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中新天津生态城是中国和新加坡两国在天津滨海新区的合作项目。中新天津生态城的建设显示出中新两国应对全球气候变化、加强环境保护、节约资源和能源、构建和谐社会的决心,将作为中国其他城市及世界各国应对气候变化,实行可持续发展的样板。此外,还能扩展和深化中新两国的合作关系,为两国领导人、政府官员和投资者的进一步合作交流提供平台。
目前中新生态城的建设与发展严重受到污染问题的制约。其中,汉沽污水库于1976年建成,正式接收污水。污水库长期接受和储存汉沽生活污水以及氯碱化工生产污水,由于工业污水组成主要为难降解物质,导致污水库水体长期严重污染,库区水体为劣5类。主要污染因子为化学需氧量和氨氮,检出的有毒有害物质主要为甲基汞和六六六,生化需氧量未测出,水体丧失自净能力。污水库表层底质中汞与甲基汞严重超标。生态城环境本底长期污染,严重影响区域内环境安全与人体健康,必须对存量污染进行彻底治理,才能有效保障生态城的建设与发展,完成中新两国的合作协议。针对中新天津生态城某典型污水库污水毒性大、难降解的特点,本研究采用微电解和改进浮动链曝气联合工艺对其进行处理。
在改良微电解工艺预处理实验中,通过正交实验考察了各因素对出水效果的影响,得出最佳控制参数为:进水pH为2,铁屑体积为25ml,铁碳体积比为V(Fe)/V(C)为2,搅拌机转速200rpm,HRT1.5h。在此条件下,COD去除率达到64.6%,氨氮和铅都得到了一定的去除,B/C比由处理前的0.013提高到0.609,且低D0和低pH值有利于强化微电解反应,提高处理效果,为后续接生化处理工艺奠定了坚实的基础。
在改进浮动链曝气工艺中,CODcr和NH4+-N去除率受污泥回流速率、污泥浓度(MLSS)和水力停留时间(HRT)三种因素影响。当污泥回流速率为38mL/min、MLSS为4088mg/L、HRT为8h时,CODcr和NH4+-N去除率最高,分别为78.9%和62.6%。同时,污泥镜检显示大量原生动物和后生动物存在活性污泥和生物膜载体中。在该污水库污水处理中,污水色度主要通过微电解去除,而CODcr和NH4+-N主要通过改进浮动链曝气工艺得以去除。
以改进浮动链曝气工艺出水的常规指标和生态毒性指标为考察对象,对该工艺处理天津某污水库存量混合化工污水的污泥回流速率(R)、水力停留时间(HRT)和混合液污泥浓度(MLSS)3个控制参数进行试验;并对生物工艺前期的微电解预处理工艺在最优运行工况下的生态毒性效应进行考察。
在实验中采用COD作为常规指标,小麦根伸长IC50和发芽率IC50作为生态毒性指标。结果表明:小麦根伸长毒性指标的最优工艺条件为:R=27mL/min,HRT=8h,MLSS=2823mg/L;小麦发芽率毒性指标的最优工艺条件为:R=27mL/min,HRT=4h,MLSS=2823mg/L;而常规指标的最优工艺条件为:R=38mL/min,HRT=Sh,MLSS=4088mg/L。分析表明,造成去除两类指标的最优运行条件不同的主要因为可能是污水中存在具有一定生态毒性的物质和经工艺处理后毒性增强的有机物。