磁性生物炭填料BAF处理城市生活污水的试验研究

【摘要】：曝气生物滤池(Biological aerated filter,BAF)集物理过滤与生物接触氧化功能于一体,能够高效澄清净化污水。滤料是BAF工艺的核心,选择一种处理高效、性能优越、成本低且对环境无二次污染的环境友好型生物填料是今后填料的主要发展方向。本研究以农业废弃物果壳制备的生物炭为基础载体,制备了负载重金属废水处理产物的磁性生物炭填料,并进行性能分析。设计制作并组建了曝气生物滤池系统。通过挂膜试验,对比分析普通生物炭填料和磁性生物炭填料的挂膜性能,及相应反应器处理模拟城市生活污水的效果。采用单因素试验和正交试验,探究影响磁性生物炭填料BAF去除污染物效果的各种参数,并确定最佳参数组合;对比分析了普通生物炭填料BAF与磁性生物炭填料BAF去除实际生活污水中污染物的效果,并进行了机理分析。得出的主要结论如下:(1)n(Fe2+)/n(M2+)越高,磁性生物炭填料中铁氧体饱和磁化率越大。磁性生物炭与普通生物炭相比,比表面积相差较小,表明负载磁性铁氧体,对生物炭的比表面积影响不大。(2)挂膜过程中,磁性生物炭填料的挂膜速率大于普通生物炭填料,磁性生物炭填料挂膜成功仅需13天,而普通生物炭填料则需要15天。磁性生物炭填料BAF稳定出水时,对COD、NH4+-N和TP的去除率分别为95.8%、90%和77.6%,均大于普通生物炭填料BAF的92.7%、72.7%和65.8%。(3)单因素试验结果表明,HRT、DO、进水有机负荷及填料填充率对污染物去除效果有较大影响。HRT、DO、进水有机负荷及填料填充率四个因素的正交试验结果表明,组合条件为进水有机负荷450mg/L、HRT10h、DO3mg/L、填料填充率35%时,污染物去除效果最好。(4)通过两种填料曝气生物滤池处理实际生活污水的试验研究,发现磁性生物炭BAF对COD、NH4+-N、TP的去除效果均好于普通生物炭填料BAF,与处理模拟污水试验结果一致;并且磁性生物炭填料BAF抗冲击负荷能力优于普通生物炭填料BAF。(5)生物膜镜检分析表明,磁性生物炭填料和普通生物炭填料均含有大量的细菌类微生物与原后生动物,但前者微生物数量明显多于后者;通过对两种生物膜填料上微生物的脱氢酶活性分析表明,在一定范围内铁氧体磁性可提高微生物的脱氢酶活性。随着填料上铁氧体饱和磁化率的增加,生物膜的脱氢酶活性并没有明显增加。本文采用农业废弃物果壳制作的生物炭作为基本载体,制备曝气生物滤池用磁性生物炭填料,不仅可以有效解决农业废弃物乱堆乱放的问题,进行资源化利用,同时制备过程有效处理了重金属废水;磁性生物炭填料,能够有效在填料周围形成弱磁场而无需添加外磁场,可以提高微生物的新陈代谢能力,加快污染物质降解速率;此外,磁性生物炭填料废弃后,经简单处理,就可以二次利用。因此,本研究具有重要的意义,研究成果将产生较大的实际应用价值。 【关键词】：磁性生物炭填料 曝气生物滤池 城市生活污水 饱和磁化率 脱氢酶活性
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 国内城市污水处理现状11
• 1.2 城市污水处理技术11-13
• 1.2.1 活性污泥法12
• 1.2.2 生物膜法12-13
• 1.3 曝气生物滤池13-14
• 1.4 曝气生物滤池填料的研究现状14-16
• 1.5 生物炭16-17
• 1.6 微生物磁效应17-20
• 1.6.1 微生物磁效应原理17-18
• 1.6.2 废水处理中微生物磁效应的应用18-20
• 1.7 研究目的及意义20
• 1.8 研究内容及技术路线20-24
• 1.8.1 研究内容20-21
• 1.8.2 技术路线21-24
• 第二章 试验材料及方法24-31
• 2.1 试验装置24-25
• 2.2 试验分析项目、方法及设备25-26
• 2.3 试验药品26
• 2.4 试验用水26-27
• 2.5 磁性生物炭填料的制备27-31
• 第三章 磁性生物炭填料挂膜试验研究31-38
• 3.1 挂膜试验方法及试验条件31-32
• 3.1.1 试验方法31-32
• 3.1.2 试验条件32
• 3.2 结果分析32-37
• 3.2.1 填料表面生物膜量随启动时间的变化32-33
• 3.2.2 BAF出水水质随启动过程的变化情况33-37
• 3.3 小结37-38
• 第四章 磁性生物炭填料BAF处理模拟废水试验研究38-62
• 4.1 磁性生物炭填料BAF处理污水的单因素试验研究38-56
• 4.1.1 铁氧体磁性对污水处理效果的影响39-41
• 4.1.2 进水COD对污水处理效果的影响41-44
• 4.1.3 HRT对污水处理效果的影响44-47
• 4.1.4 DO对污水处理效果的影响47-50
• 4.1.5 填料填充率对污水处理效果的影响50-53
• 4.1.6 进水p H值对污水处理效果的影响53-56
• 4.2 正交试验56-61
• 4.2.1 试验设计56-57
• 4.2.2 试验结果分析57-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 磁性生物炭填料BAF处理实际污水研究62-67
• 5.1 实际城市生活污水水质特征62
• 5.2 试验方法62
• 5.3 结果分析62-65
• 5.3.1 不同填料曝气生物滤池对实际污水中COD的去除62-63
• 5.3.2 不同填料曝气生物滤池对实际污水中NH4+-N的去除63-64
• 5.3.3 不同填料曝气生物滤池对实际污水中TP的去除64-65
• 5.4 经济性分析65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 机理分析67-73
• 6.1 生物膜镜检分析67-69
• 6.1.1 采样67
• 6.1.2 镜检分析67-69
• 6.2 脱氢酶活性分析69-72
• 6.2.1 测定脱氢酶活性的意义69-70
• 6.2.2 脱氢酶活性（DHA）的测定原理70
• 6.2.3 脱氢酶活性标准曲线的绘制70-71
• 6.2.4 磁性生物炭与普通生物炭填料生物膜脱氢酶活性分析71-72
• 6.2.5 磁性与脱氢酶活性的关系72
• 6.3 本章小结72-73
• 第七章 结论与展望73-75
• 7.1 结论73-74
• 7.2 创新点74
• 7.3 展望74-75
• 参考文献75-83
• 致谢83-84
• 硕士期间发表的论文及其他科研成果84

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