论文摘要
随着社会的发展,生态住宅成为住宅建设的发展趋势和潮流。水是生态住宅小区的基础,水资源的有效循环利用在生态小区规划设计中占据着十分重要的地位,水资源的“开源”是实现小区资源利用的首要环节。污水回用是实现生态住宅小区污水资源化的重要方式。而BAF(曝气生物滤池)工艺是适合我国国情的简易、高效、低耗的污水处理及回用新技术。本文就对A/O一体式BAF处理小区生活污水进行了试验研究,以确定A/O一体式BAF作为一项污水回用技术应用于生态住宅小区的水环境系统中的可行性。本文通过试验研究及理论分析,确定了A/O一体式BAF运行的最佳参数,包括气水比和水力负荷:并对A/O一体式BAF沿程生化特性、影响其处理效能的因素,包括温度、pH值、污染物容积负荷、不同曝气位置及反冲洗等进行试验及分析;同时进行了化学强化与生物协同除磷、前置反硝化试验及生物膜活性的研究。A/O一体式BAF试验装置滤料采用火山岩。装置的启动采用接种挂膜的方式,大约经过18天左右的时间即可挂膜成功,COD、氨氮去除率分别稳定在75%、90%以上。长期运行结果表明A/O一体式BAF对生活污水的COD及氨氮具有良好的去除效果。COD平均去除率可达到78.14%。氨氮平均去除率达89.75%。通过试验确定A/O一体式BAF运行的最佳参数:气水比为18:1、水力负荷为0.5m~3/(m~2·h)。通过对A/O一体式BAF沿程生化特性的分析可知,微生物菌种在滤料高度范围内具有一定的空间分布特征,降解有机物的异养菌由于世代周期短,繁殖快而位于滤池下部,故COD主要在滤池高度400mm以下去除;完成硝化作用的好氧自养菌由于在与异养菌的竞争中处于劣势,而分布于滤池的中上部,故硝化反应主要发生在滤池400～1700mm区域内。SS基本被截留在滤池下部800mm内。温度和pH值也因滤池内不同部位发生的不同反应而随之变化。通过对无机氮化合物的沿程分析,确定滤池发生了同步硝化反硝化反应。A/O一体式BAF处理效能的影响因素有温度、pH值、污染物容积负荷、不同曝气位置及反冲洗等。其中温度对COD的降解有影响,随着温度的升高,COD去除率逐渐增高。在对pH值的影响分析中发现,随着pH值的升高,COD去除率随之降低;氨氮去除率随之略有降低。在对污染物容积负荷对BAF处理效能的影响分析中发现COD负荷在0.5～3.5kg/m~3·d时,BAF均具有较高的COD去除率。随着COD容积负荷的升高,COD去除率有轻微的下降趋势。曝气生物滤池的氨氮去除率随COD容积负荷的增大呈下降趋势,但当COD容积负荷在0.5～3.0kg/m~3·d时,氨氮去除率基本在70%以上。当氨氮负荷在0.15～0.30kg/m~3·d时,曝气生物滤池仍具有较高的氨氮去除率。但氨氮去除率随氨氮容积负荷的增加而略有下降。由于试验生物除磷效果较差,故采用化学强化与生物协同除磷。除磷药剂选择PAC,其最佳投药量为30mg/L。通过前置反硝化试验分析,确定若对本试验装置出水进行回流,回流比宜采用200%。整个滤池内发生了同步硝化反硝化反应,且反硝化反应主要发生于微观厌氧环境。通过对BAF生物膜活性的研究可知,在非曝气区生物量较少,但活性较高:有机物浓度较高的曝气段生物量丰富,活性也较高;出水口附近生物量较少,且活性较低。通过镜检可知沿水流方向生物膜中的优势种群显示出明显的推流特征。通过本文明确了BAF对氨氮的去除原理,并进一步确定了反硝化反应主要发生于微观厌氧环境;通过对滤池出水水质检测,各项水质指标均达到《城市杂用水水质标准》,确定了A/O一体式BAF可作为一项污水处理及回用工艺应用于生态住宅小区水环境系统中。