富氧生物膜法修复微污染水源的机理研究

第14卷第6期2005年11月长江流域资源与环境ResourcesandEnvironmentintheYangtzeBasinVlo1．14NO．6NOV．2005文章编号：1004—8227(2005)06—0796—05富氧生物膜法修复微污染水源的机理研究肖羽堂，赵美姿，高立杰(南开大学环境科学与工程学院，天津300071)摘要：采用弹性立体填料、微孑L曝气富氧生物接触氧化法修复上海市受污染的川杨河水，生物填料在进水氨氮浓度2．6～3．1mg／L和水温20℃～22℃下，7d自然挂膜培养成功，氨氮去除率达90以上。生化池运行一段时间后，必须根据生物膜厚度和其除污染效率，适时适度冲洗填料和排除池底积泥，以防止好氧生物膜出现厌氧运行状况和影响除污染效果。在川杨河水源水质浊度90～300NTU、NH一N0．5～10．0mg／L、CODM4．0～10．8mg／L、污染指数为2～8及生物修复工艺HRT为1．3h、DO为7．5～10．2mg／L、g／w为0．5／1的正常运行条件下，观察到膜上的生物相丰富，微生物种类繁多，主要是好氧的异养菌和自养菌。生物膜较薄，一般厚度为0．09～0．13mm，在原水污染物氨氮浓度较低，曝气充足，水中溶解氧浓度高，好氧生物膜传质阻力小、速度快，污染物氨氮的生物降解速率很快，只需较短的水力停留时间，就能达到很高的氨氮去除率。微孔曝气气液传质充分，水中溶解氧充足，膜内无厌氧层存在。好氧生物膜内处于完全的好氧状态，硝化反应比较完全。污染的去除主要是填料上的好氧生物膜在起作用。关键词：水源；微污染；生物修复文献标识码：A我国水资源环境普遍受到污染，许多水源原水水质仅为Ⅳ、V类水体标准，不适合作饮用水源l1]。采用生物修复水环境技术，使污染的水资源环境得到改善和原水水质恢复，再作为生活用水水源，是近年来国内外环保工作者普遍关注的热门研究课题_2]。本研究在总结国内外近年来生物修复污染水体研究成果的基础上l4]，采用新型高效经济的国产弹性立体填料、微孔曝气生物接触氧化法修复上海市受污染的川杨河水，探讨了该生物氧化法在富氧条件下修复水体的除污染作用，为受污染水源生物修复工业化应用提供理论依据和技术支持。工艺设计与运行管理1．1工艺设计与运行参数生化池设计水量25000m。／d，池体分成2组，每组2格，每格尺寸为：长×宽×高一23．2m×3．0m×7．5m，其中污泥区高l_0m，生物填料层高5．3m，超高0．5m。生化池曝气充氧气水比为l_O7：1，水力停留时间1．87h，生物填料接触反应时间为1．3h，充氧曝气强度0．066m。／min·m。曝气方式采用鼓风供氧和微孔曝气，其中3L4IWD型三叶罗茨鼓风机3台，二用一备，性能参数为：Q一9．27m。／min，H一7000mmH2O，P一18．5kW，微孔曝气器膜片直径0200。生化池底泥采用2台电泵引水虹吸式机械排泥机。1．2工艺启动与运行管理研究生化池启动采用连续水的动态自然挂膜培养方式，生物填料在进水氨氮浓度为2．6～3．1mg／L和夏季水温2O℃～22℃下，其自然挂膜培养时间(日)与氨氮去除关系()曲线如图1所示。从图1可以看出，生物填料2O℃下7d挂膜培养成功，氨氮去除率达9O以上。生物填料自然挂膜培养成功后，转入正常试运行。试运行工况调试结果表明，生化池正常运行最佳处理参数为：气水比0．5：1，曝气强度0．033m。／min·m，DO为8～10mg／L，NH一N去除率一般达到9O。运行表明，夏季水力负荷的大幅度增加，NH一N去除率在极短时间内受一定影响，一收稿日期：2005—01—13；修回日期：2005—05—08基金项目：国家“九五”重点科技攻关项目(96—909—03一O1—02)、南开大学引进海内外杰出人才科学基金资助项目(JO2O14)．作者简介：肖羽堂(1966～)，男，湖南省隆回人，博士后，教授，主要从事废水处理技术开发以及可持续发展与环境保护对策研究维普资讯http://www.cqvip.com第6期肖羽堂等：富氧生物膜法修复微污染水源的机理研究797d图1生化池启动自然挂膜培养时间(日)与氨氮去除关系()Fig．1RelationBetweenNH4+——NRemovalEfficiencyandCultureTimeofHangingFilmintheNaturalConditionsfortheStartupofBiologicalPond般8h左右就能恢复到正常的去除效果。当水力负荷增大时，原水中更多的硝化菌被填料上生物膜吸附，生物膜上附着生长的硝化菌不断增加，直至膜上硝化菌的吸附生长和老化脱落达到一个新的平衡，以适应NH一N负荷的变化；同时水力负荷的增大引起生化池NH一N负荷的增加，刺激硝化菌代谢活动加强，使出水NH一N保持相对稳