生物墙处理重金属、氨氮、COD、BOD和SS技术
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生物墙处理重金属、氨氮、COD、BOD和SS技术
1 前言
生物墙概念:由生物填料组成的可过水的幕墙构成,生物填料上附着丰富、高效的好氧、乏氧、厌氧微生物,通过其强大的降解、吸附、过滤能力,高效去除COD、BOD、SS、氨氮、磷等污染物,使水质得到彻底净化。
生物墙技术是运用生物方法工程化地对湖泊等地表水体营造高效降解清除污染物的构筑物,它具有截污、治污一体化的特殊作用,呈长条“墙”形分布在湖泊等水体中,故称作“生物墙方法”。
2 人工湿地的净化机理
人工湿地对废水的处理综合了物理、化学和生物的三种作用。湿地系统成熟后,填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜。废水流经生物膜时,大量的SS被填料和植物根系阻挡截留,有机污染物则通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地系统中因植物根系对氧的传递释放,使其周围的环境中依次出现好氧、缺氧、厌氧状态,而且还可以通过硝化、反硝化作用将其除去,最后湿地系统更换填 料或收割栽种植物将污染物最终除去。
3 生物墙的治污原理
3.1 生物吸附作用
“汇澄生物墙”表面附着的大量微生物经过—系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附,这些作用包括络合、鳌合、离子交换、吸附等。这些微生物从溶液中分离金属离子的机理是胞外富集和沉淀、细胞表面吸附和络合、胞内富集。
3.2 生物絮凝作用
“汇澄生物墙”表面的生物膜产生大量的生物絮凝剂,将重金属充分絮集。生物絮凝剂一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成,分子中的氨基和羟基等多种官能团,能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。 根据目前研究,生物絮凝剂可与Cu2+, Hg2+, Ag+, Au2+等重金属离子形成稳定鳌合物而沉淀下来。
4 生物墙的治污作用
4.1 去除有机物
生物墙具有巨大的活性生物接触表面,并且有大量的微生物附着。生物墙表面生物膜在与污水的接触过程中,通过对有机营养物的吸附、生物氧化等环节,对水体中的溶解性有机物进行降解。有机物一部分被微生物分解和转化,最终形成各种代谢产物(C02, H20、矿化物等),并为微生物的生长和代谢提供能量;另一部分被微生物同化,形成新的微生物组分。生物膜及矿化物在生物墙表面不断积累和脱落,为水底微生物、水生植物对水体的进一步生物净化提供条件,最终高效去除水体中的有机物。由于生物墙微生物系统的高效性和完整性,对有机物的降解更充分,污泥产量少。
4.2 去除氨氮
“汇澄生物墙”具有高比表面积的三维结构,其中包括大量的纤维和疏松的孔隙,特殊的生物填料和高度发达的微生物在表层形成的微A/0环境,为硝化、反硝化作用的细菌群落繁殖以及藻类生长创造适宜的条件。污水中的氮主要以有机氮和氨氮的形式存在,在生物墙高效微生物的作用下,有机氮很容易转化为氨氮。在好氧条件下,氨氮通过硝化细菌的作用转化为亚硝态氮的N02和硝态氮的N03,接着,在厌氧条件下,no2-和No3-通过反硝化菌的作用转化为氮气逸到大气中;同时,还有一部分氮被“汇澄生物墙”上的藻类吸收,而藻类又会被底栖动物及鱼类食用,从而达到高效去除氮的目的。
4.3 去除磷
在生物墙水生态系统中,水体中磷可通过两条途径去除。一方面磷被细菌、藻类和水生植物吸收,细菌和藻类又被底栖动物或鱼类所摄食,最后鱼类的捕捞将磷从水中去除;另一方面,生物墙上的微生物洳高效聚磷菌过量摄取水体中的磷并将其同化为自身结构或转化为稳定的矿化组织,随着生物膜的剥落沉积在底泥中,通过底泥的清除把磷彻底从水中去除。
4.4 去除悬浮物
生物墙可以起到水力阻碍的作用,在布水器的协同作用下,使得生物墙一方面能够营造平缓的水力环境;另一方面大大增加与水体的有效接触,增加颗粒物与生物膜的接触机会。水中的悬浮固体在与生物墙碰撞的过程中动能迅速下降,促使其充分沉降;同时由于生物墙表面的生物絮凝作用,使部分悬浮固体被吸附和携带并最终随 生物膜脱落降至水底。这些固形物沉降至水底又可以成为微生物的附着载体。
5 生物墙实际应用
以富裕晨鸣纸业有限责任公司废水深度处理的人工复合湿地为例。富裕晨鸣纸业有限责任公司晾黑龙江造纸广)是全国34个大型制浆造纸企业之原属省工业厅直属国有企业。厂址位于齐齐哈尔市富裕县城西,西临嫩江。于1968年由轻工部投资建设,1976年投产,经过四次较大规模的技术改造,年浆纸综合生产能力提高到8万t,主要产品为精制牛皮纸系列等十二个品种。
工厂现有完整的主生产设施和辅助生产设施:造纸机8台;170m3蒸煮锅3座;产气量65t/h 锅炉1台;35t/h锅炉3台;1台3000kw及2台6000kw发电机组,年发电量10000 x 104kW • h以上;75t和100t碱回收炉各一座,年回收碱2.5x 104t;40000t/d污水二级生化处理厂一座;2004年富裕晨鸣纸业有限责任公司已建成处理量40000t/d的生化二级污水处理厂并投入运行。该污水处理厂的运行,目前虽能达到造纸废水排放标准,但根据国家2008年颁发的《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008要求,现有处理设施出水在2011年7月1日难以达到新的排放要求御《制浆造纸工业水污染物排放标准》;B3544-2008表2要求。但通过“生物墙人工复合湿地”对污处理站的水进行进一步处理后,其出水满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》 GB3544-2008。
6 结论
在采用复合型人工湿地中采用生物墙技术。对不同浓度的污染物均有着较好的去除效率。当入水浓度在70-400mg/L之间变动时,湿地的COD、SS去除率均在60%以上,NH3-N、TP的去除率在55%以上。当入水污染物浓度增加时,湿地的处理效率会有一定幅度的下降,当控制入水COD在100-150mg/L之间时,出水各项指标可以达到《国家污水综合排放标准》中的一级B标准以上。
人工湿地中生物墙技术对污水的处理过程,是物理、化学及生物作用共同作用的结果。基质、植物、微生物是人工湿地发挥净化作用的三个主要因素。在污水通过人工湿地的过程中,基质的吸附、过滤,植物的吸收、固定、转化、代谢及湿地微生物的分解、利用、异化等过程综合作用,互相关联影响着最终的净化效果。
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