良好的传质条件,有利于硝化菌的生长,对NH3.的去除效果要优于陶粒。

  215不同BAF系统TN去除效果分析3套BAF系统对TN的去除效果如所示。

  在桂膜阶段,种BAF对TN的去除率总体均呈上升趋势。到第16天,套BAF对TN的去除率均上升到40左右,此后基本保持稳定。在稳定运行阶段多层滤料和火山岩BAF对TN的平均去除率分别达到50.0和49.5,出水浓度分别为(8.2士1.0)mg/L和(8. TN主要靠缺氧层的反硝化作用来去除火山岩和多层滤料BAF在缺氧层填装的都是4火山岩。相比陶粒,火山岩内部贯通性的孔隙更加发达,滤料内部更容易形成缺氧环境从而具有更好的脱氮效果。

  2.2多层滤料BAF沿滤层的去污特性随着进水污染物成分和浓度沿滤层高度的变KBAF滤层在空间上会出现功能分区。本研时间⑷3种BAF对TN的去除效果COD和SS浓度沿滤料层高度的变化究考察了多层滤料BAF中污染物沿滤层高度的变化规律初步探明了各功能区的作用以及污染物去除机理。

  2-2.1COD和SS浓度沿滤层变化为多层滤料BAF中COD和SS浓度沿滤层高度的变化规律。图中高度“0”处的浓度表示在缺氧层底部进水与回流硝化液混合后的浓度。从中可知,在缺氧层底部,进水经硝化液稀释后,COD浓度从降至26.5mg/L.在缺氧层0段,COD浓度从38. 6mg/L,而SS浓度却急剧上升至104.3mg/L;在缺氧层20~40cm段,COD浓度上升到30.4mg/L,S浓度虽然较前段显著下降,但仍高于进水SS浓度。在好氧层I,COD浓度从30. 4mg/L,S浓度也降至14.4mg/L.在好氧层n,COD浓度基本保持不变而SS浓度进一步降至3. COD的去除机理包括以下几方面:悬浮性有机污染物被滤料层截留,作为碳源被缺氧层反硝化作用消耗,部分COD在好氧层被降解。随着滤层的升高,COD去除效果下降与其他研究结果一致。

  SS浓度在20~40cm段升高推测可能是由于这一区域营养充足,部分异养菌以污泥絮体形式快速生长导致悬浮物增加;另外,整个baf系统截留的悬浮物在缺氧层沉降聚集也可能导致该段SS浓度升高。ss浓度在缺氧层顶端和2个好氧层逐渐降低表明ss在陶粒层和聚丙乙烯泡沫滤珠层被过滤和截留。

  2.2.2氮素浓度沿滤层变化不同形态氮素沿多层滤料BAF滤层高度的浓度变化如所示。由可知,经过回流硝化液稀释后原水N~N和TN浓度下降,而NO3~N和NO.,的浓度升高。NH3~N和NO.,浓度在缺氧层基本不变;NO;浓度在缺氧层0~20cm段从5.0mg/L下降至2mg/L以下,在20~40cm段基本保持不变;缺氧段TN浓度从17. 2mg/L下降至~120cm段的好氧陶粒层,NH3-N浓度从7. 3mg/L.在聚丙乙烯泡沫滤珠层NH3.浓度继续降~N和NO2~N浓度也有所下降,TN浓度从9. 7mg/L.在2个好氧层TN浓度均有所下降推测滤层中可能存在同步硝化反硝化(SND>作用。

  3结论本研究比较分析了多层滤料BAF与火山岩和陶粒BAF对城镇污水的处理效能分析了污染物浓度沿多层滤料BAF滤料层的变化规律,得到的主要结论如下:果较好平均去除率分别为(86.1±4.6)和(83.5二/sbEif运码染fBrrk漶层岛度(cnO不同形态的氮沿滤料层高度的变化±4.4〉;而火山岩BAF对SS的平均去除率为(80.4±7.1).多层滤料BAF和火山岩BAF对NH3~N和TN的去除效果接近,去除率分别在95和50左右;陶粒BAF对NH3,和TN的去除率分别为(86.1±6.3)和(43.6±7.5).三者对COD的平均去除率均在70左右差别不大。

  多层滤料BAF的缺氧层通过反硝化作用去除了部分TN和COD;好氧层I去除了大部分NH3-n同时降解了部分cod;好氧层n实现了对SS、腿3~N和TN的进一步去除。

  由火山岩、粉煤灰陶粒和聚丙乙烯泡沫滤珠滤料组成的多层滤料BAF系统能够实现3种滤料的优势互补对多种污染物具有较好的同步去除效果;且轻质泡沫滤珠密度远小于火山岩和陶粒,可以降低整个滤层的重量,降低系统运行和反冲洗时的动力费用具有一定的应用前景。

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