生物沸石滤池在处理微污染水源水中的应用研究

⑧申请同济大学工学硕士学位论文生物沸石滤池在处理微污染水源水中的应用研究(小城镇科技发展重大项目经费编号：2003BA808A17)培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：环境科学与工程学院土木工程市政工程汪胜张玉先教授二00六年一月摘要摘要目前，我国水资源短缺，水资源污染日益严重，受污染的水源范围日益扩大并呈上升趋势。所以，我国自来水厂有时不得不使用微污染原水作为生活饮用水和其它用途的水源。传统的常规净水处理工艺难以有效去除原水中的有机物、氨氮等污染物。因此，微污染原水的处理技术己成为一项重要而又迫切的研究课题。本课题采用沸石作为滤池填料，研制出生物沸石滤池，并进行中试研究，研究其对微污染水源水中的氨氮、有机物等污染物的去除效果。论文首先分析自然挂膜条件下的工艺启动过程，然后研究不同工况条件下生物沸石对原水中污染物的去除效果，最后根据试验数据推导出硝化反应速率常数K，指导生物沸石滤池的工程设计。试验结果表明：温度20℃以上时，以相对稳定和较高的氨氮去除率为判断挂膜成功的依据，则自然挂膜大约需18天，工艺启动较快；挂膜成功时，沸石表面富集大量的硝化细菌和亚硝化细菌，它们和沸石协同去除水中的氨氮。全年的中试运行效果表明：水温高于18℃时，水力停留时间控制在17min，沸石滤池对氨氮有较好的去除效果，进水氨氮浓度平均为3．2mg，L时，氨氮去除率在70％左右；水温在9．5℃左右，水力停留时间控制在25min，氨氮去除率维持在26．7％左右，增加水力停留时间可提高氨氮去除率；由于原水中溶解性的可生物降解有机物较少，生物沸石滤池对CODMn的平均去除率较低，仅为21．8％左右；水温对硝化效果的影响较大，而对CoD№的去除影响较小。本工艺采用独特的溶气方式，所以池体内溶解氧传质效率高，气水体积比为O．5时，出水平均溶解氧浓度可达到5．1mg，L以上，DO不会成为硝化的限制条件。不同运行工况下，滤池对浊度、色度去除效果不明显，对原水中Fe与Mn具有一定的去除效果。沸石滤池工艺采用的上向流使得沸石填料和池体积泥较少，有效延长了反冲洗周期。在低温和高氨氮负荷运行条件下，中试滤池有亚硝酸盐积累现象。本工艺对藻类有一定的去除作用，夏天时对藻类的去除效果优于冬天。微生物测定结果表明：生物系统中硝酸细菌的数目多于亚硝酸细菌数目，冬季各种微生物数量随着温度的降低而有所减少，但减少不多。中试装置在冬季停泵4天后重启动，需要8天才能恢复去除能力，停泵35天需要一个月左右恢复j下常。摘要研究结果表明：利用生物沸石作为滤料去除微污染水源水中的氨氮，Ⅳ侠一Ⅳ，cOD№，浊度，色度，Fe和h伯等污染物在技术上是可行的。自行研制的生物沸石滤池具有溶气效率高，反冲周期长，抗氨氮冲击负荷，结构简单，操作方便等优点。该工艺具有较好的应用前景。关键词：生物沸石，氨氮，cODMn，微污染水源水，吸附容量T1AbstIactABSTRACTAtpresent，theshonagcaIld血epo王lutionofwatcrresourceinourc0雌tr)rismo”aIldmoreserious，alldther柚geOfcontaIIlinatedwatersoufccisiIlcre蠲in垂yeⅡlarged．Asaresun，tllewatcrplamsinourcountryhaVet0takemorecontaminatedrawwaterforthedomesticdrilIkingwaterorotllerpuIposes．However’tlletraditionalwaterpurificationtechniquecannoteUmiⅡatesuchcont锄illationiIIthefawwater硒oFganicsubstancc，孤nmonianitrogen．T1Ierefore，tllepufificationtechniqueforthecont卸血mtedra_wwaterhasbeen柚imponantandurgentresearchsubject．Wi也theintmductiOnOfzeolite勰thefimngmateIialforfilter，tllisrese鲫chsubjecttakesame出岫一test，studyingitscf!fectonelilIlinatiI蝎锄moIliaⅡi仃。目∞，org衄ics曲st卸ce．ThepaperfirstaIIalyzesthetechiqucstaIt-uppmc鹤sintlleoondition0fnatIlralmembrance．andthensttldiestlleconl锄inant-elimillatione插ectoftllebiolo西czeo