渗流式生物床处理污染河水性能的研究.pdf

水 污 染 治 理 渗流式生物床处理污染河水性能的研究 ＊ 林岩清 何 苗 胡洪营 张 建 管运涛 清华大学环境科学与工程系环境模拟与污染控制国家重点联合实验室, 北京 100084 摘要 渗流式生物床是受严重污染小型河流强化治理的适宜技术, 在中国北方河流污染的治理中有良好的应用前景。 冬季由于水温较低带来的去除效果下降是北方河流污染治理的关键问题, 本研究在现场中试基础上, 考察了一年四季 不同水温条件下渗流式生物床处理污染河水的性能。 研究表明 渗流式生物床对河水中的 CODCr、NH3-N、浊度有较好 的去除效果。 去除效果和去除负荷受水温影响较大。 关键词 渗流式生物床 污染河水处理 水温 运行性能 ＊国 家“ 十五” 重 大科技专项“ 水污染控 制技术与治 理工程” 2003AA601080 渗流式生物床技术是生物过滤技术在受污染河 水净化应用上的新发展 [ 1-3] ,该技术结合生物膜的降 解功能和填料的过滤作用 [ 4,5] , 适用于严重污染的中 小型河流的强化治理 。作为强化的污染河水处理技 术,渗流式生物床不仅要能安全有效地去除河水中的 各种污染物 [ 6-8] , 还要能保证长期稳定持续的发挥效 果 [ 9,10] ,这也是河流治理和修复技术的基本要求。本 研究以北方典型河流 淄博市孝妇河为研究对象, 在现场中试研究基础上, 开发适合于受严重污染小型 河流治理的渗流式生物床技术 ,研究该技术的处理污 染河水的效果、机理以及运行方案, 为其在受污染河 水处理的应用提供技术支持。 淄博市孝妇河属于典型的北方河流 ,其主要特点 就是季节间温度差异较大 。而温度是影响微生物正 常代谢的重要因素之一 。本研究将在渗流式生物床 处理孝妇河水一年四季中试规模试验运行的基础上, 研究水温对渗流式生物床处理河水污染物长期效果 的影响。 1 材料和方法 1. 1 试验装置 中试装置及工艺流程见图 1, 试验装置由砖砌而 成,尺寸为 12. 0 m 长 2. 4 m 宽 2. 05 m 高 ,其 中填料部分尺寸为 7. 5 m 长1. 5 m 宽 1. 0 m 高 ; 填料床分为 3级 ,第 1 级装填粒径 8～ 15 cm 的 卵石, 第 2级装填 3～ 10 cm 的废砖块和废陶瓷 按 2∶ 1 混合 , 第3 级装填粒径 2～ 5 cm 的沸石。 1. 2 试验方法 中试装置于 2004 -06- 10 正式启动运行 ,中试期间 图 1 渗流式生物床中试研究工艺流程 运行工况见表 1。启动完成后 ,在运行第 43～ 71 d 和 第113～ 344 d 期间进行系统的四季运行及水温影响 的考察 ,这段期间系统的空床水力停留时间控制在 8 h,生物床各段的DO 控制在 3～ 4 mg L 。 表 1 渗流式生物床试验期间运行工况 运行时间段 年 -月 -日运行天数 d运行工况平均水温 ℃ 2004 -06 -102004 -07 -221～ 42系统启动26. 1 2004 -07 -232004 -08 -2043～ 71系统夏季运行26. 9 2004 -08 -212004 -09 -3172～ 113变水力负荷运行22. 7 2004 -10 -012004 -11 -30114～ 173系统秋季运行13. 8 2004 -12 -012005 -02 -30174～ 263系统冬季运行6. 2 2005 -03 -012005 -05 -20264～ 344系统春季运行16. 8 试验进水为淄博市孝妇河黄土崖段的河水,试验 期间进水水质见表 2,其中冬季运行时水温较低, 在 5 ℃ 左右 , 冬季和春季进水的有机物和氨氮负荷较 大,水质很差。 表 2 渗流式生物床中试研究系统进水水质 平均值 CODCr mgL- 1 NH3-N mgL- 1 NO- 3-N mgL- 1 NO- 2-N mgL- 1 浊度 NTU DO mgL- 1 pH 水温 ℃ 49 . 815 . 16. 780. 6945 . 82 . 587 . 64 16. 4 1. 3 温度对生物处理反应速率的影响 温度对生物处理反应速率的影响大致可以用 7 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 Van t Hoff- Arrhenius公式表示 μTμ20θ T- 20 1 式中 μ T和 μ20 温度为 T ℃和 20 ℃时的反应 速率; θ 温度系数。 由于NH3- N 去除负荷 Rn正比于 NH3- N 反应速 率 μT, 即 Rn∝μT,因此式 1 可表示为 RnkμTkμ20θ T- 20 K θ T- 20 2 对式 2 两边取对数, 有 ln Rn ln K θ T- 20 ln K-20ln θ ln θ T aT b 3 式中 a 和b 常数。 因而通过作图求得 a 和b 并计算温度系数θ 。 2 结果与讨论 2. 1 水温对渗流式生物床处理河水中有机物的影响 渗流式生物床中试系统对河水中 CODCr的处理效 果见图 2。系统从 06 -10 日开始启动, 随之系统的运 行,微生物系统逐渐地发育成熟, 去除率也逐渐提高 。 启动完成后,系统进入夏季运行, 此时 CODCr的去除率 比较高,效果也比较稳定,9 月份由于提高水力负荷,去 除率略有降低 。10 月份以后进入秋季运行, 由于水温 逐渐下降,去除率相对夏季高水温时也有所降低,可以 看出由于温度下降,去除率有所影响,去除率效果基本 在冬季达到最低,并在春季有所恢复。 图 2 渗流式生物床对河水中 CODCr的处理效果 T 3 10 - 5 ～ 4 10 - 4时,可减弱沉淀池中异重流。 5 结论 1 对平流沉淀池中异重流的形成原因进行了讨 论,指出进水与池内水存在一定的温差和浓度差, 均 能产生异重流。 2 对沉淀池中异重流特性 头部推进速度、 淤泥面与浑液面变化率、不同沉降历时浓度的分布进 行了研究与分析 。 3 对不同方案混凝沉淀效果进行了比较 ,同时, 就减弱异重流的条件进行了讨论。指出水流流型的 稳定性是减弱平流沉淀池中异重流出现的有利措施, 并对平流沉淀池进行了合理改造。 参考文献 [ 1] 詹咏, 王惠民. 往复隔板絮凝池边壁形状对絮凝反应的影响研 究. 给水排水, 2001, 27 1 5 -7. 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Bioresource Technology , 2000, 74 181 -190. 作者通讯处 何苗 100084 北京市 清华大学环境科学与工程系 电话 010 62796952 E -mail hemiao tsinghua . edu. cn 2006- 04-24 收稿 12 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 STUDY ON PERANCE OF TREATING POLLUTED RIVER WATER IN SEEPAGE BIOLOGICAL BEDLin Yanqing He Miao Hu Hongying et al7 Abstract The seepage biological bed SBBis the advisable technique for the treatment of heavily polluted water in small -river, and has good prospect in the application of the polluted river management in the north of China. The poor operation perance inwinter due to low water temperature, is one of main difficulties that affecting polluted river water treatment in the north of China. Based on the field pilot-scale experiment for the whole year, the effect of water temperature on polluted river water treatment by SBB is studied. The study shows that SBB has a good effect of removing CODCr, NH3-N and turbidity in river water; the removal rate and loaging are affected greatly by water temperature. Keywords seepage biological bed, polluted river water treatment, water temperature and operation perance THE EXPERIMENT ON INFLUENCE OF DENSITY FLOW ON COAGULATING PRECIPITATION IN THE SEDIMENTARY BASINZhanYong DongJieshuang Zhu Xuedan 10 Abstract Density flow is extremely unfavourable to the precipitation process in horizontal -flow sedimentation basin, in order to raise precipitation effect, forestall the influence of density flow onflocculation basin, reasons for ing the density flow andthe characteristicsof density flow movement are discussed. Test results show that controlling the stability of the pattern of flow is the main measure to control the density flow in the sedimentary basin. Keywords density flow, pattern of flow, sedimentation basin and coagulating precipitation PILOT-SCALE TEST OF SIMULTANEOUS NITRIFICATION AND DENITRIFICATION SNDOF AN INTEGRATED MEMBRANE BIOREACTORLiu Jiangfeng Wang Zhiwei Wu Zhichao et al 13 Abstract The integratedflat plate MBR was operated at membrane flux 25. 2～ 25. 7 L m2hfor 112 dayswithMLSS concentration 19～ 20 g L. During the operation,MBRwas not cleaned physically or chemically except normal aeration which was used to scour membrane surface. The effectof DO concentration on simultaneous nitrification anddenitrification SNDin the MBR was investigated. Test results indicated that there was a good SND effect in MBR; and SND effectwas not affected by temperature variations in range of 18～ 12 ℃. Keywords integrated membrane bioreactor, flat plate membrane, simultaneous nitrification denitrification and wastewater treatment NITROGEN AND PHOSPHORUS REMOVAL PERANCE OF A2 O PROGESS AS A FUNCTION OF THE SLUDGE AGEWang Jianlong Peng Yongzhen Wang Shuying 16 Abstract Sludge Retention Time SRT, which was an important parameter in activated sludge process design and operation, has shown more effect than other parameters. CODCr, nitrogen NH 4-N, TNand phosphate PO 3 - 4-P removal from sewage by anaerobic -anoxic -oxic A 2 O processwere studied at different SR T ,which were 5, 10, 15, 20, 25 and 30 d, respectively . During experiment other parameters kept constant. The result shown that a sludge age of 15 days was found to be optimal resulting in maximum organic substances removal efficiencies, during which the removal rate of CODCr, NH 4-N, TN and PO 3 - 4 -P was 93, 98, 81and 82, respectively , at the same time the profiles of organic substances concentration in A2 O processwere also analyzed. Keywords sludge retention time, A2 O process, nitrogen removal and phosphate removal A RELATION BETWEEN BLASTING AERATION PERANCE AND SUBMERSION DEPTH OF AERATORFeng Junsheng Wan Yushan 19 Abstract Using resemblance principle, a mathematical model was established of aerator clear water aeration perance and aerator with the immersion depth in operating ,which provides the dependable parameters for scientifically estimating aeration perance and design of aeration technique. Keywords resemblance principle, aeration perance and math model DESIGNAND COMMISSIONING OF COSMETIC WASTEWATER TREATMENT SYSTEM Wang Wei Wang Xiaojun Zhou Xiangwu 21 Abstract The high concentration cosmetic wastewater can be treated by means of hydrolytic acidification-biological contacting oxidation system, and biological aeratedfilter BAFfor advanced treatment, so that the removal rate can be improved. Through the operation of thisproject, the CODCrof effluent can fall below 80 mg L from about 4 000mg L of influent, and BOD5of effluent can fall below 20 mg L from about 1 100mg L of influent, and also the removal rate can both reach 98. Quality of effluent is up to the integrated wastewater discharge standard of Guangzhou GB4437 -90. It is indicated by the plant operation of this project for a long time that this process has a high efficiency of treatment with a stable water quality of the effluent. Keywords consmetic, wastewater treatment, hydrolytic acidification, biological contacting oxidation and biological aerated filter 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 1,Feb. , 2007