零价铁—曝气生物滤池深度处理印染废水效能研究

发布时间：2018-11-24 18:07

【摘要】：以印染废水为主的污水处理厂废水组分复杂、水质波动大、有机物难降解、可生化性差,二级处理往往难以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。污水厂普遍面临着提标改造问题,因而在二级处理基础上发展深度处理工艺是污水厂改造的常用方法。本研究将零价铁(Fe~0)分别与陶粒、活性炭组合成一体化的曝气生物滤池(BAF),以陶粒BAF作为参比,印染废水的二级出水作为处理对象,通过单因素实验优化工艺参数,确定最佳条件,考察Fe~0和填料特性对BAF去碳脱氮除磷能力的影响;同时对比各反应器沿滤层高度污染物浓度变化规律,评价Fe~0和填料特性对污染物质在BAF内降解过程的影响;系统分析各反应器微生物的群落结构,探讨Fe~0和填料特性对微生物群落组成的影响,解释BAF处理效能和微生物特性之间的关联。主要得出以下结论:(1)采用自然富集+驯化的启动方式可以实现BAF在一个月内成功挂膜,启动完成后3个BAF的出水COD、NH_3-N浓度分别低于18 mg/L、2 mg/L,去除率分别达到67.3%、87.5%以上,去碳硝化效果陶粒BAFFe~0+陶粒BAFFe~0+活性炭BAF。通过观察填料表面生物相发现,陶粒BAF填料上以球菌、杆菌和丝状菌为主,其中丝状菌作为生物膜结构的支撑骨架;Fe~0+陶粒BAF填料上丝状菌较少,多以杆菌和球菌为主,生物膜覆盖较厚;Fe~0+活性炭BAF填料上主要是球菌和杆菌,也有少部分丝状菌分布在生物膜周围。(2)通过单因素实验确定陶粒BAF、Fe~0+陶粒BAF、Fe~0+活性炭BAF去除COD、SOP、TN的最佳工艺条件为:p H=7、气水比为5:1、HRT=8 h、C/N=8.5。在此条件下,陶粒BAF对三者的去除率可分别达到76%、62.7%、29.7%。Fe~0+陶粒BAF对三者的去除率可分别达到81.6%、97%、57.4%、Fe~0+活性炭BAF对三者的去除率可分别达到84.5%、97%、68.7%。相应出水COD、SOP、TN浓度均满足GB18918-2002中一级A排放标准。总体处理效果陶粒BAFFe~0+陶粒BAFFe~0+活性炭BAF,说明在Fe~0和活性炭填料可以有效提升BAF的处理效能。(3)通过对BAF不同高度的p H、DO、COD、SOP、各形态氮素、生物量、有机物变化情况可以看出,陶粒BAF的碳化反应发生在0~40 cm段,硝化反应主要发生在0~40 cm段,生物除磷主要发生在0~80 cm段,TN去除段不明显,生物量随高度上升呈现降低趋势,出水有机物以四氢呋喃为主;Fe~0-BAF的碳化反应主要发生在0~60cm段,其中50~60段反应速率较快,硝化反应主要发生在0~50 cm段,化学除磷耦合生物除磷主要发生在0~40 cm段,TN去除主要发生在0~50 cm段以及70~100 cm段,生物量随高度上升呈现先降低再升高最后再降低趋势,出水有机物四氢呋喃含量有较大程度的减少。Fe~0-BAF的溶出铁主要以Fe3+形式存在,水体中含量较少,大部分已被生物膜吸附截留,在滤池中部,溶液中的总Fe含量约为1.8 mg/L左右,生物膜上的总Fe含量可以达到30 mg/g以上。BAF反冲洗后性能恢复时间Fe~0-BAF约为9 h、陶粒BAF大于24 h。(4)含铁BAF的微生物丰度和多样性会减少,但体系内的优势菌得到富集强化,杂菌的相对丰度减少;铁离子可以提高与硝化、反硝化作用关系密切的变形菌门(Proteohacteria)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)共7.4%的相对丰度;铁离子还可以提高反硝化菌属如假单胞菌属(Pseudomonas)、生丝单孢菌属(Hyphomonas)、红杆菌属(Rhodobacter)等的相对丰度。Fe~0+活性炭BAF中能够进行反硝化作用的拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度远大于其他BAF,验证了Fe~0+活性炭BAF拥有更好的脱氮性能。
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【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X791

【参考文献】