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苏州是一座历史文化名城,苏州园林更是以其“无形之诗,无声之画”的艺术风格而名闻天下,而园林景观水被人称为“园林的魂”。由于园林景观水多为静止或流动性差的封闭缓流水体,具有流域面积小、易污染、水体自净能力差等特点,水体容易呈现富营养化,造成水体变黑变臭,严重影响自然环境和艺术环境。因此如何有效地处理景观水成为亟待解决的问题。
曝气生物滤池是近年来受到广泛关注的污水处理技术,具有占地面积小、处理效率高和运行管理方便等特点,比较适合小型点源污水的处理和污水的深度处理。本文在普通曝气生物滤池基础上,对滤料和运行方式两方面进行改进,以园林景观水为处理对象,进行了悬浮曝气生物滤池及A/O一体式悬浮曝气生物滤池除污处理效能研究及其处理理论的探讨。本试验结果将有利于促进该技术在园林景观水及与其类似水体处理中的应用和推广。
悬浮式曝气生物滤池在不同进水方式、气水比、温度、污染物负荷条件下进行了连续运行,试验结果表明悬浮式曝气生物滤池工艺处理园林景观水中的COD、氨氮、浊度是一种行之有效工艺,对COD去除率一般在40~60%,氨氮去除率在90%左右、出水浊度低于5NTU,同时,悬浮式曝气生物滤池对水质的变化具有一定的抗冲击能力。但悬浮式曝气生物滤池对TN的去除率较差,TN去除率低于20%。同时,本文对悬浮式曝气生物滤池的反冲洗周期及强度进行了研究。
为了能够有效地去除景观水体中的氮,本文采用A/O一体式悬浮曝气生物滤池工艺对景观水进行处理试验。实验研究主要包括回流水回流口位置、气水比、水力负荷、温度、回流比及污染物负荷对反应器的影响,反应器的二次启动,反冲洗周期及反冲洗强度的确定,总磷的去除等内容。试验结果表明,该运行方式在保证COD、氨氮有效去除的情况下,可大大提高总氮的去除率,总氮去除率最高可达到60%,同时,与悬浮式曝气生物滤池比较,出水浊度进一步降低。反应器对TP去除率一般在25~45%之间,当投加药剂后,TP去除率可达到80%以上。
通过对A/O一体式悬浮曝气生物滤池内的生物相进行观察发现,曝气头上部生物主要以生物膜形式存在,而在非曝气区内,生物主要以生物絮体形式存在,并含有一定的颗粒污泥。通过显微镜和扫描电镜的观察,发现生物膜主要由微生物及其胞外多聚物所组成,大量的微生物及其胞外多聚物相互连结,形成一个稳定的缠结结构,表面起伏层叠,凸凹伸展,并伴有频繁的孔隙。同时微生物相十分丰富,形成了由细菌、真菌到原生动物和后生动物的复杂的生态体系。
文章对A/O一体式悬浮曝气生物滤池处理景观水的机理进行了研究。由于景观水属于低污染水体,反应器内没有形成严格的缺厌氧区,因此整体上仍处于好氧状态。反应器底部的好氧区为微生物在温和的环境中吸附悬浮物,为去除浊度提供了条件。同时,研究发现,反应器底部发生了好氧反硝化,并伴有短程硝化反硝化的发生。反应器内能够发生好氧反硝化,主要与反应器底部发现的生物絮体及颗粒污泥有关。
为了进一步了解反应器特性,以预测反应器污染物的降解情况,本文对悬浮式曝气生物滤池及A/O一体式悬浮曝气生物滤池的非曝气段建立了反应动力学模型。
本文采用的反应器属于曝气生物滤池及接触氧化两种工艺的新型结合体,本文的研究也是对这种新型结合体,在水处理中应用的一种新的尝试。