新型纖維掛膜填料污水處理研究.pdf

1、隨著最嚴(yán)格水資源管理制度的實施，全國范圍內(nèi)，節(jié)水減排和水生態(tài)環(huán)境修復(fù)任務(wù)更加艱巨，污水處理廠提標(biāo)改造勢在必行。研究開發(fā)新型污水處理材料、工藝、技術(shù)以及強化現(xiàn)有工藝的處理能力形勢迫切。生物膜法污水處理技術(shù)在治理點源污染和面源污染的實際應(yīng)用中獲得了普遍認(rèn)可，對掛膜填料的改進(jìn)研究受到了廣泛關(guān)注。聚丙烯腈基的活性碳纖維(PAN-ACF)和活性碳纖維氈(PAN-ACFF)具有比表面積高、生物親和性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)異性能，作為生物膜法掛膜填料的

2、相關(guān)研究倍受期待。
　　 1.以PAN-ACF填料為生物膜載體，對模擬生活污水和化工廢水進(jìn)行了小試實驗。PAN-ACF用量為40 g，比表面積為1200 m2·g-1。(1)在模擬生活污水小試實驗中，考察了水力停留時間(HRT)和回流比(R）對COD、NH4+-N、TN去除率的影響。首先測試了HRT為16、12、8、4、2h時的污染物去除率，當(dāng)HRT為8h時的去除率最高;設(shè)定HRT為8h，調(diào)節(jié)R為1∶2、1∶1、2∶1、4∶1，

3、COD、NH4+-N、TN去除率在R為1∶1時達(dá)到最大值，分別為94.8％、98.0％、62.2％，填料貢獻(xiàn)力為1.99(gCOD·d-1)·g-1、0.20(gNH4+-N·d-1)·g-1、0.12(gTN·d-1)·g-1。測試了HRT為8h、R為1∶1時4種濃度下填料生物膜抗有機負(fù)荷沖擊能力，當(dāng)進(jìn)水COD濃度為1478.3～1652.4 mg·L-1時，填料貢獻(xiàn)力最大，為6.43(g·d-1)·g-1。(2)在化工廢水小試實驗中

4、，進(jìn)水COD為1900±50 mg·L-1，BOD/COD為0.3，考察了DO和HRT對COD去除率的影響，HRT分別為20、15、10、5h，DO分別為3.0、4.0、5.0、6.0 mg·L-1。結(jié)果表明，當(dāng)13 h＜HRT＜19 h、5.0 mg·L-1＜ DO＜6.0 mg·L-1時，COD去除率高于75％;當(dāng)進(jìn)水COD為1851.3～1947.3 mg·L-1，HRT為15h、DO為6.0 mg·L-1時，COD去除率最高，平

5、均為75.3％，單位質(zhì)量填料貢獻(xiàn)力為6.1(gCOD·d-1)·g-1。
　　 小試實驗還發(fā)現(xiàn)，PAN-ACF負(fù)載生物膜的生物相非常豐富;PAN-ACF表面含有大量的親水、親脂活性官能團，有利于提高生物親和性;填料負(fù)載生物量大，掛膜后質(zhì)量增加了6倍多;填料干燥后仍可重復(fù)使用，使用壽命長。
　　 2.以PAN-ACFF和超細(xì)丙綸、滌綸纖維為原材料，制作了外夾層包裹內(nèi)芯的復(fù)合填料(CFF)。以CFF為生物膜載體，對生活污水進(jìn)

6、行了中試實驗。(1)制作了“環(huán)狀毛圈+超細(xì)纖維網(wǎng)布+PAN-ACFF內(nèi)芯”的纖維絲復(fù)合填料，比表面積為1450±100 m2·g-1，填料束干重為70 g·m-1。(2)將活性污泥法與生物膜法進(jìn)行了整合，制作了“初沉池+預(yù)缺氧池+厭氧池+缺氧池1+缺氧池2+好氧池+二沉池”的改進(jìn)型UCT反應(yīng)器(MUCT)，總有效體積0.54 m3，體積比V預(yù)缺氧池∶V厭氧池∶V缺氧池∶V好氧池=1∶1∶2∶5。設(shè)置了“好氧池到第二缺氧池”(R1)“二沉

7、池到第一缺氧池”(R2）、“第一缺氧池到預(yù)缺氧池”(R3）三套回流系統(tǒng)。缺氧池、厭氧池MLSS為2.5±0.5 g·L-1，好氧池MLSS為1.5±0.5 g·L-1。反應(yīng)池放置了CFF填料，總質(zhì)量為3.36 kg，填料束投放數(shù)量為T預(yù)缺氧池∶T厭氧池∶T缺氧池∶T好氧池為2∶2∶4∶16。(3)考察了進(jìn)出水污染物濃度。設(shè)定了三種工況:HRT為12、8、6h，分段進(jìn)水比為1∶9、2∶8、3∶7，R1為200％、300％、400％，R2=

8、R3為20％、40％、60％，厭氧池、缺氧池、好氧池、二沉池的污泥停留時間(SRT)分別為6、10、10、7d。在工況3時，COD、NH4+-N和TP去除效果最好，進(jìn)水日負(fù)荷分別為1384.8±80.4、113.3±8.9、25.1±2.5 g·d-1，去除率分別為93.2±0.8％、87.4±2.1％和90.2±3.7％。出水的COD濃度達(dá)到了GB18918-2002一級B標(biāo)準(zhǔn)，NH4+-N接近一級B標(biāo)準(zhǔn)，TP達(dá)到了二級標(biāo)準(zhǔn)。填料貢獻(xiàn)

9、力為384.2±23.5(gCOD·d-1)·kg-1、29.5±2.6(gNH4+-N·d-1)·kg-1和6.8±0.9(gTP·d-1)·kg-1。(4)考察了MUCT生物膜反應(yīng)器中含氮化合物濃度變化規(guī)律。三種工況下，NO3--N和NO2--N進(jìn)水濃度低，出水濃度高，在工況1時累積率最高，在工況3時累積率最低。三種工況中NH4+-N的凈去除百分比分別為31.4％、52.7％、78.0％。
　　 中試實驗認(rèn)為，MUCT生物膜

10、反應(yīng)器對污染物有較好的去除能力，在常溫下實現(xiàn)了NO2--N的高累積率;CFF不需定期反沖洗，在清水中漂洗、浸泡后可重復(fù)使用。
　　 3.以CFF為生態(tài)基對生活社區(qū)納污人工湖進(jìn)行了水生態(tài)功能修復(fù)工程實驗。初步形成了“纖維絲復(fù)合填料+人工曝氣+EM菌劑”的生態(tài)基技術(shù)，人工湖的水質(zhì)在較短時間內(nèi)由GB3838-2002劣五類提升為五類。
　　 總之，論文嘗試性的制作了活性碳纖維填料和纖維絲復(fù)合填料，并以其作為微生物掛膜載體分別進(jìn)