湖泊蓝藻浆藻水分离废水处理技术

1、湖泊蓝藻浆藻水分离废水处理技术水体富营养化及其导致的蓝藻水华是目前我国众多湖泊和水库面临的重要环境问题队 大量蓝藻漂浮于水面，随风漂移到岸边，腐烂后污染水质，散发嗅味，污染周边环境。为了 缓解蓝藻水华对水环境的影响，将蓝藻浆打捞出湖泊，再通过混凝沉淀或气浮）进行藻水分 离，上清废水排入湖泊，浓缩后的藻泥经脱水后处置利用。若打捞的蓝藻浆已经开始腐烂， 藻细胞内的藻液将释放到水中，藻水分离后的废水中将会含有大量有机污染物（蛋白质、多 糖、腐殖酸等）P1、总氮、总磷以及藻毒素等，直接排入水体将对水环境造成较大的污染， 威胁供水安全。为了处理藻水分禽废水，本文建立了一套AO曝气生物滤池+紫外催化氧化+

2、物化沉淀 工艺，去除废水中的有机物、氮、磷以及藻毒素等，并优化了工艺参数。一、实验部分1.1水样准备从无锡太湖梅梁湖取蓝藻浆，经过一段时间的自然腐烂，投加PAC和PAM进行混凝沉 淀，取上层清液备用。废水的COD为250mg/L，TN、TP和藻毒素的质量浓度分别为400mg/L、 2.58mg/L 和 1.69 /L。1.2实验装置工艺流程包括AO曝气生物滤池、紫外催化氧化及物化沉淀。实验装置由厌氧生物过滤 柱、好氧生物过滤柱、紫外催化氧化装置、进水泵、回流泵及空气泵组成，如图1所示。厌氧生物过滤柱用有机玻璃制作，内径9cm，高度120cm。柱内填充陶粒，粒径35_, 填充高度60cm。厌氧生

3、物过滤柱用有机玻璃制作，内径9cm，高度295cm。柱内填充陶粒， 粒径35mm，填充高度180cm。柱内填料底部设置微孔曝气头。紫外催化氧化装置用有机玻璃制作，长度55cm，直径15cm，内部装有套有石英管的紫 外灯管，紫外灯管的功率为30W，配备型号为12WZ-8扬程为10m的全自动增压泵。进水泵及回流泵用型号为BT100-1J的恒流蠕动泵。空气栗用型号为LP-40、最大水深 为2.8m的充氧气泵。1.3实验方法实验的进水流量为2L/h，厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，柱内溶解氧浓度控制 在23mg/L，用HC1和NaHC03调节水样pH为7.07.5。好氧生物过滤柱水力停留时间为

4、5.73h， 柱内溶解氧浓度控制在0.5mg/L以下，pH控制在7.08.0。硝化液回流比为100%200%。待 装置稳定运行后，测定装置对COD、TN等主要污染物的去除效果。取AO曝气生物滤池的出水充满紫外催化氧化装置，启动循环泵，光照射T时间后放 出水样，摇匀测定藻毒素浓度。改变光照射时间分别为0.17、0.5、l、2、5min，重复上述 实验。用六联搅拌器进行混凝沉淀除磷实验，取AO曝气生物滤池出水1000mL六份分别加入 六个烧杯中，分别投加PAC为10、20、40、60、80、100mg/L，启动六联搅拌器，300r/min 搅拌lmin，50r/min搅拌15min，然后静置沉淀3

5、0min。沉淀后取上清液经0.45滤膜过滤后 测定TP含量。1.4测试指标及分析方法主要测试指标包括COD、TN、TP及藻毒素浓度。其中COD分析采用重铬酸钾法;TN 分析采用过硫酸钾氧化-紫外分光光度法;TP分析采用钼酸铵分光光度法。上述各项指标分析 方法均参照水和废水监测分析方法藻毒素浓度采用美国Beacon公司生产的96孔检测试剂盒在450nm波长下读板检测1.5系统的挂膜与启动从扬州某污水处理厂取活性污泥进行生物滤料的接种将活性污泥倒入装有陶粒填料 的过滤柱中，静置23d，然后将活性污泥排出。向好氧和厌氧生物过滤柱内注入生活污水， 同时向厌氧生物过滤内投加140mL质量浓度为300mg

6、/L的硝酸钾。好氧生物过滤柱曝气， 保持溶解氧质量浓度为3mg/L以上，厌氧柱投加硫代硫酸钠控制溶解氧小于0.5mg/L。每天 放空过滤柱并重新充入生活污水。取好氧生物过滤柱水样测定COD，取厌氧生物过滤柱水 样测定TN。过滤柱对COD、TN的去除效果见图2、图3。由图2可知，反应器中的生物膜 适应良好，生活污水COD易被降解，从进水的200mg/L左右下降到50mg/L以下，去除率 基本稳定在85%左右，半个月后柱内填料逐渐变黄，滤料表面出现生物絮体。由图3可知， 反硝化菌生长适应良好，投加的硝酸盐易被去除，从进水的90mg/L左右下降至40mg/L左 右，TN去除率基本稳定在42%左右，半

7、个月后柱内填料逐渐变黑，滤料表面出现生物絮体。 综上所述，判断挂膜成功。时间/d围3挂瞠阶段TN去除效果二、结果与讨论2.1 COD去除效果AO曝气生物滤池在进水流量为2L/h,厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，好氧生 物过滤柱水力停留时间为5.73h，硝化液回流比为100%的工况下稳定运行时，AO曝气生物 滤池对COD的去除效果如图4所示。由图4可知(026d)，随着运行时间的延长，反应器 中的生物膜逐渐适应藻水分离废水，出水COD趋于稳定，当进水COD在250mg/L左右时， 出水COD在4650mg/L左右，去除率达到80%左右。因需要补充碳源进行脱氮，将进水的 COD提升至200

8、0mg/L左右(2746d)，从图4中还可以看出，出水COD依旧在4650mg/L 左右，出水水质达到城镇污水排放一级A标准。图4废水处理阶段COD去除效果2.2 TN去除效果曝气生物滤池在进水流量为2L/h，厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，好氧生物过滤柱水力停留时间为5.73h,硝化液回流比为100%的工况下稳定运行时，AO曝气生物滤池 对TN的去除效果如图5前26天所示。当进水的TN质量浓度为400mg/L左右时，出水TN 的质量浓度为300mg/L左右，去除率只有25%左右，未达到预计的去除效果。其原因是废 水中的碳源远远不能满足脱氮要求为了提高TN的去除效果，投加无水乙酸钠提高

9、C/N比至 8左右，让反硝化菌有充足的碳源进行反硝化；除此之外，将回流比由1:1提升至1:2,从 而提高反硝化的效率。调节上述参数后，脱氮效果有明显提高，如图5的后17天所示，出 水TN质量浓度下降至200mg/L左右，TN去除率达到50%左右。后续将会尝试物理化学的 方法进一步脱氮使得出水TN达到相应的排放标准。Q I1- JJI-111*f |00510 J5 20 2530 35 40 45时间，d图5 废水处理盼段丁H去除效果100 F4()0造水TN_-O-出状丁N一 52.3藻毒素去除效果经AO曝气生物滤池处理后，出水藻毒素浓度为1.58pg/L左右，说明AO生物作用对藻 毒素的降

10、解去除效果较差。取出水在0.17、0.5、1、2、5min5个光照时间下，藻毒素质量 浓度下降至 1.26、0.98、0.84、0.64、0.37 u g/L，去除率分别为 20.25%、37.97%、46.83%、 59.49%、76.58%，结果见图 6。2,0254光照时IHj/min图6藩毒素去除效果藻毒素在本质上属于有机物的一种，紫外灯的催化氧化会激发产生单线态的氮，单线态 的氮具有强氧化性，能够将藻毒素中的环状结构打开引发链式反应。为了进一步探明紫外光催化氧化时间与藻毒素降解速率之间的关系，本实验对上述数据 进行分析拟合得到一条降解曲线，如图7所示。藻毒素在前1min内快速被降解，

11、去除率约 为50%左右，降解的速度约为0.74ug/(Lmin)o随着时间的推移，降解速率逐渐下降并趋于 稳定，最终出水藻毒素浓度趋于稳定。由此可见紫外灯光对藻毒素具有降解作用，且随着光 照时间的增长，藻毒素降解速率逐渐降低并趋于稳定。由此得出结论，紫外催化最佳氧化时 间为5min左右。0.2 I.|J-J-一品J-123+56时间fmin圈7藩毒素降解拟合曲绣2.4 TP去除效果水中的磷大多以游离态磷酸根离子的形式存在，在金属盐的混凝沉淀作用下得到有效去 除。经AO曝气生物滤池处理后，出水TP质量浓度为2.38mg/L左右。根据投加量和配置药 剂的浓度，通过计算得到化学除磷的投加系数B (采

12、用金属元素的投加量与进水中磷元素的 物质的量比)与反应后TP质量浓度的关系图如图7所示，随着投加系数的增加，TP质量浓 度不断降低，当投加系数卢约为3时，去除效率最高，当B达到8以后，TP的去除率趋于 稳定，出水浓度稳定在0.39mg/L左右，去除率达到80%左右。4000 LX _Lii ilii Li II j il_a_2*_J0 I23456789投加系数甘UM1SO1.5 1- Z图8忌硝去除效果三、结论1）采用AO曝气生物滤池+紫外催化氧化+物化沉淀工艺处理藻水分离废水，废水经AO 曝气生物滤池后可以有效去除COD、TN等，再通过紫外催化氧化去除废水中的藻毒素，最 后通过物化沉淀去除TP。2）在厌氧生物过滤柱水力停留时间为1.91h，好氧生物过滤柱水力停留时间为5.73h，回 流比为200%，紫外催化氧化时间为5min，PAC投加量为100mg/L的工况下，平均进水 COD=250mg/L、p（TN）=400mg/L、p（TP）=2.58mg/L、p（藻毒素）=1.69ug/L 的去除率能分别达 到 81.17