生物—氧化铁改性砂对微污染物NH3-N和UV254的处理效果研究

作     者：刘贝 

作者单位：广东工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李冬梅

授予年度：2013年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：氧化铁改性砂 普通石英砂 生物 NH3-N UV254 复合挂膜 生物量 过滤 反冲洗 去除效果 形态学特性 

摘      要：采用自制的氧化铁改性石英砂滤料（简称“改性砂）,强化过滤技术与生物处理技术联合处理微污染水,对含NH3-N和UV254的微污染水进行强化处理试验研究。探讨了微生物在改性砂滤料表面的复合挂膜特性,进行了生物-改性砂启动性能试验,研究了pH值与DO的变化规律,对生物相和生物量的分布以及滤料表面形态进行了分析,并将生物-改性砂滤柱（简称B-IOCS）与生物-普通砂滤柱（简称B-RQS）的挂膜特性及试验期间对微污染物NH3-N和UV254的去除效果进行对比,结果表明：采用复合挂膜的方式能成功实现对改性砂挂膜,并有利于缩短挂膜时间至8d;出水pH值、DO浓度降低及出水氨氮浓度低于0.5mg/L可作为判断挂膜是否成功的条件;B-IOCS对氨氮的去除率增长快,从2%升高至85%左右;对UV254的平均去除率为42%左右,去除效果稳定;挂膜成功后,生物膜主体是菌胶团,滤柱内生物相种类丰富,对微污染物去除效果好。普通砂与改性砂滤料均能附着足够的生物量,保证滤柱稳定运行。挂膜成功后,B-IOCS表层生物量比B-RQS表而的量要高,约为44nmolP/g滤料,且生物量主要集中在滤柱表层,约20cm厚度的滤料层;稳定运行期间,B-IOCS内DO平均消耗量为1.8mg/L,比B-RQS肖耗量高出1.3mg/L;B-IOCS对NH3-N去除效果很好,平均去除率达到了86%,去除效果稳定;B-IOCS对UV254的去除效果稳定,平均去除率达57%;改性砂表面呈现更加复杂多孔的结构,比表面积明显增大,生物能牢固附着在滤料表面。已附着生物膜使滤料表面粗糙度进一步增加。B-IOCS具备很强的物理吸附与生物氧化双重作用,对NH3-N和UV254的去除效果好。 在滤柱稳定运行期间,对B-IOCS进行反冲洗试验研究,通过正交试验确定了反冲洗的最佳运行方式,并研究了在最佳反冲洗条件运行下对滤柱净水效果的影响及滤料吸附截留恢复情况。结果表明：B-IOCS适合采用气-水反冲洗方式。其最佳参数为：先气冲,q气=8L/（s·m2）,t1=6min;气-水联合反冲,q气0=8L/（s·m2）,q水0=5L/（s·m2）,t2=6min;最后用单水冲,q水=10L/（s·m2）,t3=4min。B-IOCS在反冲结束后1h后所有常规水质指标出水可达标,其中对悬浮物去除效果恢复时间为25min左右,对氨氮去除效果恢复时间约为40min左右;在佛山水业集团沙口水厂B-IOCS与B-RQS中试试验中,并研究对比了两种生物滤料在不同滤速和不同氨氮浓度工况下对氨氮去除效果以及对UV254的去除效果。结果表明：（1）在挂膜期间,B-IOCS中试对氨氮去除率从44%上升至77%,对UV254的平均去除率为42.28%;（2）稳定运行期间,B-IOCS中试对氨氮和UV254去除效果稳定,B-IOCS中试对氨氮的平均去除率可达80%左右,对UV254平均去除率为46.09%;（3）B-IOCS中试在滤速分别为2m/h、4m/h、6m/h下对应的氨氮平均去除率分别为75.2%、95.2%、86.3%,与B-RQS中试在相同滤速下比较,去除率分别增加11.7%、7%、2.1%;在滤速4m/h条件下,在同等进水氨氮浓度水平下,B-IOCS中试的去除率高于B-RQS。（4）在相同进水条件下,B-IOCS中试对UV254的平均去除率为46.15%,去除率在40%-55%之间波动,波动范围较小,去除效果稳定;且B-IOCS中试对UV254的去除率比B-RQS中试高25%左右。