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基于不同滤料的生物滤池处理污染湖水的研究
作者:管理员    发布于:2017-06-22 09:03:04    文字:【】【】【

  基于不同滤料的生物滤池处理污染湖水的研究李思敏1,唐珍芳1,赵静霄1,李传龙2(1.河北工程大学城市建设学院,河北邯郸056038;2.河北工程大学水电学院,河北邯郸056038)h)、气水比为1.5:1的条件下,对比了陶粒和2种不同粒径的活性炭、石英砂滤料的下向流生物滤池处理受污染湖水的效果。结果表明,活性炭滤池对CODMn、NH4+-N和TN的去除效果优于石英砂滤池和陶粒滤池,且小粒径的活性炭滤池的除污效果优于大粒径活性炭滤池,小粒径炭滤池对浊度、CODMn、NH4平均去除率分别为84.45、6.82、4.55和10.19;石英砂滤池对浊度的去除效果优于活性炭滤池和陶粒滤池,且粒径小的优于粒径大的,小粒径砂滤池对浊度、CODMn、NH4+ -N和TN的平均去除率分别为87. 91、2.43、8.25和8.46;陶粒滤料粒径大,除浊效果较-N和TN的平均去除率分别为75. +-N;TN:X703:A基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07314项目范围检测方法水温/T:水温计法pH值玻璃电极法浊度/NTU浊度仪法高锰酸钾法纳氏比色法过硫酸钾化-紫外分光光度法表2滤料及参数柱号滤料种类粒径/孔隙率/比表面积/活性炭1活性炭2石英砂1石英砂2陶粒随着社会经济的发展和城市化进程的加快,河流、湖泊水污染不断加剧,进而导致了城市河湖水体水质及水生态环境的持续恶化。生物滤池是将生物膜处理技术和过滤技术结合在一起的水处理技术,集生物降解、过滤、吸附于一体,具有去除SS、COD、NH4+-N、脱氮除磷等作用00.滤料作为生物滤池的重要载体,它的选择直接影响到整个工艺的运行效果。李亚新0对生物砂滤池处理微污染原水中的氨氮、浊度和酣类等进行了静态研究;李德生等H采用生物活性滤料和石英砂组成的双层滤料滤池,研究了其对受污染原水的氨氮、有机物等的去除效果;郑俊等a的研究表明,生物陶粒滤池出水水质较火山岩滤池好,同时在滤池运行初期挂膜和反冲洗后恢复期方面优势明显。因此,选择处理高效、价格低廉的滤料,对生物滤池工艺的应用具有重要意义B-6.本文选用了2种不同粒径的活性炭、两种不同粒径的石英砂和陶粒等5种不同滤料,对比考察了不同滤料的滤池对受污染湖水中的浊度、CODMn、NH4+-N和TN的去除效果。

  原水水质及分析方法如表1所示。

  2种不同粒径的活性炭、2种不同粒径的石英砂和陶粒滤料,分别填充5个生物滤柱进行对比试验,滤料参数如表2所示。

  1.3试验装置试验用5个滤柱结构及尺寸均相同,均由有机玻璃制成,截面面积为140mmX140mm,总高度2100mm,其中承托层高度300mm、滤料高度900mm、滤料以上过滤水头900mm.1、2号滤柱装填不同粒径的活性炭滤料,3、号滤柱中装填不同粒径的石英砂滤料,5号滤柱中装填陶粒滤料。

  每个滤柱沿程设取样口,上部设进水口和反冲洗排水口,下部设出水口和曝气口。其中1号装置示意图如所示。

  试验采用穿孔管曝气,反冲洗方式采用气-水联合反冲洗,反冲洗过程及操作参数为:单独气洗1.5min,气洗强度14L/(m2 s);气-水联合冲洗3min,气洗强度10L/(m2 s);单独水洗1、2号滤柱反冲洗周期为96h,3、4号滤柱反冲洗周期为72h,5号滤柱反冲洗周期为120h. 2结果与讨论h)、气水比为1.5:1时,分别考察了5个滤柱稳定运行时对浊度、CODMn、NH4 +-N和TN的去除效果。

  2.1对浊度的去除效果各滤柱对浊度的去除率如所示。

  ―1号柱―2号柱+3号柱―4号柱+5号柱生物滤柱对浊度的去除率由可知,生物滤池对浊度有很好的去除效果。在进水浊度为5.3~18.2NTU时,1~5号滤柱对浊度的去除率分别为80.和75.63.生物滤柱对浊度的去除主要是依靠滤料的截留和吸附作用,另外滤料上生物膜的吸附及粘附作用等对浊度也有一定的去除效果。通过对比发现,石英砂滤料的除浊效果较好,同种滤料小粒径的对浊度的去除效果优于大粒径的,这是由于小粒径的滤料空隙率小、截留作用更加充分。结果显示,4号柱的除浊效果佳,这是因为4号滤柱石英砂滤料粒径较小,且比重大、空隙率小,因而滤料对悬浮物的物理截留较充分。由于5号柱的陶粒滤料粒径较大,导致部分悬浮物未被截留而直接随出水流走,因而除浊效果较差。试验发现,水力负荷对浊度的去处效果影响较小,原水的浊度直接影响浊度的去除率,原水浊度高时的除浊率高于低浊度时的除浊率。

  2.2对CODMn的去除效果各滤柱对CODMn的去除率如所示。

  30.63、32.43和35.79.可见,活性炭对CODMn的去除效果较好,陶粒次之,石英砂相对较差。这是因为,降解CODMn主要依靠滤料上附着的生物膜,因此单位滤料体积的微生物量越多,对CODMn的去除效果越好。1、号滤柱中装填的活性炭滤料因其比表面积大,因而附着生长的生物量较多。

  取样次数/次1号柱2号柱+3号柱4号柱+5号柱各生物滤柱对CODMn的去除率Fig.求/撕继同时由于活性炭滤料有较大的孔隙率和较高的粗糙度,因此反冲洗后生物活性恢复较快,去除效果较好(因试验中活性炭滤料不是新料,其吸附能力已经趋于饱和,所以吸附性能不予考虑)。5号滤柱陶粒滤料粒径较大、空隙率大、比表面积较大,对大分子有机物具有很强的吸附作用,因此对CODMn也有较强的去除效果。石英砂滤柱中,由于滤料孔隙率较小,滤柱中生物量相对活性炭滤柱、陶粒滤柱较少,因而去除效果较差。同种滤料,粒径小的比表面积较大,因而其对CODMn的去除效果略好于大粒径的。试验同时发现,石英砂滤料由于密度较大,长期处于过滤状态后滤柱水头损失增长较快,因而反冲洗周期较短。

  2.3对NH4+-N的去除效果+-N的去除率如所示。

  取样次数/次1号柱号柱+3号柱+4号柱+5号柱各生物滤柱对NH/-N的去除率+-N有较好的去除率。这是因为硝化菌属好氧自养菌,试验中滤柱内曝气充足,且气水两相逆向流动提高了氧的利用率,因此对NH4+-N去除效果较好。当进水NH4 06.观察对不同粒径的活性炭滤料和石英砂滤料发现,小粒径滤料对NH4 +-N的去除率大于大粒径的。这是因为小粒径滤料较大粒径滤料比表面积大,可附着的生物量多,因而对NH4 +-N去除较为充分。活性炭+-N的去除效果较好,陶粒次之,石英砂较差。这主要是因为活性炭表面积大、附着的生物膜多,增大了微生物与污染物接触;陶粒滤料质轻、粒径大、空隙率大,增强了溶解氧的传质作用,硝化性能良好;石英砂比重较大,滤料内空气流动性差,反冲洗不及时会存在气体短流现象,从而影响氧的传质效率,都将降低NH4+-N的去除效果。

  2.4对TN的去除效果各滤柱对TN的去除率如所示。

  结果表明,生物滤池对TN有一定的去除效果。当进水TN浓度为4.6~8.6mg/L时,1~5号滤柱对TN的去除率分别为8.24~11.59、。08率分别为10.19、9.69、7.91、8.46和8.85.可见,活性炭对TN去除效果好,陶粒次之,石英砂较差;对于同种滤料,小粒径滤料的去除效果优于大粒径的。生物滤柱对TN去除效果较差,主要是由于原水中污染物浓度较低,在这种好氧贫营养环境中滤料表面所形成的生物附着膜厚度较薄,再加之水中溶解氧浓度较高、C/N较低,因而限制了反硝化细菌的生长和繁殖。因此,为达到更好的脱氮效果,可根据反硝化细菌生长的环境特点,考虑在现有的生物滤池前(或滤池后)加设缺氧柱,并适当投加碳源,如甲醇8.通过改善滤池环境和碳氮比,从而改善滤池对TN的去处效果。

  取样次数/次―1号柱―2号柱+3号柱―4号柱+5柱各生物滤柱对TN的去除率3结论-N和TN相对具有较好去除效果,小粒径活性炭滤池生物除污效果好,对上述指标的平均去除率分别为石英砂滤池对浊度的去除效果较好,但CODMn、NH4+ -N和TN的处理效果较活性炭滤池差,小粒径的石英砂滤池对浊度、CODMn、NH4+-N和TN的平均去除率分别为87.91、2.43、陶粒滤料由于粒径较大,空隙率大,因此对浊度的去除率较差,对浊度、CODMn、NH4+-N和TN的去除率分别为75.63、35.79、80.06和石英砂滤料除浊效果好,在微污染景观湖水的生物过滤处理中可以满足有机物及NH/-N的处理要求,成本较活性炭低廉,采用石英砂滤料即可取得良好的水质改善效果。

  (下转第61页)口水温平均值、测量功率、岩土综合导热系数等因素影响,其中岩土综合导热系数影响重要,其每增加1Wm°C),换热量增量均值是2其次是进出口水温平均值的影响,其每变化1°C,换热量约变化250W;后是测试功率的影响,功率变化1W,地源测埋管换热量变化0.71W.

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