CN102086058A - 用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料及预处理方法 - Google Patents

用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料及预处理方法 Download PDF

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丁磊
吴超
张新喜
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Abstract

本发明提供一种用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料及预处理方法，属于水处理技术领域。所发明具体内容如下：(1)将成熟丝瓜去皮、去籽，剪掉两端较细部分，将剩余部分剪成厚度2cm左右的柱状丝瓜络，用高强度玻璃纤维丝将其系牢并串联在一起，将其固定在反应器中作填料使用；(2)将接种污泥泵入反应器中与丝瓜络填料充分接触，采用连续进水、连续出水、持续曝气的方式对丝瓜络上的微生物进行培养、驯化后，用蠕动泵将微污染源水泵入反应器，反应器底部曝气装置持续曝气，软性丝瓜络填料上的微生物将水中有机物和氨氮氧化去除。本发明具有挂膜速度快、挂膜量多、生物膜与载体结合紧密膜以及无需反冲洗的优点。

Description

用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料及预处理方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，具体涉及用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料及预处理方法。
背景技术：
我国工业化的迅速发展，城市化规模的不断扩大以及污废水处理的滞后，导致水源水水质逐渐恶化，源水受污染的程度越来越严重，尤其溶解性有机物增多、NH4 +-N浓度过高等问题特别突出。溶解性有机物的增加，会使后续氯消毒过程中产生大量致畸、致癌、致突变的消毒副产物。氨氮的存在会使水体产生富营养化现象。而现有的常规给水处理混凝-沉淀-过滤-消毒工艺几乎对溶解性有机物及氨氮没有任何处理效果。因此，利用微生物的作用，在传统工艺的基础上对水源水进行生物预处理，降低水中的有机物和氨氮是当前供水企业的理想选择。
目前微污染生物预处理工艺主要有生物滤池、生物流化床、生物活性炭、生物转盘以及生物接触氧化法。从目前国内外进行的研究和工程实践的总结可以看出，生物预处理大多采用生物膜方法。而填料是生物膜预处理工艺的核心之一，它的性能对预处理工艺过程的效率、能耗、稳定性以及可靠性均有直接影响。填料的材料，要求比表面积大、空隙率大、水力阻力小、强度大、化学和生物稳定性好。
目前微污染水源水常采用的填料主要是球型以及其它形状的硬质填料，如粘土烧结成的陶粒和聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、环氧玻璃钢等，它们的共同缺点就在于挂膜速度、挂膜量以及膜的紧密度上存在不足、运行过程中经常堵塞、反冲洗频繁，能量浪费高。而以丝瓜络为原料的软性丝瓜填料具有比表面积大，空隙率大，亲水性较好，有利于微生物固着等优点，在挂膜速度、挂膜量上有较明显的优势。另外，软性丝瓜络填料获取方便，原材料价格便宜，制作简易，水力阻力小并且易生物降解，废弃的填料基本不产生二次污染，因此是一种优良的生物膜载体。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料及预处理方法。
本发明所提供的用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料是通过以下具体步骤制备的：
(1)选用成熟且表皮风干的丝瓜，去皮、去籽后得到柱状丝瓜络，去除两端较细不规则的部分，将剩余部分剪成厚度为2cm的多个柱状丝瓜络；
(2)用高强度玻璃纤维丝将上述制作的多个柱状丝瓜络系牢固并串联在一起，各柱状丝瓜络之间用厚度1cm的小皮管隔开以保持柱状丝瓜络之间距离，得到串联丝瓜络填料；
(3)依据生物反应器的尺寸，将一串或多串上述制得的串联丝瓜络填料放入生物反应器中，填料上下两端分别固定在反应器两端的不锈钢钢丝网上。
本发明所提供的丝瓜络填料用于微污染水源水生物预处理方法具体步骤如下：
(1)丝瓜络填料挂膜培养、驯化：
将市政污水厂好氧活性污泥和微污染水源水混合后通过蠕动泵2泵入反应器8中，利用反应器8底部的曝气装置，闷曝12小时，使污泥与丝瓜络填料充分接触，起到接种微生物的作用，然后将污泥水从底部排泥孔全部排掉，重复该过程三次，完成接种，接种完成后采用连续进水、连续出水以及持续曝气的方式对丝瓜络上的微生物进行驯化，驯化过程中逐步减少污泥的投加量，最后逐渐达到利用微污染源水进水来驯化，系统运行8～10天，在丝瓜络填料上长出黄褐色且透明生物膜，镜检发现生物膜结构紧密，微生物的种类很多，同时可获得较为稳定的出水COD和氨氮去除率时表示挂膜成功；
(2)反应器正常运行：
挂膜驯化完成后，通过蠕动泵2将微污染源水泵入生物反应器8底部进水口，经进水孔板连续进入反应器8，同时，利用反应器8底部曝气装置持续曝气，丝瓜络填料上的微生物将微污染水源水中的有机物和氨氮氧化去除，完成本发明的预处理。
该发明与微污染水源目前使用的生物预处理技术相比具有如下优势：
(1)挂膜速度快，生物反应器启动时间缩短。
(2)丝瓜络填料比表面积大、亲水性强，挂膜量明显比常用硬质填料多，且结合紧密。
(3)丝瓜络上微生物量较多，对可溶性有机物及氨氮的去除效果有明显提高。
(4)由于水源水中含有一定的悬浮颗粒，利用硬质填料时经常发生堵塞，需频繁反冲洗，故需消耗大量能源，而该丝瓜络填料在运行过程中不会发生堵塞，不需反冲洗，可节省大量能耗，符合国家节能减排的大政方针。
(5)该丝瓜络填料来源广泛，价格低廉，易于制作，其废弃物可完全生物降解，基本不产生二次污染。
附图说明：
图为本发明微污染水源水生物预处理装置示意图。
图中：1-进水装置，2-蠕动泵，3-进水管，4-进水孔板，5-不锈钢钢丝网，6-丝瓜络填料，7-小皮管，8-反应器，9-高强度玻璃纤维丝，10-空气压缩机，11-曝气管，12-曝气滤头，13-出水口，14-排泥孔，15-阀门，16-排气孔。
具体实施方式：
一、丝瓜络填料的制备
(1)选用成熟且表皮风干的丝瓜，去皮、去籽后得到柱状天然丝瓜络，剪掉两端较细不规则的部分，将剩余部分剪成厚度2cm左右的柱状丝瓜络，丝瓜络直径约为4.0～4.5cm。
(2)用高强度玻璃纤维丝将(1)所制作得的柱状丝瓜络40个系牢固并串联在一起，各柱状丝瓜络之间用1cm厚的小皮管隔开以保持填料之间距离。
(3)将(2)所制得的串联丝瓜络1串放入内直径为5.0cm，高为1.50m的圆柱形生物反应器内，上下端分别固定在反应器两端的不锈钢钢丝网上。
二、丝瓜络填料用于微污染水源水生物预处理
(1)将市政污水厂好氧活性污泥和微污染水源水按体积比1∶5混合后通过蠕动泵泵入反应器中，利用反应器底部的曝气装置，闷曝12小时，溶解氧浓度控制在2～4mg/L，使污泥与丝瓜络载体充分接触，起到接种微生物的作用，然后将污泥水从底部排泥孔全部排掉，重复三次，完成接种过程。
(2)接种完成后采用连续进水、连续出水以及持续曝气的方式对丝瓜络上的微生物进行驯化，溶解氧浓度保持在2mg/L左右，驯化过程中逐步减少污泥的投加量，最后逐渐达到利用微污染源水进水来驯化，系统运行8～10天左右，在丝瓜络上长出黄褐色且透明生物膜，镜检发现生物膜结构紧密，微生物的种类很多，同时可获得较为稳定的出水COD和氨氮，其去除率分别达到35％和70％以上时表明挂膜成功。
(3)挂膜成功后，通过蠕动泵将微污染源水泵入生物反应器底部进水口，流量保持在1L/h，经进水孔板连续进入反应器，同时，利用反应器底部的曝气装置持续曝气，溶解氧浓度保持在2mg/L左右，丝瓜络填料上的微生物将微污染水源水中的有机物和氨氮氧化去除，完成本发明的预处理。
实验用微污染源水取自某湖泊，原水有机物及氨氮浓度分别为6.20～7.80mg/L和2.76～4.12mg/L。经过当年3月～8月6个月的试验，该丝瓜络生物预处理系统运行稳定，处理效果良好。在3月～5月气温稍低时(温度在13～22℃)，出水COD及氨氮浓度分别为3.58～4.38mg/L和0.30～0.62mg/L；在6月～8月气温较高时(温度在25～38℃)，出水COD及氨氮浓度分别为2.62～4.16mg/L和0～0.12mg/L。两种情况下的出水水质均满足水源水质的要求。

Claims (2)

1.用于微污染水源水生物预处理的丝瓜络填料，其特征在于所述丝瓜络填料是通过以下具体步骤制备的：
(1)选用成熟且表皮风干的丝瓜，去皮、去籽后得到柱状丝瓜络，去除两端较细不规则的部分，将剩余部分剪成厚度为2cm的多个柱状丝瓜络；
(2)用高强度玻璃纤维丝将上述制作的多个柱状丝瓜络系牢固并串联在一起，各柱状丝瓜络之间用厚度1cm的小皮管隔开以保持柱状丝瓜络之间距离，得到串联丝瓜络填料；
(3)依据生物反应器的尺寸，将一串或多串上述制得的串联丝瓜络填料放入生物反应器中，所述串联丝瓜络填料的上下两端分别固定在反应器两端的不锈钢钢丝网上。
2.权利要求1所述的丝瓜络填料用于微污染水源水生物预处理方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)丝瓜络填料挂膜培养、驯化：
将市政污水厂好氧活性污泥和微污染水源水混合后通过蠕动泵泵入反应器中，利用反应器底部的曝气装置，闷曝12小时，使污泥与丝瓜络填料充分接触，起到接种微生物的作用，然后将污泥水从底部排泥孔全部排掉，重复该过程三次，完成接种，接种完成后采用连续进水、连续出水以及持续曝气的方式对丝瓜络上的微生物进行驯化，驯化过程中逐步减少污泥的投加量，最后逐渐达到利用微污染源水进水来驯化，系统运行8～10天，在丝瓜络填料上长出黄褐色且透明生物膜，镜检发现生物膜结构紧密，微生物的种类很多，同时可获得较为稳定的出水COD和氨氮去除率时表示挂膜成功；
(2)反应器正常运行：
挂膜驯化完成后，通过蠕动泵将微污染源水泵入生物反应器底部进水口，经进水孔板连续进入反应器，同时，利用反应器底部曝气装置持续曝气，丝瓜络填料上的微生物将微污染水源水中的有机物和氨氮氧化去除，完成本发明的预处理。
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