生物接触氧化-气浮法用于城市小区景观水的工程应用

作者:刘桂桃 王…    文章来源:给水排水    点击数:2891    更新时间:2013/7/1

摘要:依托上海市某住宅小区的景观水,通过试验研究生物接触氧化—气浮工艺用于景观水的处理效果。试验结果表明,原水经生物接触氧化—气浮工艺处理后,出水氨氮和浊度的平均浓度分别为05mgL10NTUCOD和总磷分别小于20mgL005mgL,氨氮和总磷的去除率最高分别为9659%和9829%。

关键词:城市景观水 生物接触氧化 气浮法 住宅小区

0 前言

城市景观水体是人们生活的重要组成部分,具有美观、经济和娱乐功能,主要包括城市范围内的河流、天然湖泊和人造湖泊等。由于城市景观水水域面积较小、多为静止或者缓流水体、和人居环境联系较为密切、水体自净能力较弱等特点,因此城市景观水容易受到污染[12]。特别是随着NP的积累,使城市景观水体出现富营养化现象,导致藻类的大量繁殖而形成“水华”[3]。

目前,景观水的处理方法主要有物理化学法、生物法和生态法[46]。刘云根[7]和Wang8]分别使用电凝聚和电混凝方法处理景观水,研究表明电凝聚和电混凝方法对叶绿素aUV254具有较好的去除效率,分别达到81%和56%,出水浊度小于26NTU36NTU。宋英伟[9]等以水体曝气和生物膜法复合技术进行景观水的处理研究,发现该复合技术能够有效地降低水体中的营养盐分和提高水体的透明度,同时该法对总磷、总氮、氨氮和硝氮的去除率分别为733%、224%、86690%,水体中溶解氧由原来的43mgL增加到7mgL,从而表明水体曝气和生物膜法复合技术能够有效改善景观水的系统环境。此外,浸没式生物滤池[10]和人工湿地技术[11]也应用于景观水的研究,并取得了较好的处理效果,改善了景观水的生态环境。

生物接触氧化法是生物膜法的一种,该工艺具有耐冲击负荷、氧利用率高和动力消耗低等特点。因此,生物接触氧化法广泛地应用于城市生活污水处理、工业水处理和微污染水源水处理[12]。其中以生物接触氧化法处理工业废水最为普遍,如腈纶废水[13]、氯碱废水[14]以及含二氯甲烷废水[15]。另外,生物接触氧化法用于厌氧氨氧化的预处理[16]具有较好的效果。

本文以上海市某住宅小区内的景观补给水为水源,研究生物接触氧化—气浮法用于城市景观补给水处理中COD、氨氮、总磷和浊度的变化,用以评价实际工程应用中生物接触氧化—气浮工艺对景观补给水处理的效果。

1 小区景观水概况

该小区树木茂盛,种类繁多(樟树、杉树、紫薇树等),绿化率达35%。中心湖、环形河道及四条溪流构成了该小区的景观水系,其中中心湖水深约45m,环形河道深1216m,水面面积为15 000m2,水量约为22 500m3。小区景观补给水源主要来自天然河道,但其水质较差,需经过处理后方能进入小区景观水系。

导致该景观水系氨氮、总磷、COD等物质浓度偏高的主要原因有:①大量的树枝叶落入水底后腐烂;②水中鱼类产生的排泄物;③绿化所施的肥料为氮磷钾的复合肥料,被雨水冲刷流入河道。当气温较高时易发生水华且有时局部水域较为严重。小区水华较严重时的情况如图1所示。

2 处理方法

21 工艺流程

生物接触氧化—气浮法工艺流程如图2所示。

1 水华照片

2 生物接触氧化—气浮法工艺流程

22 内部循环水的处理

景观溪流水经管道收集后自流进入集水池。集水池中的水根据水质情况进入不同的处理构筑物,水体的氨氮和COD浓度较高时,进入生物接触氧化池;氨氮和COD浓度较低时,直接经计量堰送入浅层气浮池,并根据水质变化向其中投加混凝剂聚氯化铝,使水体中细小的杂质颗粒(如藻类)等形成絮凝体,然后在水中通入微细气泡,使其粘附在杂质絮体上,并依靠浮力浮至水面,完成固液分离以获得澄清出水,出水流入小区景观水系,循环使用。

23 补给水的处理

本工程从天然河道取水经过格栅进生物接触氧化池,降低有机污染物、氨氮等,以净化水质。接触氧化池为地下式,全自动运行。接触氧化池反应的出水流入气浮池,通过向气浮池中投加聚氯化铝(PAC),使水体中的磷形成磷酸盐沉淀得以去除。

231 补给水来源及其水质指标

景观水虽然多为封闭水体,但由于渗漏、蒸发等作用,致使景观水的水量有所下降,因此需加以补充以维持现有水位。该小区采用生物接触氧化法将天然河道水净化后引入小区内部,作为景观水的补给水。原水水质指标如表1所示。

1 原水水质指标

232 填料

该生物接触氧化池采用悬浮式填料,这种填料不易堵塞、比表面积大,挂膜快且多,处理效果好,易于检修和更换。

3 结果与分析

31 挂膜阶段

311 挂膜期间氨氮、COD的变化

挂膜10天后氨氮和COD 的变化趋势分别如图3和图4所示。由图3可以看出启动4d后,氨氮值就由进水的2815mgL降低至0245mgL;之后缓慢增加进水量,由于进水氨氮值较高,对生物接触氧化池内的微生物有一定的冲击,使得接触氧化池的氨氮值出现两次增长;在挂膜接近完成时,氨氮出水浓度均值为025mgL,去除率为90%以上。

3 挂膜期间氨氮浓度变化

4 挂膜期间COD浓度变化

4为接触氧化池挂膜期间COD浓度的变化图,挂膜初期由于微生物数量有限,COD的去除率较低,小于60%。之后,随着生物膜上微生物量的增加,COD的消耗量增加,COD的去除率最大可达9016%。

312 生物膜镜检

挂膜期间填料上的生物膜量逐渐增加,颜色为褐色。通过显微镜观察生物膜上的微生物主要有线虫、钟虫、轮虫及游泳型纤毛虫,生物相较为丰富,标志着挂膜已成功。菌胶团及微生物如图5所示。

5 菌胶团及微生物图片

32 运行阶段

运行期间,生物接触氧化池氨氮、COD的进出水浓度变化如图6、图7所示。由图6可以看出:运行阶段,生物接触氧化池的出水氨氮浓度受进水浓度的影响。进水浓度突然升高,由于微生物能够分解的氨氮量有限,因此,出水氨氮浓度有上升趋势,但可以将氨氮由进水浓度的515mgL降至1253mgL,去除率为7567%;氨氮的去除率最高可达9659%。

6 氨氮进、出水浓度变化

7 COD进、出水浓度变化

7是运行期间COD浓度的变化情况。生物接触氧化池出水COD的平均值小于20mgL,其去除率最高可达8571%。生物膜上的微生物能够分解水体中的有机物质,合成自身物质使其得以生长及繁殖,从而降低水体中的COD浓度。

33 对总磷、浊度的去除

气浮法对总磷、浊度的去除效果如图8、图9所示。从图8中可以看出,加药气浮法可以将总磷的浓度由进水的0206mgL降至005mgL以下,去除率为90%左右,最高可达9829%。混凝剂聚氯化铝能够使水体中的磷酸盐形成沉淀,通过排除泥渣,使水体中的磷得以去除,去除效果较为稳定。

9 则说明,该工艺可以将浊度由2763NTU降至10NTU 左右,去除率平均为85%。水体中的细小悬浮颗粒、藻类及固体杂质可以通过混凝剂凝聚集为较大的颗粒,并与微小气泡粘附上浮至水面,通过刮渣将其去除,出水较为清澈。

8 总磷浓度变化

9 浊度变化

4 结论

1)生物接触氧化—气浮法用于景观补给水及循环水的处理,运行效果较好,出水氨氮浓度平均值为05mgL,去除率最高可达9659%;出水COD的平均值低于20mgL,其去除率最高可达8571%。

2)加药气浮工艺能够去除水体中的悬浮物、藻类、固体杂质和磷酸盐等,使小区景观水维持较低的浊度,同时可以增加水体的溶解氧。

3)出水水质可以满足《地表水环境质量标准》(GB 38382002)中一般景观水的要求。

4)该系统易操作和维护,可实现全自动控制。

参考文献

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2 夏邦天,郑广宏,徐杭军,等.城市景观水体治理技术研究进展.环境科学与技术,2008316):6772

3 田冬,呼世斌,黄晓华,等.景观水不同防腐技术的效果对比研究.环境工程学报,201154):841845

4 杨猛,刘振鸿.城市景观水的处理方法.净水技术,2004236):1820

5 邹平,江霜英,高廷耀.城市景观水的处理方法.中国给水排水,2003192):2425

6 王建华,潘伟斌.城区富营养化景观水体的生物修复技术.四川环境,2006245):3436

7 刘云根,邓志华,崔亚伟.电凝聚-气浮工艺处理景观水的试验研究.水处理技术,2009,(006):8791

8 Wang HJiang J QXu Ret alTreatment of landscape water lswby electrocoagulation processDesalination and Water Treatment20123713):6268

9 宋英伟,聂志丹,年跃刚,等.城市景观水体曝气与生物膜联合净化技术研究.环境科学,2008291):5862

10 何淑英,何志强,冉飞亚,等.处理城市景观河水的浸没式生物滤床挂膜启动研究.中国给水排水,2010,(005):2125

11 Cui FYuan BWang YConstructed wetland as an alternative solution to maintain urban landscape lake water qualityTrial of xingqing lake in xian cityProcedia Environmental Sciences20111025252532

12 赵贤慧.生物接触氧化法及其研究进展.工业安全与环保,2010369):2628

13 刘飞,蒯乃明,王馨,等.生物接触氧化法处理腈纶废水研究.北方环境,2011,(9):8081

14 周文娟,李如忠,崔康平.生物接触氧化法深度处理氯碱废水的中试研究.安徽建筑工业学院学报:自然科学版,2011192):7073

15 Jiade WJianmeng CRemoval of dichloromethane from waste gases with a biocontact oxidation reactorChemical Engineering  Journal20061233):103107

16 Wang LLi TAnaerobic ammonium oxidation in constructed wetlands with biocontact oxidation as pretreatmentEcological Engineering20113712251230

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