化学生物絮凝工艺的反应机理探究|在发酵液中絮凝机理

　　一、引言　　近年来对絮凝反应机理的研究对象集中在单一组分的化学胶体体系上，而且主要是通过观察絮体结构、颗粒物数目、结构、密度和混凝剂凝聚形态之间的相互关系来进行分析。随着生活的复杂多变，城市污水水质变得复杂，现阶段缺乏合适的监测和分析手段，导致缺乏对污水化学强化一级反应过程的更加深入、细致的研究。大部分的解决办法集中在药剂种类和投加量的优化上。
　　应该在传统的化学强化一级工艺的基础上引进合适的方式方法。化学生物絮凝工艺就是这样一种污水强化一级处理新工艺，它是在传统去污方法基础上。通过增设污泥回流和改变反应搅拌方式来去除污染物。这种方式也存在一定的困难，因为增设的污泥回流无法观察到化学生物絮凝反应池内单个的絮体。他的反应机理究竟如何。本研究试图通过对比分析化学生物絮凝工艺进出水中的Zeta电位、颗粒物粒度分布和溶解性有机物的分子质量分级等初步揭示化学生物絮凝工艺的絮凝反应机理。
　　二、化学生物絮凝工艺试验装置及方法
　　（一）试验装置
　　本研究设置了包括絮凝反应区、贮泥区、斜板沉淀区。生物变速过滤区、污泥回流缝等几部分组成的一体式试验装置（如下图1）。
　　从上图1装置可以看出，污水厂的沉砂池出水进入系统后，依次流经生物絮凝吸附段和生物膜过滤段等环节，逐一得到净化。
　　（二）试验方法
　　本实验主要是借助现实中的城市污水处理厂（实验条件如表1），考察生物絮凝吸附在低溶解氧浓度下的除污效能，同时也考察DO=0.2 mg/L时流量对处理效果的影响。
　　（三）试验结果与分析
　　溶解氧浓度对除污效果的影响不同DO浓度下对污染物的去除情况（如图2：实验去污规律图）。总的来说，实验结果概括如下：
　　（一）增高DO浓度对SS、COD、NH3-N、TP去除效果的改善作用不明显相：
　　（二）生物絮凝段在Q=1.0 m3/d、DO=0.1 m g/L-0.5 mg/L时对SS、COD的去除效果较好。
　　（三）溶解氧浓度低不利于硝化反应的进行，在进水有机负荷较低的情况下排泥也较少，因而对氮、磷的去除效果较差。
　　三、化学生物絮凝工艺的絮凝反应机理简述
　　（一）去污机理
　　生物絮凝吸附强化一级处理去除有机物及悬浮物的机理包括：细菌吸收溶解性物质并将其转化为细胞质和贮存物质，在细胞内有一部分溶解性物质被降解（提供能量），使细菌得以增殖；通过胞外酶对污染物进行水解而产生自然絮凝剂使胶体和悬浮物脱稳并聚集在污泥絮体上，使之与细菌的荚膜和粘液层面结合而形成紧密的污泥絮体，对水中的悬浮物、胶体颗粒和溶解性物质进行网捕、过滤、吸附和吸收。对有机物及悬浮物的去除机理试验中，流量与进水负荷和水力停留时间密切相关，成为影响污染物去除率的重要因素。
　　（二）除磷机理
　　测定结果显示，污水中的颗粒性磷能通过污泥的絮凝吸附和沉淀作用被去除。物理截留作用对磷的去除贡献率为35%左右。根据活性污泥化学组成的经验式，其含磷量约为自身质量的2.26%，由此计算不同流量下污泥细胞同化作用对磷的去除贡献率较大。除以上物理截留作用和细胞同化作用除磷外。还存在其他方式的除磷作用，其中主要是聚磷菌对磷的过量吸收作用。此外，在微氧曝气的条件下通过生物絮凝吸附沉淀，有机物较易去除，在进水有机负荷较低的情况下因排泥较少，使得对磷的去除率难以大幅度提高。而试图通过增加曝气量和溶解氧浓度来提高对氨氮的去除率则意义不大；相反，即使保持较低的溶解氧水平，也完全可以通过延长水力停留时间和絮凝区的污泥龄来引导和强化SND，从而简化了生物脱氮技术和降低了投资。
　　（三）脱氦机理
　　按照传统的硝化反硝化脱氮机理，只有当DO>0.5m g/L时才能很好地进行硝化作用，否则硝化作用会受到抑制。试验中泥龄、进水NH3-N浓度以及碳源和絮凝反应区曝气量不同对硝化作用影响不同。当将出水的NH 3-N平均浓度下降后，去除率提升，脱氮效果显著，这主要是由于生物絮凝反应区发生了同步硝化反硝化（SND）所致：微生物絮体外表面的溶解氧浓度较高，优势微生物为氨化菌及硝化菌：由于氧传递阻力的增加和外部好氧菌对溶解氧的消耗，在絮体内部形成了缺氧环境，从而使反硝化菌占优。SND所呈现出的最大特征是好氧阶段对总氮具有良好的去除效果。在生产规模的生物反应器中，完全均匀的混合状态并不存在，而菌胶团内部存在着溶解氧梯度已被广泛认同，使得实现SND的缺氧，厌氧环境可在菌胶团内部形成。由于生物化学作用产生的SND更具实际意义，它能使异养硝化和好氧反硝化同时进行，从而实现低浓度碳源下的高效脱氮。
　　参考文献：
　　[1]林程保，李翔，钱宗琴.生物絮凝吸附组合工艺在污水处理中的应用[J].山西建筑，2009年2月
　　[2]朱红萍.生物絮凝吸附强化处理工艺在城市污水处理中的应用[J].四川建材.2007年第6期

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