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Bioresource Technology 189 (2015) 44–52
改进的BAF系统配置协同脱氮
和化学磷沉淀：污染物去除和堵塞发展的检查
Hongjie Wang a, Wengyi Dong a, Ting Li b, Tongzhou Liu a,uArr;
a哈尔滨工业大学深圳研究生院，深圳市水资源利用与环境污染控制重点实验室，深圳518055
b华南空间科学技术研究院，深圳518100
强 调
●BAG系统中的协同预脱氮和化学沉淀。Using Fe2 as the dosed precipitant can significantly enhance P removal.
●加入唯一的Fe2 会对BAF中的NH4-N，不溶性COD和SS去除产生不利影响
●Fe2 PAM和NaHCO3的联合投加具有良好的COD，N和P去除效果。
●这些化学品的混合剂量导致BAF反洗的频率降低。
文章信息
文章历史： 关键词
2015年1月30日收到 BAF
2015年3月26日收到修订后的表格 前置反硝化阳离子
2015年3月27日接受 化学磷沉淀
2015年3月30日在线提供 亚铁 堵塞发展
摘 要
BAF系统在预脱氮阶段配置同步化学磷沉淀的性能通过使用连续运行的装置来处理实际的生活污水。通过监测BAF色谱柱中的COD，氮和磷的去除以及液压压头的发展情况，评估了不使用化学药剂，仅加入Fe2 以及在预脱氮罐中加入Fe2 ，PAM和NaHCO3组合的效果。尽管单独使用Fe2 会显着增强除磷效果，但是它会通过水解消耗碱性，并在预脱氮罐中形成较小尺寸的污泥池，从而导致BAF中的NH -N，不溶性COD和SS去除。定量加入Fe，PAM和NaHCO3可增强污泥的絮凝以形成较大的流体并补偿碱度消耗。它在COD，氮和磷的去除方面表现出良好的性能，并且通过减缓BAF过滤层中的堵塞发展而导致BAF反洗的频率降低。
简 介
- 生物曝气过滤器（BAF）过程在最近二十年中得到了广泛的研究和应用，因为它在同一反应器中实现固体，有机物质和营养物
去除的优势，较高的污染物负荷和减少的空间需求（Gonzaacute;lez-Martiacute;nez 2010; Bai等，2011; Abu Hasan等，2012; Li等，2013）。 然而，由于传统BAF曝气，通过生物方式去除总氮很难在单独的BAF色谱柱中实现。 因此提出了纳入前或后硝化阶
段的改性BAF系统（Ryu et al。，2008; Lim and Fox，2011）其中硝化来自曝气的BAF塔引入负责去除硝酸盐的缺氧前或后
硝化阶段。 此外，由于缺乏交替的厌氧和好氧条件，BAF不能增强生物除磷（Lee等，2005），化学沉淀磷的预处理步骤通常用于BAF植物（Rogalla等 。，1990; Clark等，1997）。 虽然增强型化学预处理步骤可以减少BAF流入中的总磷，但同时也会导致大量有机物的去除（Rogalla等，1990）。 化学预处理步骤中同时去除有机物可能导致后续生物脱氮过程中碳源短缺，从而导致脱氮效率降低（Makinia等，2012），特别是当用相对较弱的生活废水进行处理时 低C / N比。 为了补偿碳源的损失，脱氮过程中外部碳源的添加通常是必需的，因此运营成本增加。为解决C / N比较低的废水中磷，氮去除碳源不足的问题，提出了综合化学磷沉淀和脱氮（通过异养或自养途径）（Wang et al。，2006，2015）。尽管如此，以前的研究并未充分解决流体中悬浮固体（SS）的预处理问题，但这对于BAF的成功运行至关重要。因为BAF中固
- 体的去除主要是通过过滤来实现的，而且BAF中的SS通常要求低于100 mg / L（Canler and Perret，1994）。为了经济有效地2016）满足脱硝，磷预处理和利用有机物质作为脱氮碳源的需求，以及去除装入BAF的进水中的SS，这是一个在预脱氮过程中同时进行2016）化学沉淀的过程是在作者以前的研究中提出的（Wang et al。，2014）。在实验室实验中研究了Fe3 或Fe2 在脱硝/絮凝池中2016）对脱氮，沉淀磷和SS去除的影响的性能。研究表明，使用Fe2 作为计量预处理剂比增加脱氮负荷率时不使用化学剂或Fe3 具2016）有更好的控制剩余磷的效果，并且改善了污泥的沉降性然而，在整个BAF系统中配置这种提议的协同预脱氮和化学磷沉淀过程的影响尚未被研究。在BAF系统中使用时，有些问题可能会影响整体治疗效果。首先，预脱氮罐中加入的Fe2 水解会消耗废水中的碱性，从而降低pH值，进而影响BAF中的氨氧化。其次，由于加入Fe2 后形成紧凑型和较小尺寸的污泥絮体，预脱氮效果中较高的SS含量（Wang等，2014）可能增加SS装填到BAF柱，并导致容易堵塞过滤层，从而导致更频繁的反洗。为了全面考察整个BAF系统的整体性能，该系统采用了提议的协同预氮化和化学磷沉淀工艺，并为工程改造工作提供了进一步的信息，一项使用持续运行的BAF装置处理实际生活污水的实验室研究被执行了。在预脱氮罐中进行不同的化学剂量给料条件，即不添加化学品，添加唯一的Fe 2 ，并加入化学品组合。在不同的化学添加剂条件下监测和比较污染物（包
括COD，氮和磷）的去除以及对BAF过滤器堵塞的影响，以研究将协同预氮化和化学磷沉淀过程纳入BAF系统。
方 法
1.1系统设置
本研究采用连续运行的BAF装置配置协同预脱硫和化学磷沉淀。 其原理图如图1所示。该BAF系统由三个主要操作单元组成，
即预脱氮罐，中间沉淀罐和BAF柱。 三台机组的有效容积分别为28,84和35升。 他们各自的水力停留时间（HRT）约为1,3和
1.25小时。 如图1所示，流入的废水被泵入预脱氮罐并与再循环的硝化BAF脱水剂混合。 预脱气罐中的混合液流入沉淀池进
行固液分离之后，沉淀池中的上清液以上流方式泵入BAF塔。 BAF出水和沉淀污泥的部分被再循环到预脱气池，其回收率分别
为2Q和0.5Q。BAF柱是总高度为4.5米，内径为13.4厘米的有机玻璃圆柱体。 BAF色谱柱中过滤层的高度为2.5 m。采用球形
发泡聚苯乙烯作为过滤材料，其直径，比重和比表面积分别为3-5 mm，40 kg / m3和1050 m2 / m3。为了连续监测过滤层中
不同高度的水头损失，在过滤层底部0,0.25,0.75,1.25,1.75和2.25米处安装了六个静水压力探头。六个取样口配置在离过滤
层底部0.25,0.75,1.25,1.75,2.25和2.75米处，以允许过滤材料和捕集固体。 BAF色谱柱中的氧气通过安装在过滤器底部的
扩散器通过压缩空气供应。 BAF脱水剂中的溶解氧（DO）浓度维持在gt; 5 mg / L。当过滤层底部的水头损失达到1.5米时，开
始反洗操作。反洗循环持续了15分钟，并通过用储存的经处理的废水和压缩空气冲洗过滤器层来完成。实验温度范围为25至
30℃。
2.2废水和化学品
本研究中使用的废水是从校园污水排放中收集的。 其特征如表1所示。实验中使用FeSO4·7H2O（试剂级，Aladdin），PAM（工
业级，广州瑞信化学有限公司）和NaHCO3（试剂级，阿拉丁）作为加药物。 化学品储备溶液通过将化学品溶解在蒸馏水中制
备。
2.3实验操作
所研究的BAF系统的实验分三个阶段进行。 每个阶段持续40天。 在第一阶段，没有化学剂投入预脱氮罐。 在第二阶段，将
FeSO 4·7H 2 O溶液连续添加到预脱盐罐中以达到混合液中Fe的剂量为20mg / L。 在第三阶段，在预脱氮槽中加入FeSO4·7H2O，
PAM和NaHCO3溶液的混合物，混合液中Fe，PAM，碱度剂量分别维持在20mg / L，0.1mg / L， 和100mg CaCO3 / L。
2.2分析方法
根据APHA标准方法（APHA，1998）分析水质参数。 通过滴定法分析COD; NH4-N，NO3-N，NO2-N和总磷（TP）用紫外/可见分
光光度计（UV 2450，Shimadzu）比色法测定。 废水流中的SS分别按照标准方法（APHA，1998）第2540 D节中概述的方法测
定; 并使用pH计测量pH。在每个阶段的第20天，取出预脱氮罐中的混合液样品和沉淀罐中的上清液，并通过激光衍射粒度分
析仪（Malvern Mastersizer 2000）进行粒度分布分析。 每次反洗周期前后，BAF色谱柱过滤材料中的截留固体均定期取样。
每次采样结束后，将新的过滤材料从顶端添加到BAF塔中，以保持过滤层高度为2.5 m。 收集的包埋固体的数量。
Effluent
Influent
1
8
2
M
12
4
7
3
11
5
6
10
9
1.pre-denitrification tank; 2. mixer; 3.chemical dosing pump; 4. sedimentation tank.;
5 sludge recycle pump;6.BAF influent pump; 7BAF ; 8. internal recycle pump;
9. air compressor; 10. air flow meter; 11. backwash pump.
Fig. 1. The schematic diagram of a BAF system configuring synergistic pre-denitrification and chemical phosphorus precipitation.
Table 1
The characteristics of raw wastewater used in the study.
|
Parameters |
Concentration |
Parameters |
Concentration |
|
COD |
112–280 mg/L |
Total nitrogen |
28.0–51.4 mg/L |
|
Total phosphorous |
2.43–5.57 mg/L |
Suspended solids |
85–199 mg/L |
|
Soluble phosphorou 全文共16142字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[10859]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word |
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