低浓度臭氧—生物活性炭对污水深度处理试验研究

【摘要】： 本研究采用臭氧—生物活性炭(O_3—BAC)工艺在西安市北石桥污水净化中心进行了以污水再生回用为目的的城市污水深度处理中试试验。试验以二沉池出水为原水，臭氧投量1.0～1.5mg／L，接触时间16min，原水经臭氧氧化反应后，导入生物活性炭滤柱。活性炭层高度为1.6m，滤速为3～6m／h。 工艺具有良好的深度处理效果：色度去除率为92.3％，浊度去除率为80.5％；反映有机物总量的指标UV_(254)、TOC、COD_(Cr)的去除率分别为78.5％，47.0％和64.0％；滤后水无异味，浊度小于0.6NTU,色度在4c.u.以下，TOC与COD_(Cr)分别在4.9mg／L和8mg／L左右。水质优良，可满足各种回用要求。 在低浓度臭氧化条件下，臭氧的除色效果显著，但不能有效去除有机物，主要是将大分子有机物转化为小分子有机物，并大幅度提高水中有机物的生化降解性。臭氧化前后有机物分子量测定结果和UV／TOC比值的变化充分证明了这一效果。 BAC可以进一步有效去除水的色度、浊度及水中有机物；同时对NH_3—N有较高的去除(平均去除率为53％)，但去除效果受原水NH_3—N浓度影响较大；有机物NH_3—N的去除主要在BAC上层40cm内完成。 BAC各层的生物量测定结果表明，生物量沿炭层深度呈递减关系，在生物膜成熟期，炭柱上层的生物量可以达315.9nmol Lipid-P/g活性炭；而最下层仅为35.9nmol Lipid-P/g活性炭。上层充足的溶解氧和底物供应为生物膜成长提供了有利条件。活性炭柱上层10cm生物量随时间呈S型趋势增长，其增长过程与悬浮微生物的增长过程相似，主要经历适应期、对数增长期、稳定期等阶段。 通过生化反应动力学分析建立了BAC去除有机物的三段拟一级反应动力学模型。由于生物量沿炭层深度递减，一级反应速率常数也沿炭层深度相应递减 【关键词】：污水回用 污水再生 臭氧 生物活性炭 动力学模型
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X703
【目录】：

• 1 概述9-20
• 1.1 污水回用现状9-12
• 1.1.1 国外污水回用现状及发展水平10-11
• 1.1.2 我国污水回用的发展状况11-12
• 1.1.3 西北干旱缺水地区污水资源化的前景12
• 1.2 污水回用新技术12-14
• 1.3 臭氧-生物活性炭(O_3-BAC)技术概况14-18
• 1.3.1 臭氧氧化技术概述14-15
• 1.3.2 臭氧生物活性炭联用技术发展现状15-16
• 1.3.3 生物膜的固定化方法16-18
• 1.4 本课题的研究概要18-19
• 1.4.1 课题来源及研究目的18
• 1.4.2 主要研究内容18-19
• 参考文献19-20
• 2 试验内容及方法20-29
• 2.1 试验方案20-22
• 2.1.1 试验的基本介绍20-21
• 2.1.2 试验设备21-22
• 2.1.3 试验工艺参数的确定22
• 2.2 试验测定项目及其方法22-28
• 2.2.1 臭氧进气浓度[O_3]_(in)22-23
• 2.2.2 臭年残余浓度[O_3]_(Re)23-24
• 2.2.3 常规水质分析24-26
• 2.2.4 生物量的脂磷法测定26-28
• 2.2.5 生物膜TOC测定28
• 2.2.6 生物相的监测28
• 参考文献28-29
• 3 臭氧对水中污染物的氧化特性分析29-39
• 3.1 臭氧对水中污染物的作用机理29-31
• 3.1.1 臭氧的氧化特性29-30
• 3.1.2 臭氧在水溶液中的反应途径30-31
• 3.1.3 臭氧对二级处理水的氧化特征31
• 3.2 臭氧对水中污染物的处理效果31-37
• 3.2.1 常规水质分析结果32
• 3.2.2 感官性指标32-34
• 3.2.3 有机综合指标34-36
• 3.2.4 臭氧化前后分子量分布的变化36
• 3.2.5 臭氧对NH_3-N的去除效果36-37
• 3.3 小结37-38
• 参考文献38-39
• 4 臭氧一生物活性炭处理功效及机理39-51
• 4.1 生物活性炭(BAC)机理的分析39-40
• 4.2 生物活性炭的处理效果40-49
• 4.2.1 常规水质分析结果40-41
• 4.2.2 BAC除浊与水头损失变化41-43
• 4.2.3 色度的去除效果43
• 4.2.4 NH_3-N的去除效果43-45
• 4.2.5 有机综合指标45-47
• 4.2.6 重金属的去除效果47-48
• 4.2.7 细菌的去除效果48
• 4.2.8 其它指标的去除效果48
• 4.2.9 BAC前后分子量分布的变化48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 参考文献50-51
• 5 生物活性炭中生物量的分析51-58
• 5.1 数据分析51-53
• 5.1.1 沿炭层深度生物量的分布51-52
• 5.1.2 生物量随时间的增长趋势52-53
• 5.1.3 生物相的监测53
• 5.2 生物膜的增长动力学研究53-57
• 5.2.1 生物膜增长速率方程53-54
• 5.2.2 生物膜增长的描述54-56
• 5.2.3 μ_(max)、X_(max)的估算56
• 5.2.4 影响生物量增长及空间分布的主要因素56-57
• 5.3 本章小结57
• 参考文献57-58
• 6 BAC去除水中有机物动力学模型的建立58-63
• 6.1 模型的建立58-61
• 6.1.1 活塞流反应器58-59
• 6.1.2 动力学方程的建立59-60
• 6.1.3 一级反应速率常数K值的讨论60-61
• 6.2 动力学模型中还应考虑的问题61-62
• 6.3 小结62
• 参考文献62-63
• 7 结论与建议63-66
• 7.1 研究结论63-65
• 7.1.1 工艺的去除效果63-64
• 7.1.2 活性炭柱上生物膜的增长及分布64-65
• 7.2 后续试验的一些建议65
• 7.3 臭氧生物活性炭在污水深度处理中的应用前景65-66
• 致谢66

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