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水资源是人类生存不可缺少的物质基础。随着经济的快速发展,人民生活水平的提高,水资源危机日益显露,并严重制约着社会的可持续发展。污水厂是市政水处理的最后一环,它的升级改造关系到最终出水的水质指标,并直接影响着服务区域内的生态环境。
污水厂的升级改造一方面是对原有工艺进行优化,另一方面是直接增加深度处理工艺。生物滤池集生物降解和物理截留作用于一体,它具有出水水质好,占地面积小,运行灵活,抗冲击能力强等优点,尤其适合CODcr浓度低的污水厂二级出水,是良好的深度处理工艺。
试验采用北京市高碑店污水处理厂的二级出水,根据不同时期水厂二级出水的水质特点,围绕生物滤池,分别采用单级曝气生物滤池(BAF)、臭氧(O3)+BAF、碳源+缺氧生物滤池的组合方式,并对其可行性和处理效果进行评价和比较,确定最佳的运行参数。
单级BAF对水力负荷变化有较强的抗冲击能力。滤速在1m/h-3m/h变化时,处理效果均较好。BAF对底物浓度负荷也有很强的抗冲击能力,当进水CODcr浓度在21.06mg/L-55.13mg/L范围内变化时,平均去除率接近40%,出水CODcr浓度保持在20mg/L左右。当进水NH4-N浓度的变化范围为0.2mg/L-5mg/L时,出水NH4-N平均浓度基本保持在0.3mg/L左右。
单独臭氧对于二级出水中的CODcr去除效率很低,最高去除率仅为24.12%,出水为34.15mg/L,无法达到地表四类水体要求,但对色度和UV254的去除效果则较好。当臭氧投加浓度为10mg/L,接触时间为15min的时候,最为经济有效,此时的CODcr去除率为19.12%,UV254去除率为40%,出水色度在10倍以内,SUVA降低了44%,TOC/UV254(可生化性)提高了1.59倍。臭氧(O3)+BAF组合工艺在高水力负荷(4m/h)情况下,当进水CODcr浓度为37.7mg/L时,出水达到22.62mg/L,去除率较单独BAF提高了1.3倍。
缺氧滤池以乙酸钠作为外加碳源时,随着投加浓度的增加,TN去除效果逐步提高。当进水混合液CODcr浓度达到95.0 mg/L以上时,TN去除率在93%以上。由于二级出水中DO较高,碳源首先用于DO的消耗,当进水混合液CODcr平均浓度达到57.7mg/L的时候,DO降到0.8m/L左右,反硝化现象才逐渐明显。碳源投加不足时会导致亚硝酸盐的积累,特别是当进水混合液CODcr浓度为81.1mg/L时,亚硝酸盐积累最高,达到6.0mg/L。以工业用纯度为58%-60%的乙酸钠价格(2900元/吨)计算投加成本,如果出水TN浓度达到地表四类水体(<1.5mg/L)要求,则每吨水的成本为0.23元。
针对二级出水的水质特点,生物滤池可以灵活的运行,出水完全满足地表四类水体水质标准,对于北京市高碑店污水厂的升级改造是合理而有效的。