新型生物滤池强化高藻高氨氮原水处理工艺研究

发布时间：2017-03-25 18:11

  本文关键词：新型生物滤池强化高藻高氨氮原水处理工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来全球气候变暖与环境水体恶化趋势仍未得到根本扭转,湖库藻类频繁爆发,严重影响水体生态系统和人畜饮用水安全。为此,研发经济高效的污染原水强化除藻脱氮工艺技术,需求迫切。论文针对我国东部河网地区原水高藻高氨氮的水质污染特征,研发了悬浮球填料-沸石-活性炭级配的新型曝气生物滤池,开展了新型滤池工艺性能与参数优化、长期运行过程消毒副产物生成风险评估、不同滤料对常规污染物与藻毒素的吸附降解特性和去除机理等研究,取得的主要研究成果如下：1、针对我国东部河网地区原水的高藻高氨氮水质污染特征,研发了沸石-GAC-悬浮球填料级配的新型生物滤池,启动阶段3组反应器的NH4+-N平均去除率分别为84.8±10.5%、95.6±2.5%和97.7±2.3%,TOC平均去除率分别为47.9±24.6%、54.44±22.9%和63.4±12.6%,藻细胞去除效率47.8±±29.1%、59.2±±25.1%和69.3±29.3%;相比于对照反应器(R1),布设悬浮球生物填料的反应器(R2、R3)具有较高的TOC,藻细胞和氨氮去除性能。当系统HRT降至4h、气水比降为4：1后,R3反应器NH4+-N平均去除率在90%以上,表明级配有悬浮球生物滤料的曝气生物滤池具有高效的NH4+-N去除能力。进一步分析生物滤池处理过程消毒副产物生成潜能和风险发现,藻类有机物(AOM)氯化消毒过程易形成二氯乙酸、三氯乙酸和三氯甲烷等消毒副产物,经曝气生物滤池处理后卤乙酸生成风险明显降低,但三氯甲烷的生成风险仍然较高。2、研究滤池中不同滤料对高藻高氨氮原水的污染物吸附和生物降解性能发现,藻细胞主要由滤料的吸附作用去除,3种滤料单独作用下,藻细胞的去除率均能达到72.0%左右。TOC的去除主要通过沸石滤料的吸附以及GAC和悬浮球生物填料的生物降解作用,其中沸石和GAC对TOC的去除率分别为41%和60%。在氮素吸附方面,沸石可有效吸附NH4+-N,4h内NH4+-N去除率达30%。GAC可有效进行生物硝化作用,GAC对NH4+-N的去除率为29.9%。沸石滤料对NH4+-N的吸附过程和GAC对NH4+-N硝化过程均满足一级动力学方程,其吸附动力学常数Ka和硝化反应动力学常数Kb分别为0.105h-1和0.008h-1。结果表明,3种滤料通过合适的滤料层级配,对NH4+-N和TOC的去除效果优于单一滤料处理效果累加,这种滤料组合方式具有明显的生物滤池强化作用。3、鉴于高藻原水生物处理过程存在藻毒素生成风险,研究了不同滤料对藻毒素的吸附和生物降解性能。结果表明,3种滤料对藻毒素均有一定吸附作用,其中GAC对MC-LR的吸附效果最好,去除率达88.0%。在藻毒素生物降解方面,GAC具有明显的藻毒素降解性能,48h内,GAC滤料对MC-LR的降解效率为96.8%。应用LC/MS分析MC-LR的生物降解产物发现,中间产物主要为线性MC-LR、四肽化合物以及Adda基团,推测生物滤池对MC-LR的降解主要通过含有共轭双键的Adda基团脱除和矿化实现。
【关键词】：污染原水 生物滤池 除藻 脱氮 消毒副产物
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-10
• Abstract10-15
• 第一章 绪论15-32
• 1.1 我国饮用水水源污染现状及危害15-17
• 1.1.1 饮用水水源富营养化现状15-16
• 1.1.2 藻类及其次生污染16-17
• 1.2 高藻原水处理工艺研究进展17-23
• 1.2.1 生物处理工艺18-22
• 1.2.2 物化-生物耦合技术22
• 1.2.3 生物-生态耦合技术22-23
• 1.3 生物滤池研究进展23-27
• 1.3.1 生物滤池的种类及特点23-24
• 1.3.2 滤料选择与级配优化24-25
• 1.3.3 生物滤池处理含藻原水研究现状25-27
• 1.4 藻毒素生物降解机制27-30
• 1.4.1 好氧生物降解27-28
• 1.4.2 厌氧生物降解28-30
• 1.5 研究目的与内容30-32
• 1.5.1 研究目的与意义30
• 1.5.2 主要研究内容30-31
• 1.5.3 技术路线31-32
• 第二章 新型生物滤池处理高藻高氨氮原水性能研究32-52
• 2.1 引言32
• 2.2 材料与方法32-37
• 2.2.1 实验材料32-33
• 2.2.2 生物滤池设计与滤料选材33
• 2.2.3 反应器运行条件33-34
• 2.2.4 分析方法34-37
• 2.3 结果与讨论37-50
• 2.3.1 BAF启动过程污染物去除性能37-39
• 2.3.2 HRT对系统性能的影响39-40
• 2.3.3 气水比对滤池性能的影响40
• 2.3.4 滤池滤料的生物膜附着情况40-44
• 2.3.5 曝气生物滤池其他污染物累积情况44-46
• 2.3.6 消毒副产物生成势的去除性能研究46-49
• 2.3.7 滤料表面菌群结构分析49-50
• 2.4 本章小结50-52
• 第三章 不同滤料对污染物的吸附与生物降解特性研究52-64
• 3.1 引言52
• 3.2 材料与方法52-55
• 3.2.1 实验材料52-53
• 3.2.2 实验方法53-55
• 3.2.3 分析方法55
• 3.3 结果与讨论55-63
• 3.3.1 不同滤料的基本特性55-57
• 3.3.2 滤料的NH_4~+-N吸附和硝化特性57-59
• 3.3.3 不同滤料对其他污染物的吸附和生物降解特性59-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 藻毒素提取及去除特性研究64-75
• 4.1 引言64
• 4.2 材料与方法64-66
• 4.2.1 实验材料64
• 4.2.2 实验方法64-65
• 4.2.3 分析方法65-66
• 4.3 结果与讨论66-73
• 4.3.1 藻毒素的提取方法优化66-69
• 4.3.2 滤池藻毒素常规检测69
• 4.3.3 不同滤料对藻毒素的吸附与生物降解特性研究69-70
• 4.3.4 藻毒素吸附及生物降解机理研究70-73
• 4.3.5 滤料表面藻毒素降解菌种分析73
• 4.4 本章小结73-75
• 第五章 研究结论与展望75-77
• 5.1 主要研究结论75-76
• 5.2 论文创新性76
• 5.3 建议与展望76-77
• 参考文献77-87
• 攻读硕士期间取得的成果87

【参考文献】

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1 孙同喜;郑萌璐;蒋轶锋;陈建孟;陈浚;;NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究[J];环境污染与防治;2010年10期

  本文关键词：新型生物滤池强化高藻高氨氮原水处理工艺研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：267582