微納米曝氣強化碳纖維浮床對城市河道水體處理研究.pdf

1、人工浮床技術是一種傳統(tǒng)的應用非常廣泛的生物-生態(tài)修復技術，在城市河道水體修復中，曝氣技術與人工浮床的組合工藝應用非常普遍，但是傳統(tǒng)曝氣技術存在增氧效率低、能耗高等缺點，微納米曝氣作為一種新型的曝氣技術，對比傳統(tǒng)曝氣技術具有效率高、充氧能力強的優(yōu)勢，但對于微納米曝氣與人工浮床的結合工藝仍尚待研究，因此本文將微納米曝氣技術與碳纖維人工浮床技術耦合，達到用微納米曝氣技術強化碳纖維浮床對城市水體處理的目的。本課題來源于北京市科委重點項目，結合了

2、“大興區(qū)新鳳河南湖路橋至孫村閘水質改善項目”，通過對新型生態(tài)浮床組合工藝的小試實驗，為其在工程項目中的應用實施提供理論依據與數(shù)據支撐。本文首先對這一組合工藝與傳統(tǒng)曝氣強化人工浮床組合工藝的啟動情況和水處理效果進行對比，再對微納米曝氣人工浮床組合工藝的工藝參數(shù)進行優(yōu)化和篩選;最后研究了微生物制劑BABRC-1的添加對浮床反應器出水效果和浮床碳纖維填料表面微生物群落結構變化。
　　經過44 d連續(xù)穩(wěn)定運行，微納米曝氣浮床系統(tǒng)出水COD

3、Cr、氨氮去除率均達到60％以上，表明浮床反應器啟動成功。經過一段時期的穩(wěn)定運行，微納米曝氣浮床反應器出水CODCr、氨氮、TP平均濃度為63.36mg·L-1、24.49mg·L-1、1.41mg·L-1，去除率分別達到71.35％、71.08％和44.38％。而傳統(tǒng)曝氣人工浮床反應器啟動成功經歷了38d左右，比微納米曝氣浮床反應器晚了大約6d。反應器啟動過程表明，微納米曝氣碳纖維浮床反應器對模擬河道水質中CODCr、氨氮、TP均有更

4、好的去除效果，掛膜啟動更迅速。
　　在微納米曝氣浮床反應器工藝參數(shù)優(yōu)化實驗中，首先研究了進水污染濃度負荷變化對浮床系統(tǒng)水處理效果影響，該實驗結果表明，反應器出水CODCr和TP去除率隨著進水污染濃度負荷下降而出現(xiàn)明顯下降，而出水氨氮去除率隨著進水濃度負荷下降逐漸上升。分析對比高中低三種濃度負荷條件下微納米曝氣浮床系統(tǒng)均有很好的水處理效果，其中高濃度進水水質CODCr、氨氮、TP平均濃度分別為101.64mg·L-1、36.00mg

5、·L-1、2.02mg·L-1，平均去除率分別為90.24％、91.54％、48.34％。但結合實際考察河道排污口水體化學需氧量較高的情況，因此，本實驗中選用高濃度負荷水體作為考察浮床反應器水處理效果的實驗用水。
　　HRT變化對浮床系統(tǒng)水處理效果影響實驗結果表明，微納米曝氣浮床反應器出水水質受HRT的變化影響比較明顯，隨著HRT的不斷提高，浮床系統(tǒng)CODCr去除率先增加后趨于平緩，水體中氨氮去除率呈現(xiàn)緩慢上升趨勢;TP去除率則不

6、斷提高。當HRT為1d時，浮床系統(tǒng)對CODCr、氨氮、TP各水質指標的去除率基本達到較高的水平，分別為85.1％、71.2％、43.5％。綜上所述可知，選擇HRT為1d對微納米曝氣浮床反應器的穩(wěn)定高效運行更適合。
　　氣水比條件優(yōu)化實驗中，發(fā)現(xiàn)浮床系統(tǒng)對CODCr和TP的去除率隨著氣水比的增加先上升后下降，氣水比為4∶1時，TP去除率取得最大值為46.7％。在氣水比為4∶1和6∶1時，CODCr均保持較高的去除率，進一步上升的時候

7、，去除率出現(xiàn)下降。而氨氮的去除率隨氣水比的增加先上升后趨于平穩(wěn)，氣水比為4∶1時，去除率為92.1％，之后隨著氣水比的增加氨氮去除率并沒有明顯的變化，同時考慮到提高氣水比大大增加了能耗，因此微納米曝氣浮床反應器的穩(wěn)定高效運行最佳氣水比條件為4∶1。
　　考察了間歇曝氣不同時間段對反應器出水效果的影響，對比8h（每天0:00-8:00），16h（每天16:00-次日8:00）和連續(xù)曝氣三個時間條件。實驗結果表明，微納米曝氣浮床反應器

8、水處理效果受曝氣時間影響非常明顯，反應器出水CODCr、氨氮和TP去除率隨著曝氣時間延長而逐漸增加，其中間歇曝氣時間為16h時，各項污染物指標CODCr、氨氮和TP的去除率分別達到78.56％、61.44％和45.15％，浮床系統(tǒng)去污能力良好，并且在能耗方面相比連續(xù)曝氣可以節(jié)約33％左右，因此認為間歇曝氣16h在實際工程中具有一定可行性。
　　微生物制劑BABRC-1的水處理效果強化研究中表明，在菌劑投加比例為8g·m-3時，微納