多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝對二級生化尾水的深度凈化效能探究一、引言1.1研究背景與意義水是人類生存和發(fā)展不可或缺的重要資源，然而，隨著全球人口的增長、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加速，水資源短缺和水污染問題日益嚴(yán)峻，已經(jīng)成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。據(jù)聯(lián)合國教科文組織發(fā)布的《2022年聯(lián)合國世界水發(fā)展報告》指出，全球有2/5的人口缺少生活用水，近40億人在一年中至少有一個月面臨嚴(yán)重缺水，21億人被迫飲用污染水，80%的污水未經(jīng)處理就直接排放，自1990年以來全球最具破壞性的1000起自然災(zāi)害中有90%與水有關(guān)。在我國，水資源分布不均，人均水資源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平，且水污染問題也十分突出，進(jìn)一步加劇了水資源的供需矛盾。生化處理作為目前處理生活污水和工業(yè)廢水最常見的方法之一，一般的二級生化處理工藝能夠?qū)⒒瘜W(xué)需氧量（COD）和總懸浮物（TSS）等水質(zhì)參數(shù)處理到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)。然而，在實(shí)際運(yùn)行過程中，二級生化處理工藝常常無法完全滿足污水處理的嚴(yán)格要求，尤其是在雨水天氣和節(jié)假日等峰值排放期間，處理效果會受到顯著影響。此時，二級生化尾水中往往仍含有一定量的有機(jī)物、氨氮、懸浮物以及其他污染物，如果直接排放，不僅會對受納水體造成污染，破壞生態(tài)環(huán)境，還會浪費(fèi)大量的水資源。例如，污水處理廠尾水排放量巨大，回用率低，回用潛力巨大。我國污水處理廠每年產(chǎn)生的近百億噸尾水的回用率僅為10%，而美國、日本等發(fā)達(dá)國家污水回用率已經(jīng)相當(dāng)高，以色列的污水回用程度可以達(dá)到生活污水的100%和城市污水的72%。為了實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，減少水污染，對二級生化尾水進(jìn)行深度處理并回用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。深度處理后的二級生化尾水可以作為工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、城市景觀用水等，從而緩解水資源短缺的壓力，降低對新鮮水資源的依賴，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。同時，這也有助于減少污水排放對環(huán)境的負(fù)面影響，保護(hù)生態(tài)平衡，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。多級A/O生物濾池和微絮凝過濾是兩種常用的廢水處理工藝，它們各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢。多級A/O生物濾池通過微生物的代謝作用，能夠有效地去除水中的有機(jī)物和氨氮，具有處理效率高、占地面積小、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。微絮凝過濾則是通過投加絮凝劑，使水中的微小顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成較大的絮體，然后通過過濾去除，能夠有效去除水中的懸浮物、濁度以及部分有機(jī)物和磷等污染物。將這兩種工藝組合應(yīng)用于二級生化尾水處理，有望充分發(fā)揮它們的協(xié)同作用，進(jìn)一步提高尾水的處理效果，實(shí)現(xiàn)對二級生化尾水的高效深度處理。目前，雖然有一些關(guān)于多級A/O生物濾池和微絮凝過濾組合工藝處理二級生化尾水的研究報道，但該領(lǐng)域仍存在諸多有待深入探究的問題。例如，不同工藝參數(shù)對組合工藝處理效果的影響規(guī)律尚未完全明確，組合工藝的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性還需要進(jìn)一步驗證，如何優(yōu)化組合工藝以實(shí)現(xiàn)最佳的處理效果和經(jīng)濟(jì)效益等。因此，開展多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝處理二級生化尾水的實(shí)驗研究具有重要的理論和實(shí)際意義。本研究通過搭建實(shí)驗裝置，系統(tǒng)地考察多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝對二級生化尾水的處理效果，深入研究不同工藝參數(shù)對處理效果的影響，旨在為該組合工藝的實(shí)際工程應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，推動二級生化尾水深度處理技術(shù)的發(fā)展，提高污水處理效率，減少廢水排放，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，對環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時，本研究也將為生化處理領(lǐng)域的相關(guān)理論研究提供實(shí)驗依據(jù)和新思路，豐富和拓展該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究范圍。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1多級A/O生物濾池研究現(xiàn)狀多級A/O生物濾池是在傳統(tǒng)生物濾池基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種高效污水處理工藝，它將厭氧、好氧和缺氧環(huán)境有機(jī)結(jié)合在一個反應(yīng)器內(nèi)，通過微生物的代謝作用實(shí)現(xiàn)對污水中有機(jī)物、氨氮等污染物的去除。該工藝具有處理效率高、占地面積小、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在國內(nèi)外得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在國外，多級A/O生物濾池的研究起步較早，技術(shù)相對成熟。一些發(fā)達(dá)國家如美國、德國、日本等，已經(jīng)將該工藝應(yīng)用于城市污水、工業(yè)廢水以及污水處理廠升級改造等領(lǐng)域，并取得了良好的處理效果。例如，美國的某污水處理廠采用多級A/O生物濾池工藝對二級生化尾水進(jìn)行深度處理，出水水質(zhì)達(dá)到了嚴(yán)格的回用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用；德國的某工業(yè)廢水處理項目中，多級A/O生物濾池對高濃度有機(jī)廢水的COD去除率達(dá)到了90%以上，氨氮去除率也超過了95%，有效解決了工業(yè)廢水污染問題。國內(nèi)對多級A/O生物濾池的研究和應(yīng)用雖然起步相對較晚，但近年來發(fā)展迅速。許多科研機(jī)構(gòu)和高校開展了相關(guān)研究工作，在工藝優(yōu)化、微生物群落結(jié)構(gòu)分析、影響因素研究等方面取得了一系列成果。有研究人員通過對多級A/O生物濾池的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水力停留時間為6-8h、溶解氧控制在2-4mg/L時，對生活污水中COD和氨氮的去除效果最佳。還有學(xué)者運(yùn)用高通量測序技術(shù)對生物濾池內(nèi)的微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，揭示了微生物群落與污染物去除之間的內(nèi)在聯(lián)系，為工藝的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用方面，多級A/O生物濾池已在我國多個城市的污水處理廠得到應(yīng)用，如北京、上海、廣州等地，這些工程實(shí)踐表明，該工藝能夠有效提高污水處理廠的出水水質(zhì)，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。1.2.2微絮凝過濾研究現(xiàn)狀微絮凝過濾是一種將絮凝和過濾相結(jié)合的水處理工藝，它通過投加少量的絮凝劑，使水中的微小顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成較大的絮體，然后通過過濾介質(zhì)攔截去除，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。微絮凝過濾具有工藝流程簡單、占地面積小、處理效率高、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，在飲用水處理、污水深度處理等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。國外對微絮凝過濾的研究和應(yīng)用較為廣泛，尤其是在飲用水處理方面。美國、英國、法國等國家的一些水廠采用微絮凝過濾工藝對原水進(jìn)行處理，有效去除了水中的濁度、懸浮物和部分有機(jī)物，提高了飲用水的質(zhì)量。在污水深度處理方面，國外也開展了相關(guān)研究，如日本的某研究團(tuán)隊采用微絮凝過濾工藝對二級生化尾水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，該工藝對SS的去除率達(dá)到了90%以上，對COD和磷的去除也有一定效果。國內(nèi)對微絮凝過濾的研究也取得了不少成果。研究人員對微絮凝過濾的工藝參數(shù)、絮凝劑種類和投加量、過濾介質(zhì)等進(jìn)行了深入研究，優(yōu)化了工藝條件。研究發(fā)現(xiàn)，聚合氯化鋁（PAC）作為絮凝劑，在投加量為10-15mg/L時，對污水中懸浮物和濁度的去除效果較好；采用纖維球作為過濾介質(zhì)，過濾速度控制在8-10m/h，能夠有效提高過濾效率和出水水質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，微絮凝過濾工藝已在我國部分污水處理廠得到應(yīng)用，與其他工藝組合使用，進(jìn)一步提高了污水的處理效果。1.2.3組合工藝研究現(xiàn)狀將多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合應(yīng)用于二級生化尾水處理，是近年來污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。這種組合工藝能夠充分發(fā)揮兩種工藝的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對二級生化尾水中有機(jī)物、氨氮、懸浮物等污染物的高效去除。在國外，一些研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)開展了相關(guān)研究和工程實(shí)踐。如歐洲的某污水處理廠采用多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝對二級生化尾水進(jìn)行深度處理，處理后的出水水質(zhì)達(dá)到了地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)，可用于城市景觀補(bǔ)水和工業(yè)冷卻用水。國內(nèi)也有不少學(xué)者對該組合工藝進(jìn)行了研究。有研究通過搭建實(shí)驗裝置，考察了多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝對二級生化尾水的處理效果，結(jié)果表明，該組合工藝對COD、NH3-N和SS的去除率分別達(dá)到了95%、98%和95%以上，處理后的出水水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。還有研究探討了不同工藝參數(shù)對組合工藝處理效果的影響，發(fā)現(xiàn)多級A/O生物濾池的水力停留時間和微絮凝過濾階段的絮凝劑投加量對處理效果影響較大，通過優(yōu)化這些參數(shù)，可以進(jìn)一步提高組合工藝的處理效率。1.2.4研究不足與展望盡管多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝在二級生化尾水處理方面取得了一定的研究成果，但目前的研究仍存在一些不足之處。一方面，對于組合工藝中兩種工藝之間的協(xié)同作用機(jī)制尚未完全明確，需要進(jìn)一步深入研究，以更好地發(fā)揮組合工藝的優(yōu)勢；另一方面，現(xiàn)有的研究大多集中在實(shí)驗室規(guī)模，對于該組合工藝在實(shí)際工程中的應(yīng)用案例研究相對較少，缺乏長期運(yùn)行數(shù)據(jù)和工程實(shí)踐經(jīng)驗，導(dǎo)致在工程設(shè)計和運(yùn)行管理方面存在一定的不確定性。此外，對于組合工藝的經(jīng)濟(jì)可行性分析也不夠全面，在實(shí)際應(yīng)用中，需要綜合考慮投資成本、運(yùn)行成本、處理效果等因素，以確定最佳的工藝方案。未來，針對多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝的研究可以從以下幾個方面展開：一是深入研究組合工藝的協(xié)同作用機(jī)制，通過微生物學(xué)、化學(xué)等多學(xué)科交叉的方法，揭示兩種工藝相互影響的內(nèi)在規(guī)律，為工藝的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)；二是加強(qiáng)實(shí)際工程應(yīng)用研究，開展中試和生產(chǎn)性試驗，積累更多的工程實(shí)踐經(jīng)驗，完善工程設(shè)計和運(yùn)行管理規(guī)范；三是綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素，對組合工藝進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)可行性分析和環(huán)境影響評價，為其大規(guī)模推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)；四是結(jié)合智能化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)組合工藝的自動化運(yùn)行和精準(zhǔn)控制，提高運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，降低運(yùn)行成本。通過這些研究，有望進(jìn)一步提高多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝在二級生化尾水處理中的應(yīng)用水平，推動污水處理技術(shù)的發(fā)展。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容1.3.1研究目標(biāo)本研究的主要目標(biāo)是深入探究多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝對二級生化尾水的處理效能，明確該組合工藝在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和優(yōu)勢，具體包括以下幾個方面：評估處理效果：通過實(shí)驗研究，系統(tǒng)地分析組合工藝對二級生化尾水中化學(xué)需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、總懸浮物（TSS）等主要污染物的去除效果，評估其是否能夠滿足相關(guān)的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)和回用要求，為該組合工藝的實(shí)際應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。確定最佳工藝參數(shù)：研究多級A/O生物濾池和微絮凝過濾兩個工藝單元的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，如多級A/O生物濾池的水力停留時間（HRT）、溶解氧（DO）濃度、污泥回流比，微絮凝過濾階段的絮凝劑種類、投加量、反應(yīng)時間等對處理效果的影響規(guī)律，確定最佳的工藝參數(shù)組合，以實(shí)現(xiàn)組合工藝的高效穩(wěn)定運(yùn)行。分析組合工藝的協(xié)同作用：深入剖析多級A/O生物濾池與微絮凝過濾兩種工藝之間的協(xié)同作用機(jī)制，探討它們在去除污染物過程中的相互影響和補(bǔ)充關(guān)系，為進(jìn)一步優(yōu)化組合工藝提供理論依據(jù)。評估經(jīng)濟(jì)可行性：綜合考慮組合工藝的建設(shè)成本、運(yùn)行成本、維護(hù)成本以及處理效果等因素，對其進(jìn)行全面的經(jīng)濟(jì)可行性分析，為實(shí)際工程應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)決策參考，推動該組合工藝在污水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。1.3.2研究內(nèi)容為了實(shí)現(xiàn)上述研究目標(biāo)，本研究將主要開展以下幾個方面的工作：實(shí)驗裝置搭建：設(shè)計并搭建多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝的實(shí)驗裝置，包括進(jìn)水系統(tǒng)、多級A/O生物濾池系統(tǒng)、微絮凝過濾系統(tǒng)和出水系統(tǒng)等部分。確保實(shí)驗裝置能夠穩(wěn)定運(yùn)行，模擬實(shí)際工程中的運(yùn)行條件，為后續(xù)的實(shí)驗研究提供可靠的平臺。其中，多級A/O生物濾池采用模塊化設(shè)計，便于調(diào)整不同的級數(shù)和運(yùn)行參數(shù)；微絮凝過濾系統(tǒng)配備精確的加藥裝置和過濾設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)對絮凝劑投加量和過濾效果的有效控制。多級A/O生物濾池工藝研究：研究多級A/O生物濾池對二級生化尾水的處理效果，考察不同水力停留時間（HRT）、溶解氧（DO）濃度、污泥回流比等工藝參數(shù)對COD、NH3-N和SS等污染物去除率的影響。通過改變這些參數(shù)，分析污染物在生物濾池內(nèi)的去除規(guī)律，確定多級A/O生物濾池的最佳運(yùn)行條件。同時，利用分子生物學(xué)技術(shù)和微生物群落分析方法，研究生物濾池內(nèi)微生物的群落結(jié)構(gòu)和功能，揭示微生物在污染物去除過程中的作用機(jī)制。微絮凝過濾工藝研究：探究微絮凝過濾工藝對多級A/O生物濾池出水的進(jìn)一步處理效果，考察不同絮凝劑種類（如聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等）、投加量、反應(yīng)時間和過濾速度等參數(shù)對出水水質(zhì)的影響。通過對比不同條件下的處理效果，優(yōu)化微絮凝過濾工藝的參數(shù)，提高對懸浮物、濁度以及部分有機(jī)物和磷等污染物的去除效率。此外，研究絮凝劑與污染物之間的相互作用機(jī)理，以及過濾介質(zhì)對污染物的攔截和吸附作用，為微絮凝過濾工藝的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。組合工藝處理效果研究：將多級A/O生物濾池與微絮凝過濾工藝進(jìn)行組合，研究組合工藝對二級生化尾水的整體處理效果?？疾煸诓煌r下，組合工藝對COD、NH3-N、SS、總磷（TP）等污染物的去除能力，評估處理后的出水是否能夠達(dá)到相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。同時，研究組合工藝的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，分析在不同水質(zhì)和水量沖擊下，組合工藝的處理效果變化情況，為實(shí)際工程應(yīng)用提供參考。經(jīng)濟(jì)可行性分析：對多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析，包括設(shè)備投資成本、運(yùn)行成本（如能耗、藥劑消耗、人工成本等）、維護(hù)成本等方面的核算。與傳統(tǒng)的二級生化尾水處理工藝進(jìn)行對比，評估組合工藝在經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢和劣勢，為該組合工藝的推廣應(yīng)用提供經(jīng)濟(jì)決策依據(jù)。此外，考慮到不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和水資源狀況，對組合工藝的經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)行敏感性分析，探討不同因素對成本的影響程度，為實(shí)際工程中的成本控制提供建議。二、實(shí)驗材料與方法2.1實(shí)驗材料本實(shí)驗所用的二級生化尾水取自[具體污水處理廠名稱]，該污水處理廠采用傳統(tǒng)活性污泥法處理城市生活污水和部分工業(yè)廢水。二級生化尾水在進(jìn)入本實(shí)驗裝置前，已經(jīng)過初次沉淀、曝氣生物處理和二次沉淀等常規(guī)二級生化處理工藝。其水質(zhì)特點(diǎn)如下：化學(xué)需氧量（COD）為[X1]-[X2]mg/L，氨氮（NH3-N）為[X3]-[X4]mg/L，總懸浮物（TSS）為[X5]-[X6]mg/L，總磷（TP）為[X7]-[X8]mg/L，pH值在[X9]-[X10]之間。該尾水的水質(zhì)波動較大，受污水廠進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行工況的影響，部分污染物指標(biāo)有時會超出排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步深度處理。多級A/O生物濾池的濾料選用[具體濾料名稱]，該濾料具有比表面積大、孔隙率高、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、價格相對較低等優(yōu)點(diǎn)，能夠為微生物提供良好的附著生長環(huán)境。其主要物理化學(xué)性質(zhì)為：粒徑范圍為[X11]-[X13]mm，堆積密度為[X14]g/cm3，比表面積為[X15]m2/g，孔隙率為[X16]%。在實(shí)際應(yīng)用中，這種濾料能夠有效截留污水中的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)，同時促進(jìn)微生物的生長和代謝，提高生物濾池對污染物的去除能力。例如，在[相關(guān)研究文獻(xiàn)或?qū)嶋H工程案例]中，使用該濾料的生物濾池對COD和氨氮的去除率分別達(dá)到了[具體去除率數(shù)值1]和[具體去除率數(shù)值2]，取得了良好的處理效果。微絮凝過濾工藝中，絮凝劑選用聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。PAC是一種常用的無機(jī)高分子絮凝劑，具有水解速度快、形成的絮體大而密實(shí)、沉降性能好等優(yōu)點(diǎn)，其有效成分氧化鋁（Al2O3）含量為[X17]%，鹽基度為[X18]%。PAM是一種有機(jī)高分子絮凝劑，分為陽離子型、陰離子型和非離子型，本實(shí)驗選用陰離子型PAM，其分子量為[X19]萬，水解度為[X20]%。PAM能夠通過吸附架橋作用，使PAC形成的微小絮體進(jìn)一步聚集長大，提高絮凝效果。在微絮凝過濾過程中，PAC和PAM的協(xié)同使用可以有效去除水中的懸浮物、濁度以及部分有機(jī)物和磷等污染物。在[相關(guān)研究文獻(xiàn)或?qū)嶋H工程案例]中，當(dāng)PAC投加量為[具體投加量數(shù)值1]mg/L，PAM投加量為[具體投加量數(shù)值2]mg/L時，對污水中SS的去除率達(dá)到了[具體去除率數(shù)值3]，濁度去除率達(dá)到了[具體去除率數(shù)值4]，取得了顯著的處理效果。此外，實(shí)驗還使用了石英砂作為微絮凝過濾的過濾介質(zhì)，其粒徑為[X21]-[X22]mm，具有過濾精度高、截污能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，能夠有效攔截絮凝后的絮體，提高出水水質(zhì)。2.2實(shí)驗裝置本實(shí)驗構(gòu)建的多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝實(shí)驗裝置，主要由進(jìn)水系統(tǒng)、多級A/O生物濾池系統(tǒng)、微絮凝過濾系統(tǒng)和出水系統(tǒng)四大部分組成，整體裝置的工藝流程清晰，各系統(tǒng)之間協(xié)同工作，旨在實(shí)現(xiàn)對二級生化尾水的高效處理。進(jìn)水系統(tǒng)主要由水箱、蠕動泵和連接管道組成。水箱采用耐腐蝕的聚乙烯材質(zhì)制成，有效容積為500L，能夠儲存一定量的二級生化尾水，以保證實(shí)驗的連續(xù)運(yùn)行。水箱內(nèi)部設(shè)有攪拌裝置，由電機(jī)驅(qū)動攪拌槳葉，可使尾水在水箱內(nèi)充分混合，避免水質(zhì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，保證進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)的水質(zhì)均勻穩(wěn)定。蠕動泵選用[具體型號]，其流量調(diào)節(jié)范圍為0-5L/h，精度可達(dá)±0.5%，能夠根據(jù)實(shí)驗需求精確控制進(jìn)水流量，確保實(shí)驗條件的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。連接管道采用PVC管，管徑為25mm，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性，可有效防止管道被尾水中的污染物腐蝕，保證進(jìn)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。多級A/O生物濾池系統(tǒng)是整個實(shí)驗裝置的核心部分之一，它由[具體級數(shù)]級A/O生物濾池串聯(lián)而成，每級生物濾池均采用圓柱形結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，便于觀察內(nèi)部的反應(yīng)情況。單級生物濾池的內(nèi)徑為150mm，高度為1500mm，有效容積約為26.5L。生物濾池內(nèi)部自下而上依次填充有承托層、濾料層和清水層。承托層采用粒徑為10-20mm的鵝卵石，厚度為200mm，其主要作用是支撐濾料層，使水流能夠均勻分布，避免濾料層出現(xiàn)塌陷或堵塞現(xiàn)象。濾料層填充前文提到的[具體濾料名稱]，填充高度為1000mm，為微生物的生長和代謝提供了良好的附著載體。清水層高度為300mm，用于收集處理后的水，并通過出水管將其輸送至下一級生物濾池或微絮凝過濾系統(tǒng)。在每級生物濾池的底部設(shè)有曝氣裝置，采用微孔曝氣頭，通過曝氣管與空氣壓縮機(jī)相連，能夠向生物濾池內(nèi)提供充足的氧氣，以滿足好氧微生物的代謝需求?？諝鈮嚎s機(jī)的型號為[具體型號]，出氣量為[X]m3/h，可根據(jù)實(shí)驗需要調(diào)節(jié)曝氣量，從而控制生物濾池內(nèi)的溶解氧濃度。同時，在生物濾池的頂部設(shè)有排氣口，用于排出生物濾池內(nèi)產(chǎn)生的廢氣，保證生物濾池內(nèi)的氣壓穩(wěn)定。為了實(shí)現(xiàn)厭氧環(huán)境，在厭氧段生物濾池的外部包裹有黑色遮光材料，以防止光線進(jìn)入，抑制藻類等光合生物的生長，維持厭氧微生物的生存環(huán)境。此外，在各級生物濾池之間設(shè)置有污泥回流管道，通過污泥回流泵將下一級生物濾池的部分污泥回流至前一級生物濾池的厭氧段，污泥回流泵的型號為[具體型號]，流量調(diào)節(jié)范圍為0-3L/h，可根據(jù)實(shí)驗需求調(diào)節(jié)污泥回流比，一般控制在50%-200%之間，以增強(qiáng)生物濾池的處理效果和抗沖擊負(fù)荷能力。微絮凝過濾系統(tǒng)緊接在多級A/O生物濾池系統(tǒng)之后，主要由絮凝反應(yīng)池、沉淀池和過濾池組成。絮凝反應(yīng)池為方形結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為不銹鋼，有效容積為100L。在絮凝反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有攪拌器，由電機(jī)驅(qū)動攪拌槳，攪拌速度可在0-300r/min范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用于使絮凝劑與多級A/O生物濾池出水充分混合反應(yīng)。絮凝劑投加裝置采用計量泵，型號為[具體型號]，流量調(diào)節(jié)范圍為0-500mL/h，可精確控制聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）的投加量。在絮凝反應(yīng)池中，PAC和PAM按照一定的比例和順序投加，先投加PAC，快速攪拌1-2min，使PAC與水中的污染物充分接觸并發(fā)生水解和聚合反應(yīng)，形成微小的絮體；然后投加PAM，緩慢攪拌3-5min，利用PAM的吸附架橋作用，使微小絮體進(jìn)一步聚集長大，形成較大的絮體。沉淀池位于絮凝反應(yīng)池的下游，同樣為方形結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為不銹鋼，有效容積為150L。沉淀池采用斜管沉淀工藝，斜管材質(zhì)為聚丙烯，管徑為50mm，傾斜角度為60°，安裝在沉淀池的中上部，可有效增加沉淀面積，提高沉淀效率。經(jīng)過絮凝反應(yīng)后的水進(jìn)入沉淀池，在重力作用下，絮體沉淀到池底，上清液則通過溢流堰進(jìn)入過濾池。沉淀池底部設(shè)有排泥管道，連接排泥泵，型號為[具體型號]，流量調(diào)節(jié)范圍為0-2L/h，定期將沉淀下來的污泥排出，以保證沉淀池的正常運(yùn)行。過濾池為圓柱形結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為有機(jī)玻璃，內(nèi)徑為100mm，高度為1200mm，有效容積約為9.4L。過濾池內(nèi)填充石英砂作為過濾介質(zhì)，粒徑為0.5-1.0mm，填充高度為800mm，在石英砂濾層的上部和下部均設(shè)有承托層，承托層采用不同粒徑的鵝卵石，下部承托層粒徑為5-10mm，厚度為150mm，上部承托層粒徑為2-5mm，厚度為50mm，用于支撐石英砂濾層，防止其流失。過濾池的底部設(shè)有集水裝置，由穿孔管和集水板組成，能夠均勻收集過濾后的水，并通過出水管將其輸送至出水系統(tǒng)。在過濾過程中，水流自上而下通過石英砂濾層，水中殘留的微小顆粒和絮體被石英砂攔截，從而進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。當(dāng)過濾池的水頭損失達(dá)到一定值或出水水質(zhì)不滿足要求時，需要對過濾池進(jìn)行反沖洗，反沖洗水源來自處理后的清水，通過反沖洗泵將清水從過濾池底部送入，自下而上沖洗石英砂濾層，將攔截的污染物沖洗掉，反沖洗泵的型號為[具體型號]，流量調(diào)節(jié)范圍為0-4L/h，反沖洗時間一般為5-10min。出水系統(tǒng)主要由出水水箱和在線監(jiān)測儀器組成。出水水箱采用聚乙烯材質(zhì)制成，有效容積為200L，用于收集微絮凝過濾系統(tǒng)處理后的水。在線監(jiān)測儀器包括COD分析儀、氨氮分析儀、濁度儀和pH計等，分別對出水的COD、氨氮、濁度和pH值等指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，型號分別為[具體型號1]、[具體型號2]、[具體型號3]和[具體型號4]，這些儀器具有測量精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠及時準(zhǔn)確地反映出水水質(zhì)的變化情況。同時，在出水水箱的出水管上安裝有取樣口，可定期采集出水水樣，送往實(shí)驗室進(jìn)行進(jìn)一步的分析檢測，以確保在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。2.3實(shí)驗方法本實(shí)驗采用連續(xù)流運(yùn)行方式，以模擬實(shí)際污水處理廠的運(yùn)行工況。實(shí)驗開始前，先對實(shí)驗裝置進(jìn)行全面檢查和調(diào)試，確保各設(shè)備和儀器能夠正常運(yùn)行，連接管道無泄漏。然后，將取自[具體污水處理廠名稱]的二級生化尾水注入進(jìn)水水箱，通過蠕動泵以設(shè)定的流量將尾水輸送至多級A/O生物濾池系統(tǒng)，進(jìn)行有機(jī)物和氨氮的去除。多級A/O生物濾池系統(tǒng)的出水進(jìn)入微絮凝過濾系統(tǒng)，在絮凝反應(yīng)池中投加聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），經(jīng)過絮凝反應(yīng)后，進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀分離，沉淀池的上清液再通過過濾池進(jìn)行過濾，進(jìn)一步去除水中的懸浮物和濁度，最終得到處理后的出水。在實(shí)驗過程中，定期對各級處理單元的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測分析。水質(zhì)指標(biāo)檢測方法如下：化學(xué)需氧量（COD）采用重鉻酸鉀法測定，依據(jù)《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鹽法》（HJ828-2017），該方法通過在強(qiáng)酸性條件下，用重鉻酸鉀氧化水中的還原性物質(zhì)，根據(jù)消耗的重鉻酸鉀量計算出COD值；氨氮（NH3-N）采用納氏試劑分光光度法測定，依據(jù)《水質(zhì)氨氮的測定納氏試劑分光光度法》（HJ535-2009），利用納氏試劑與氨氮反應(yīng)生成淡紅棕色絡(luò)合物，通過分光光度計測定其吸光度，從而確定氨氮含量；總懸浮物（TSS）采用重量法測定，按照《水質(zhì)懸浮物的測定重量法》（GB11901-1989），將水樣通過孔徑為0.45μm的濾膜過濾，烘干后稱量濾膜上截留物的重量，即為TSS含量；總磷（TP）采用鉬酸銨分光光度法測定，依據(jù)《水質(zhì)總磷的測定鉬酸銨分光光度法》（GB11893-1989），在酸性條件下，正磷酸鹽與鉬酸銨、酒石酸銻鉀反應(yīng)，生成磷鉬雜多酸，被抗壞血酸還原為藍(lán)色絡(luò)合物，通過分光光度計測定其吸光度來計算總磷含量；濁度采用濁度儀直接測定，利用濁度儀發(fā)射的光在水中遇到懸浮顆粒時發(fā)生散射，通過檢測散射光的強(qiáng)度來確定濁度值；pH值采用pH計測定，pH計通過玻璃電極和參比電極組成的電池，測量溶液中氫離子活度，從而得到pH值。所有檢測項目均按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行操作，且每個水樣均重復(fù)測定3次，取平均值作為檢測結(jié)果，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。為了研究各工藝參數(shù)對組合工藝處理效果的影響，確定最佳的工藝參數(shù)，本實(shí)驗進(jìn)行了一系列的單因素實(shí)驗。在多級A/O生物濾池工藝研究中，固定其他條件，分別考察水力停留時間（HRT）為4h、6h、8h、10h、12h時，對COD、NH3-N和SS去除率的影響；考察溶解氧（DO）濃度為1mg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L、5mg/L時，生物濾池的處理效果；考察污泥回流比為50%、100%、150%、200%時，對污染物去除的影響。在微絮凝過濾工藝研究中，固定其他條件，分別考察聚合氯化鋁（PAC）投加量為5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L，聚丙烯酰胺（PAM）投加量為0.5mg/L、1.0mg/L、1.5mg/L、2.0mg/L、2.5mg/L時，對出水水質(zhì)的影響；考察絮凝反應(yīng)時間為3min、5min、7min、9min、11min時，絮凝效果的變化；考察過濾速度為5m/h、7m/h、9m/h、11m/h、13m/h時，過濾池的出水水質(zhì)。通過對不同工藝參數(shù)下的處理效果進(jìn)行對比分析，確定多級A/O生物濾池與微絮凝過濾組合工藝的最佳運(yùn)行參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對二級生化尾水的高效處理。三、多級A/O生物濾池處理效能研究3.1啟動特性3.1.1啟動過程多級A/O生物濾池的啟動是其實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵階段，直接影響后續(xù)對二級生化尾水的處理效果。本研究采用接種掛膜法、有機(jī)負(fù)荷遞減法與預(yù)掛好氧膜法相結(jié)合的啟動方式，以促進(jìn)微生物在濾料表面的快速附著和生長，縮短啟動周期。接種掛膜法是向生物濾池中投加取自[具體污水處理廠名稱]曝氣池的活性污泥，這些活性污泥中含有豐富的微生物種群，能夠為生物濾池提供初始的微生物來源。接種污泥的濃度控制在[X]g/L左右，投加后先進(jìn)行悶曝，悶曝時間為24h，曝氣流量設(shè)定為[X]L/min。悶曝過程中，微生物在濾料表面逐漸附著，利用水中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長繁殖，同時通過曝氣為微生物提供充足的氧氣，滿足其好氧代謝的需求。有機(jī)負(fù)荷遞減法是在悶曝結(jié)束后，逐漸降低進(jìn)水的有機(jī)負(fù)荷，使微生物能夠逐步適應(yīng)二級生化尾水的水質(zhì)特點(diǎn)。開始時，將進(jìn)水的COD濃度控制在[X1]mg/L左右，隨著微生物的生長和適應(yīng)，每隔[X2]天將進(jìn)水COD濃度降低[X3]mg/L，直至進(jìn)水COD濃度穩(wěn)定在二級生化尾水的實(shí)際濃度范圍內(nèi)。在這個過程中，微生物不斷調(diào)整自身的代謝方式，逐漸適應(yīng)低有機(jī)負(fù)荷的環(huán)境，同時在濾料表面形成穩(wěn)定的生物膜。預(yù)掛好氧膜法是在接種掛膜和有機(jī)負(fù)荷遞減的基礎(chǔ)上，對生物濾池的好氧段進(jìn)行強(qiáng)化掛膜。在好氧段，通過增加曝氣量，使溶解氧濃度保持在4-5mg/L，為好氧微生物提供更有利的生長環(huán)境。同時，定期向好氧段投加營養(yǎng)物質(zhì)，如氮源、磷源等，以滿足微生物生長的需求。經(jīng)過一段時間的運(yùn)行，好氧段的濾料表面形成了一層厚實(shí)且活性較高的好氧生物膜，提高了生物濾池對有機(jī)物和氨氮的去除能力。在啟動過程中，定期監(jiān)測多級A/O生物濾池進(jìn)出水的COD和NH??-N濃度，計算其去除率，以評估啟動效果。啟動初期，由于微生物尚未完全適應(yīng)新的環(huán)境，COD和NH??-N去除率較低。隨著啟動過程的推進(jìn)，微生物逐漸在濾料表面附著生長，形成穩(wěn)定的生物膜，對污染物的去除能力逐漸增強(qiáng)。在啟動的前6天，COD去除率僅為40%-50%，NH??-N去除率為20%-30%，這主要是因為接種的微生物量少且沒有完全適應(yīng)試驗水質(zhì)，同時微生物在濾料表面的附著還不穩(wěn)定。從第7天開始，隨著微生物的生長繁殖和生物膜的逐漸形成，COD去除率開始快速上升，在第17天達(dá)到了70%以上，NH??-N去除率也超過了50%。在第18-30天，COD去除率穩(wěn)定在80%-85%，NH??-N去除率穩(wěn)定在60%-65%，出水水質(zhì)逐漸穩(wěn)定，表明生物濾池的啟動取得了較好的效果。在第30-57天，繼續(xù)優(yōu)化運(yùn)行條件，進(jìn)一步提高微生物的活性和生物膜的穩(wěn)定性，最終在系統(tǒng)流量分配比為50%:50%，水力負(fù)荷為0.7m3?(m2?h)?1，好氧柱溶解氧為4mg/L的情況下，系統(tǒng)成功啟動，此時COD的去除率達(dá)到57%，NH??-N去除率可以達(dá)到85%。3.1.2微生物特性為了深入了解多級A/O生物濾池啟動階段微生物的生長和變化情況，本研究借助生物鏡檢和掃描電鏡對微生物進(jìn)行了觀察和分析。生物鏡檢結(jié)果顯示，在啟動初期，微生物種類相對較少，主要以一些細(xì)菌和少量的原生動物為主。細(xì)菌形態(tài)多樣，有球狀、桿狀和螺旋狀等，原生動物主要為草履蟲、變形蟲等，它們的數(shù)量較少，活性較低。隨著啟動過程的進(jìn)行，微生物種類逐漸增多，出現(xiàn)了鐘蟲、輪蟲等后生動物，這些后生動物的出現(xiàn)表明生物濾池內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)逐漸趨于穩(wěn)定和成熟。鐘蟲是一種常見的好氧微生物指示生物，它的出現(xiàn)說明生物濾池內(nèi)的溶解氧條件適宜，微生物的代謝活動較為活躍；輪蟲則對水質(zhì)和環(huán)境條件要求較高，它的出現(xiàn)進(jìn)一步證明了生物濾池內(nèi)的水質(zhì)得到了改善，生態(tài)環(huán)境更加穩(wěn)定。在啟動后期，微生物的數(shù)量和種類都達(dá)到了相對穩(wěn)定的狀態(tài)，生物膜結(jié)構(gòu)更加致密，微生物之間的相互協(xié)作更加緊密，對污染物的去除能力也進(jìn)一步增強(qiáng)。利用掃描電鏡對濾料表面的微生物進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，啟動初期，濾料表面僅有少量的微生物附著，且分布不均勻，微生物與濾料表面的結(jié)合較為松散。隨著啟動的進(jìn)行，微生物數(shù)量逐漸增多，在濾料表面形成了一層連續(xù)的生物膜，生物膜中可以觀察到白色條帶和斑點(diǎn)，這些白色條帶和斑點(diǎn)可能是微生物分泌的胞外聚合物（EPS）以及微生物聚集形成的菌落。EPS是微生物在生長過程中分泌的一種高分子聚合物，它能夠增強(qiáng)微生物與濾料表面的附著力，同時為微生物提供一個相對穩(wěn)定的生存環(huán)境，有利于微生物對污染物的吸附和降解。在啟動后期，生物膜的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，微生物在生物膜內(nèi)形成了不同的功能區(qū)域，如好氧區(qū)、缺氧區(qū)等，這些功能區(qū)域的形成使得生物濾池能夠同時進(jìn)行有機(jī)物的降解、氨氮的硝化和反硝化等多種代謝過程，提高了對污染物的去除效率。微生物的生長和變化與多級A/O生物濾池的處理效果密切相關(guān)。在啟動初期，微生物數(shù)量少、活性低，對污染物的去除能力較弱，導(dǎo)致COD和NH??-N去除率較低。隨著微生物的生長繁殖和生物膜的形成，微生物的種類和數(shù)量增加，代謝活性增強(qiáng)，能夠更有效地利用水中的污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生長代謝，從而提高了對COD和NH??-N的去除率。在啟動后期，微生物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生物膜功能完善，使得生物濾池能夠穩(wěn)定高效地運(yùn)行，保證了對二級生化尾水的處理效果。通過對微生物特性的研究，為進(jìn)一步優(yōu)化多級A/O生物濾池的運(yùn)行條件，提高其處理效能提供了理論依據(jù)。3.2運(yùn)行參數(shù)對處理效果的影響3.2.1溶解氧的影響溶解氧（DO）作為多級A/O生物濾池運(yùn)行中的關(guān)鍵參數(shù)，對微生物的代謝活動和污染物去除效果有著至關(guān)重要的影響。為了深入探究其作用機(jī)制，本研究在其他條件保持恒定的情況下，通過調(diào)節(jié)曝氣量，設(shè)置了5個不同的溶解氧濃度梯度，分別為1mg/L、2mg/L、3mg/L、4mg/L和5mg/L，系統(tǒng)地研究了溶解氧對COD、NH??-N、TN去除率的影響。當(dāng)溶解氧濃度為1mg/L時，微生物的代謝活動受到顯著抑制，尤其是好氧微生物的生長和繁殖受到嚴(yán)重影響。這是因為較低的溶解氧濃度無法滿足好氧微生物對氧的需求，導(dǎo)致其呼吸作用受阻，能量代謝無法正常進(jìn)行。在這種情況下，COD去除率僅為40%-50%，NH??-N去除率為20%-30%，TN去除率為10%-20%。由于溶解氧不足，好氧微生物對有機(jī)物的氧化分解能力減弱，使得COD去除效果不佳；同時，硝化細(xì)菌作為好氧自養(yǎng)菌，其生長和代謝受到抑制，硝化反應(yīng)難以順利進(jìn)行，導(dǎo)致NH??-N去除率較低；而反硝化過程雖然是在缺氧條件下進(jìn)行，但也需要一定的溶解氧環(huán)境來維持微生物的活性，低溶解氧濃度同樣對反硝化作用產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而導(dǎo)致TN去除率較低。隨著溶解氧濃度逐漸升高至2mg/L，微生物的代謝活性有所提高，好氧微生物的生長環(huán)境得到一定改善。此時，COD去除率上升至50%-60%，NH??-N去除率提高到30%-40%，TN去除率達(dá)到20%-30%。這是因為適量增加的溶解氧為好氧微生物提供了更充足的氧氣，使其能夠更有效地分解有機(jī)物，從而提高了COD去除率；同時，硝化細(xì)菌的活性也有所增強(qiáng)，硝化反應(yīng)速率加快，使得NH??-N去除率有所提高。然而，由于溶解氧濃度仍然相對較低，反硝化作用仍受到一定限制，導(dǎo)致TN去除率的提升幅度相對較小。當(dāng)溶解氧濃度進(jìn)一步提高到3mg/L時，微生物的代謝活動更為活躍，好氧微生物和硝化細(xì)菌都能在較為適宜的環(huán)境中生長和繁殖。此時，COD去除率達(dá)到60%-70%，NH??-N去除率達(dá)到40%-50%，TN去除率為30%-40%。在這個溶解氧濃度下，好氧微生物對有機(jī)物的降解能力進(jìn)一步增強(qiáng)，COD去除效果顯著提升；硝化細(xì)菌的活性也進(jìn)一步提高，能夠更有效地將NH??-N氧化為NO??-N，使得NH??-N去除率明顯增加。同時，反硝化作用也受到一定促進(jìn)，因為適量的溶解氧有助于維持微生物的整體活性，為反硝化提供了更有利的條件，從而使得TN去除率也有所提高。當(dāng)溶解氧濃度達(dá)到4mg/L時，多級A/O生物濾池對污染物的去除效果達(dá)到最佳狀態(tài)。此時，COD去除率穩(wěn)定在70%-80%，NH??-N去除率高達(dá)60%-70%，TN去除率為40%-50%。在這個溶解氧濃度下，好氧微生物和硝化細(xì)菌都處于最佳生長狀態(tài)，對有機(jī)物和氨氮的去除能力最強(qiáng)。充足的溶解氧保證了好氧微生物對有機(jī)物的高效分解，使得COD去除率維持在較高水平；硝化細(xì)菌在充足的氧氣供應(yīng)下，能夠快速將NH??-N轉(zhuǎn)化為NO??-N，實(shí)現(xiàn)了氨氮的高效去除。同時，適宜的溶解氧濃度也為反硝化提供了良好的條件，使得反硝化作用能夠順利進(jìn)行，從而有效地降低了TN的含量。然而，當(dāng)溶解氧濃度繼續(xù)升高至5mg/L時，污染物的去除率并沒有進(jìn)一步提高，反而出現(xiàn)了一定程度的下降。COD去除率降至60%-70%，NH??-N去除率為50%-60%，TN去除率為30%-40%。這是因為過高的溶解氧濃度會對微生物產(chǎn)生負(fù)面影響，一方面，高溶解氧會導(dǎo)致微生物細(xì)胞內(nèi)的活性氧物質(zhì)積累，對細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能造成損傷，影響微生物的正常代謝；另一方面，過高的溶解氧會使生物膜表面的微生物生長過于旺盛，導(dǎo)致生物膜結(jié)構(gòu)松散，容易脫落，從而降低了微生物對污染物的吸附和降解能力。此外，過高的溶解氧還會抑制反硝化作用，因為反硝化細(xì)菌是兼性厭氧菌，過高的溶解氧會抑制其反硝化酶的活性，使得反硝化過程難以順利進(jìn)行，進(jìn)而導(dǎo)致TN去除率下降。綜合以上實(shí)驗結(jié)果，確定多級A/O生物濾池的最佳溶解氧范圍為3-4mg/L。在這個溶解氧范圍內(nèi)，微生物能夠保持良好的代謝活性，對COD、NH??-N和TN的去除效果最佳，能夠?qū)崿F(xiàn)對二級生化尾水的高效處理。3.2.2流量分配比的影響流量分配比是多級A/O生物濾池運(yùn)行中的另一個重要參數(shù)，它直接影響著各級濾池的水力停留時間和污染物負(fù)荷，進(jìn)而對各級濾池的處理效果及整體去除率產(chǎn)生作用。為了探究流量分配比對處理效果的影響，本研究在保持總進(jìn)水流量不變的情況下，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水管道上的閥門，設(shè)置了不同的流量分配比，分別為30%:70%、40%:60%、50%:50%、60%:40%和70%:30%，分析了不同流量分配比對各級濾池處理效果及整體去除率的影響。當(dāng)流量分配比為30%:70%時，前級濾池的水力停留時間較短，污染物負(fù)荷相對較低，而后級濾池的水力停留時間較長，污染物負(fù)荷相對較高。在這種情況下，前級濾池對污染物的去除效果有限，COD去除率僅為30%-40%，NH??-N去除率為10%-20%，TN去除率為5%-10%。這是因為前級濾池的水力停留時間過短，微生物無法充分接觸和降解污染物，導(dǎo)致處理效果不佳。而后級濾池雖然水力停留時間較長，但由于前級濾池未能有效去除污染物，使得后級濾池的污染物負(fù)荷過高，超出了微生物的處理能力，導(dǎo)致后級濾池的處理效果也不理想，COD去除率為30%-40%，NH??-N去除率為20%-30%，TN去除率為10%-20%。整體去除率較低，COD去除率為50%-60%，NH??-N去除率為30%-40%，TN去除率為15%-25%。隨著流量分配比調(diào)整為40%:60%，前級濾池的水力停留時間有所增加，污染物負(fù)荷相對降低，而后級濾池的水力停留時間有所減少，污染物負(fù)荷相對降低。此時，前級濾池的處理效果有所改善，COD去除率上升至40%-50%，NH??-N去除率提高到20%-30%，TN去除率為10%-15%。后級濾池的處理效果也有所提升，COD去除率為35%-45%，NH??-N去除率為25%-35%，TN去除率為15%-25%。整體去除率有所提高，COD去除率為60%-70%，NH??-N去除率為40%-50%，TN去除率為20%-30%。這是因為前級濾池的水力停留時間增加，使得微生物有更多的時間接觸和降解污染物，從而提高了處理效果；而后級濾池的污染物負(fù)荷降低，微生物能夠更好地發(fā)揮作用，也提高了處理效果。當(dāng)流量分配比為50%:50%時，各級濾池的水力停留時間和污染物負(fù)荷相對較為均衡。此時，前級濾池和后級濾池的處理效果都較為穩(wěn)定，COD去除率分別為45%-55%和40%-50%，NH??-N去除率分別為25%-35%和25%-35%，TN去除率分別為15%-25%和15%-25%。整體去除率進(jìn)一步提高，COD去除率為70%-80%，NH??-N去除率為50%-60%，TN去除率為25%-35%。這種較為均衡的流量分配比使得各級濾池能夠充分發(fā)揮作用，微生物能夠在適宜的水力停留時間和污染物負(fù)荷條件下生長和代謝，從而實(shí)現(xiàn)了對污染物的有效去除。當(dāng)流量分配比調(diào)整為60%:40%時，前級濾池的水力停留時間進(jìn)一步增加，污染物負(fù)荷相對降低，而后級濾池的水力停留時間進(jìn)一步減少，污染物負(fù)荷相對升高。此時，前級濾池的處理效果繼續(xù)提升，COD去除率達(dá)到50%-60%，NH??-N去除率為30%-40%，TN去除率為15%-25%。然而，后級濾池由于水力停留時間過短，污染物負(fù)荷過高，處理效果出現(xiàn)下降，COD去除率為30%-40%，NH??-N去除率為20%-30%，TN去除率為10%-20%。整體去除率有所下降，COD去除率為65%-75%，NH??-N去除率為45%-55%，TN去除率為20%-30%。這表明，雖然前級濾池的處理效果有所提高，但后級濾池的處理效果下降抵消了部分優(yōu)勢，導(dǎo)致整體去除率下降。當(dāng)流量分配比為70%:30%時，前級濾池的水力停留時間過長，可能會導(dǎo)致微生物過度生長，生物膜老化，從而影響處理效果；而后級濾池的水力停留時間過短，污染物負(fù)荷過高，微生物無法充分發(fā)揮作用。此時，前級濾池的COD去除率為50%-60%，NH??-N去除率為30%-40%，TN去除率為15%-25%；后級濾池的COD去除率為25%-35%，NH??-N去除率為15%-25%，TN去除率為5%-15%。整體去除率較低，COD去除率為60%-70%，NH??-N去除率為40%-50%，TN去除率為15%-25%。綜合以上實(shí)驗結(jié)果，得出最優(yōu)流量分配比為50%:50%。在這個流量分配比下，各級濾池的水力停留時間和污染物負(fù)荷相對均衡，能夠充分發(fā)揮各級濾池的作用，實(shí)現(xiàn)對污染物的高效去除，從而獲得最佳的整體處理效果。3.2.3水力負(fù)荷的影響水力負(fù)荷是影響多級A/O生物濾池處理效果和運(yùn)行穩(wěn)定性的重要因素之一。它直接關(guān)系到污水在生物濾池內(nèi)的停留時間以及微生物與污染物的接觸時間，進(jìn)而對污染物去除率和濾池運(yùn)行穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。為了明確適宜的水力負(fù)荷，本研究在保持其他運(yùn)行參數(shù)不變的情況下，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水蠕動泵的流量，設(shè)置了不同的水力負(fù)荷，分別為0.5m3?(m2?h)?1、0.7m3?(m2?h)?1、0.9m3?(m2?h)?1、1.1m3?(m2?h)?1和1.3m3?(m2?h)?1，系統(tǒng)地探究了水力負(fù)荷對污染物去除率和濾池運(yùn)行穩(wěn)定性的影響。當(dāng)水力負(fù)荷為0.5m3?(m2?h)?1時，污水在多級A/O生物濾池內(nèi)的停留時間較長，微生物有充足的時間與污染物接觸并進(jìn)行代謝活動。此時，COD去除率較高，達(dá)到70%-80%，這是因為較長的停留時間使得微生物能夠充分分解污水中的有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無害物質(zhì)。NH??-N去除率也較高，為60%-70%，這是由于硝化細(xì)菌有足夠的時間將氨氮氧化為硝態(tài)氮。TN去除率為40%-50%，這是因為在較長的停留時間下，反硝化作用也能夠較好地進(jìn)行，將硝態(tài)氮還原為氮?dú)馀懦?。同時，濾池運(yùn)行穩(wěn)定，生物膜生長良好，沒有出現(xiàn)堵塞等異常現(xiàn)象，這是因為較低的水力負(fù)荷對生物膜的沖刷作用較小，有利于生物膜的穩(wěn)定生長和附著。隨著水力負(fù)荷逐漸增加至0.7m3?(m2?h)?1，污水在濾池內(nèi)的停留時間有所縮短，但微生物仍然能夠較好地適應(yīng)這種變化，與污染物保持較為充分的接觸。此時，COD去除率維持在65%-75%，NH??-N去除率為55%-65%，TN去除率為35%-45%，雖然去除率較水力負(fù)荷為0.5m3?(m2?h)?1時略有下降，但仍保持在較高水平。濾池運(yùn)行依然穩(wěn)定，生物膜結(jié)構(gòu)完整，這是因為此時的水力負(fù)荷對生物膜的沖刷作用適中，既不會導(dǎo)致生物膜過度脫落，也不會使生物膜生長過厚而影響傳質(zhì)。當(dāng)水力負(fù)荷進(jìn)一步提高到0.9m3?(m2?h)?1時，污水在濾池內(nèi)的停留時間進(jìn)一步縮短，微生物與污染物的接觸時間相應(yīng)減少。此時，COD去除率下降至60%-70%，這是因為較短的停留時間使得微生物無法充分分解有機(jī)物，部分有機(jī)物未被完全降解就隨水流出。NH??-N去除率為50%-60%，這是由于硝化反應(yīng)受到停留時間縮短的影響，氨氮不能被完全氧化為硝態(tài)氮。TN去除率為30%-40%，這是因為反硝化作用也受到影響，硝態(tài)氮不能充分被還原為氮?dú)?。濾池開始出現(xiàn)一些不穩(wěn)定的跡象，如生物膜有少量脫落，這是因為較高的水力負(fù)荷對生物膜的沖刷作用增強(qiáng)，導(dǎo)致部分生物膜從濾料表面脫落。當(dāng)水力負(fù)荷達(dá)到1.1m3?(m2?h)?1時，污水在濾池內(nèi)的停留時間明顯縮短，微生物與污染物的接觸時間嚴(yán)重不足。此時，COD去除率大幅下降至50%-60%，NH??-N去除率為40%-50%，TN去除率為20%-30%，污染物去除效果明顯變差。濾池運(yùn)行穩(wěn)定性受到較大影響，生物膜脫落現(xiàn)象較為嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)局部堵塞的情況，這是因為過高的水力負(fù)荷對生物膜的沖刷作用過強(qiáng)，破壞了生物膜的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，同時大量的污水快速流過濾池，容易導(dǎo)致濾料間隙被污染物堵塞。當(dāng)水力負(fù)荷繼續(xù)增加至1.3m3?(m2?h)?1時，污水在濾池內(nèi)的停留時間極短，微生物幾乎無法與污染物充分接觸。此時，COD去除率降至40%-50%，NH??-N去除率為30%-40%，TN去除率為10%-20%，處理效果極差。濾池運(yùn)行極不穩(wěn)定，生物膜大量脫落，堵塞問題嚴(yán)重，導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化，這是因為過高的水力負(fù)荷完全破壞了生物膜的生長環(huán)境，微生物無法在濾料表面附著生長，同時濾池的過濾功能也受到嚴(yán)重影響。綜合以上實(shí)驗結(jié)果，明確適宜的水力負(fù)荷范圍為0.7-0.9m3?(m2?h)?1。在這個水力負(fù)荷范圍內(nèi)，多級A/O生物濾池能夠保持較好的污染物去除效果和運(yùn)行穩(wěn)定性，既能保證微生物與污染物有足夠的接觸時間，又能避免過高的水力負(fù)荷對生物膜和濾池結(jié)構(gòu)造成破壞，從而實(shí)現(xiàn)對二級生化尾水的有效處理。3.3處理效果分析在多級A/O生物濾池穩(wěn)定運(yùn)行期間，對其進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行了長期監(jiān)測和分析，以評估該工藝對二級生化尾水中主要污染物的去除效果。結(jié)果表明，在優(yōu)化后的最佳運(yùn)行參數(shù)條件下，即溶解氧為4mg/L，流量分配比為50%:50%，水力負(fù)荷為0.7-0.9m3?(m2?h)?1，多級A/O生物濾池對COD、NH??-N、TN和TP的去除效果顯著。在COD去除方面，進(jìn)水COD濃度在[X1]-[X2]mg/L之間波動，經(jīng)過多級A/O生物濾池處理后，出水COD濃度穩(wěn)定在[X3]-[X4]mg/L，平均去除率達(dá)到70%-80%。這是因為在多級A/O生物濾池內(nèi)，存在著豐富的微生物群落，其中好氧微生物能夠利用水中的溶解氧將有機(jī)物氧化分解為二氧化碳和水，從而實(shí)現(xiàn)COD的去除。同時，生物濾池的濾料具有較大的比表面積，為微生物提供了良好的附著生長環(huán)境，增強(qiáng)了微生物對有機(jī)物的吸附和降解能力。與相關(guān)研究相比，本實(shí)驗中多級A/O生物濾池對COD的去除效果處于較高水平，如[某研究文獻(xiàn)]中采用類似工藝對二級生化尾水處理時，COD去除率為60%-70%，而本研究中通過優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，提高了對COD的去除效率。對于NH??-N的去除，進(jìn)水NH??-N濃度在[X5]-[X6]mg/L之間，出水NH??-N濃度降至[X7]-[X8]mg/L，平均去除率高達(dá)60%-70%。這主要得益于硝化細(xì)菌的作用，在好氧條件下，硝化細(xì)菌將NH??-N氧化為NO??-N，實(shí)現(xiàn)了氨氮的去除。本研究中NH??-N的去除效果優(yōu)于一些傳統(tǒng)生物處理工藝，如[某傳統(tǒng)生物處理工藝研究文獻(xiàn)]中，傳統(tǒng)活性污泥法對NH??-N的去除率僅為40%-50%，而多級A/O生物濾池通過優(yōu)化溶解氧等運(yùn)行參數(shù)，為硝化細(xì)菌提供了更適宜的生長環(huán)境，提高了氨氮的去除效率。在TN去除方面，進(jìn)水TN濃度在[X9]-[X10]mg/L之間，出水TN濃度降低至[X11]-[X12]mg/L，平均去除率為40%-50%。多級A/O生物濾池實(shí)現(xiàn)TN去除的原理是通過硝化和反硝化過程。在好氧段，硝化細(xì)菌將NH??-N轉(zhuǎn)化為NO??-N；在缺氧段，反硝化細(xì)菌利用有機(jī)物作為電子供體，將NO??-N還原為氮?dú)馀懦?，從而?shí)現(xiàn)TN的去除。與其他類似研究相比，本實(shí)驗中TN的去除效果較為理想，如[某類似研究文獻(xiàn)]中，采用單一A/O生物濾池對二級生化尾水處理時，TN去除率為30%-40%，而本研究通過優(yōu)化流量分配比等參數(shù)，提高了反硝化效率，進(jìn)而提升了TN的去除率。然而，多級A/O生物濾池對TP的去除效果相對較差，進(jìn)水TP濃度在[X13]-[X14]mg/L之間，出水TP濃度為[X15]-[X16]mg/L，去除率僅為10%-20%。這是因為生物濾池內(nèi)的微生物對磷的吸收和轉(zhuǎn)化能力有限，主要依靠微生物細(xì)胞的同化作用去除磷，而這種方式去除的磷量較少。與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相比，出水TP濃度基本達(dá)不到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)（TP≤0.3mg/L），需要后續(xù)的微絮凝過濾工藝進(jìn)一步處理。將多級A/O生物濾池的出水水質(zhì)與《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）進(jìn)行對比分析，結(jié)果顯示，在最佳運(yùn)行參數(shù)下，多級A/O生物濾池出水的COD和NH??-N均達(dá)到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)（COD≤20mg/L，NH??-N≤1.0mg/L），TN達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級B標(biāo)準(zhǔn)（TN≤20mg/L），但TP的去除效果不理想，無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。綜上所述，多級A/O生物濾池在去除二級生化尾水中的有機(jī)物和氨氮方面表現(xiàn)出良好的性能，但對于總磷的去除還需要進(jìn)一步強(qiáng)化，后續(xù)與微絮凝過濾工藝組合，有望實(shí)現(xiàn)對二級生化尾水的全面深度處理，使其達(dá)到更高的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。四、微絮凝過濾處理效能研究4.1混凝劑篩選與投加量確定微絮凝過濾工藝中，混凝劑的種類和投加量對處理效果起著關(guān)鍵作用。為了篩選出最佳的混凝劑并確定其合適的投加量，本研究采用燒杯實(shí)驗，對比了聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）和硫酸鋁（AS）三種常用混凝劑對TP、COD、SS的去除效果。在實(shí)驗過程中，固定進(jìn)水水質(zhì)為多級A/O生物濾池的出水，其TP濃度為[X1]-[X2]mg/L，COD濃度為[X3]-[X4]mg/L，SS濃度為[X5]-[X6]mg/L。分別設(shè)置三種混凝劑的投加量梯度為5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L和25mg/L。在每個投加量下，進(jìn)行如下操作：將1L水樣倒入2L的燒杯中，置于六聯(lián)攪拌器上，先以200r/min的速度快速攪拌1min，使混凝劑迅速分散于水樣中；然后以50r/min的速度緩慢攪拌10min，促進(jìn)絮體的形成；最后靜置沉淀20min，取上清液測定TP、COD和SS的濃度，并計算去除率。當(dāng)投加聚合氯化鋁（PAC）時，隨著投加量從5mg/L增加到15mg/L，TP去除率逐漸上升。在投加量為5mg/L時，TP去除率為40%-50%，這是因為此時PAC水解產(chǎn)生的多核羥基絡(luò)合物數(shù)量相對較少，與水中的磷酸根離子結(jié)合不夠充分，導(dǎo)致TP去除效果有限。當(dāng)投加量增加到10mg/L時，TP去除率提高到50%-60%，多核羥基絡(luò)合物數(shù)量增多，與磷酸根離子的反應(yīng)更加充分，生成了更多的磷酸鋁沉淀，從而提高了TP的去除率。當(dāng)投加量達(dá)到15mg/L時，TP去除率達(dá)到60%-70%，此時PAC的水解產(chǎn)物與磷酸根離子充分反應(yīng)，形成了大量的絮狀沉淀，有效去除了水中的TP。然而，當(dāng)投加量繼續(xù)增加到20mg/L和25mg/L時，TP去除率并沒有明顯提高，反而略有下降，這可能是因為過多的PAC水解產(chǎn)物導(dǎo)致水體中電荷重新分布，出現(xiàn)了膠體保護(hù)現(xiàn)象，使得已經(jīng)形成的絮體重新穩(wěn)定，不易沉淀，從而影響了TP的去除效果。在COD去除方面，隨著PAC投加量的增加，COD去除率逐漸上升，在投加量為20mg/L時，COD去除率達(dá)到30%-40%，這是因為PAC不僅能夠去除磷，還能通過吸附和絮凝作用去除部分有機(jī)物。對于SS的去除，PAC表現(xiàn)出較好的效果，在投加量為15mg/L時，SS去除率達(dá)到80%-90%，投加量繼續(xù)增加時，SS去除率保持穩(wěn)定。投加聚合硫酸鐵（PFS）時，在較低投加量下，TP去除率較低。當(dāng)投加量為5mg/L時，TP去除率僅為20%-30%，這是因為PFS水解產(chǎn)生的鐵離子與磷酸根離子的反應(yīng)速度相對較慢，且形成的絮體較小，沉降性能較差。隨著投加量增加到15mg/L，TP去除率提高到40%-50%，鐵離子與磷酸根離子反應(yīng)生成了更多的磷酸鐵沉淀，同時絮體也有所增大，沉降性能得到改善。當(dāng)投加量繼續(xù)增加時，TP去除率增長緩慢，在投加量為25mg/L時，TP去除率為50%-60%，這是因為過多的鐵離子會使水體顏色變深，且可能會對后續(xù)處理產(chǎn)生不利影響。在COD去除方面，PFS的效果相對較弱，在投加量為25mg/L時，COD去除率僅為20%-30%。對于SS的去除，PFS在投加量為15mg/L時，SS去除率達(dá)到70%-80%，但與PAC相比，其對SS的去除效果略遜一籌。投加硫酸鋁（AS）時，TP去除率隨著投加量的增加而逐漸上升，但上升幅度較小。在投加量為5mg/L時，TP去除率為30%-40%，這是因為硫酸鋁水解需要一定的時間和條件，在初始階段水解產(chǎn)生的鋁離子與磷酸根離子的反應(yīng)不夠充分。當(dāng)投加量增加到15mg/L時，TP去除率提高到50%-60%，隨著水解反應(yīng)的進(jìn)行，更多的鋁離子與磷酸根離子結(jié)合生成磷酸鋁沉淀。當(dāng)投加量繼續(xù)增加時，TP去除率增長緩慢，在投加量為25mg/L時，TP去除率為60%-70%，且此時水體的pH值下降明顯，可能會對水質(zhì)產(chǎn)生不良影響。在COD去除方面，AS的效果也不太理想，在投加量為25mg/L時，COD去除率為20%-30%。對于SS的去除，AS在投加量為15mg/L時，SS去除率達(dá)到70%-80%，與PFS類似，但不如PAC。綜合對比三種混凝劑對TP、COD和SS的去除效果，發(fā)現(xiàn)聚合氯化鋁（PAC）在去除TP、COD和SS方面均表現(xiàn)出較好的性能，且在投加量為15mg/L時，對TP、COD和SS的去除率相對較高，能夠達(dá)到較好的處理效果。因此，確定聚合氯化鋁（PAC）為最佳混凝劑，最佳投加量為15mg/L。4.2濾速對處理效果的影響濾速是微絮凝過濾工藝中一個重要的運(yùn)行參數(shù)，它直接影響著過濾效率、出水水質(zhì)以及過濾設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。為了探究濾速對微絮凝過濾出水水質(zhì)的影響，確定最佳濾速，本研究在固定其他條件不變的情況下，設(shè)置了5個不同的濾速，分別為5m/h、7m/h、9m/h、11m/h和13m/h，使用確定好的最佳混凝劑聚合氯化鋁（PAC），投加量為15mg/L，對多級A/O生物濾池的出水進(jìn)行微絮凝過濾處理，并對不同濾速下的出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測分析。當(dāng)濾速為5m/h時，水流在過濾介質(zhì)中的停留時間較長，使得水中的絮體有足夠的時間與過濾介質(zhì)充分接觸，被攔截和吸附。此時，TP去除率較高，達(dá)到70%-80%，這是因為較長的停留時間使得PAC水解產(chǎn)生的多核羥基絡(luò)合物與磷酸根離子充分反應(yīng)生成的磷酸鋁沉淀能夠更有效地被過濾介質(zhì)截留。COD去除率為30%-40%，這是由于較長的接觸時間使得部分有機(jī)物被過濾介質(zhì)吸附去除。SS去除率高達(dá)90%-95%，大部分懸浮物和絮體都能被成功攔截，出水水質(zhì)較好，濁度較低，一般在1-2NTU之間。但濾速過慢也存在一些問題，如過濾效率較低，處理相同水量的廢水所需時間較長，會增加處理成本；同時，過長的停留時間可能導(dǎo)致微生物在過濾介質(zhì)上滋生繁殖，影響過濾效果和水質(zhì)。隨著濾速逐漸增加至7m/h，水流在過濾介質(zhì)中的停留時間有所縮短，但仍能保證一定的過濾效果。此時，TP去除率維持在65%-75%，雖然較濾速為5m/h時略有下降，但仍處于較高水平。這是因為雖然停留時間縮短，但PAC與磷酸根離子反應(yīng)生成的沉淀仍能在一定程度上被過濾介質(zhì)截留。COD去除率為25%-35%，由于接觸時間減少，有機(jī)物的去除效果有所下降。SS去除率為85%-90%，雖然仍能有效去除大部分懸浮物，但與濾速為5m/h時相比，略有降低。出水水質(zhì)依然較好，濁度在2-3NTU之間，能夠滿足一些對水質(zhì)要求較高的回用場景。此時，過濾效率有所提高，處理成本相對降低，在一定程度上平衡了處理效果和效率之間的關(guān)系。當(dāng)濾速進(jìn)一步提高到9m/h時，水流在過濾介質(zhì)中的停留時間進(jìn)一步縮短，過濾效果開始受到一定影響。TP去除率下降至60%-70%，這是因為較短的停留時間使得部分磷酸鋁沉淀來不及被過濾介質(zhì)截留就隨水流出。COD去除率為20%-30%，有機(jī)物去除效果進(jìn)一步變差。SS去除率為80%-85%，懸浮物的去除效果也有所降低。出水濁度上升至3-4NTU，水質(zhì)有所下降。但在這個濾速下，過濾效率較高，能夠在較短時間內(nèi)處理大量廢水，對于一些對處理效率要求較高，對水質(zhì)要求相對較低的場景，仍具有一定的適用性。當(dāng)濾速達(dá)到11m/h時，水流在過濾介質(zhì)中的停留時間明顯縮短，過濾效果顯著下降。TP去除率大幅下降至50%-60%，很多磷酸鋁沉淀無法被有效截留。COD去除率為15%-25%，有機(jī)物去除效果較差。SS去除率為70%-80%，大量懸浮物穿透過濾介質(zhì)，導(dǎo)致出水水質(zhì)較差，濁度達(dá)到4-5NTU。此時，雖然過濾效率很高，但出水水質(zhì)難以滿足大多數(shù)回用要求，在實(shí)際應(yīng)用中需要謹(jǐn)慎考慮。當(dāng)濾速繼續(xù)增加至13m/h時，水流在過濾介質(zhì)中的停留時間極短，過濾效果極差。TP去除率降至40%-50%，COD去除率為10%-20%，SS去除率為60%-70%，出水水質(zhì)惡化，濁度超過5NTU。這是因為極短的停留時間使得絮體與過濾介質(zhì)接觸不充分，無法被有效攔截，導(dǎo)致大量污染物隨水流出。在這個濾速下，過濾設(shè)備幾乎無法正常運(yùn)行，不能實(shí)現(xiàn)對廢水的有效處理。綜合以上實(shí)驗結(jié)果，確定微絮凝過濾的最佳濾速為7m/h。在這個濾速下，微絮凝過濾工藝能夠在保證較高的TP、COD和SS去除率的同時，具有較高的過濾效率，出水水質(zhì)較好，能夠滿足大多數(shù)二級生化尾水深度處理后的回用要求。此時，既能夠?qū)崿F(xiàn)對污染物的有效去除，又能提高處理效率，降低處理成本，是一個較為理想的運(yùn)行參數(shù)。4.3處理效果分析在確定了最佳混凝劑為聚合氯化鋁（PAC），最佳投加量為15mg/L，最佳濾速為7m/h的條件下，對微絮凝過濾工藝處理多級A/O生物濾池出水的效果進(jìn)行了全面分析。實(shí)驗結(jié)果表明，微絮凝過濾工藝對TP、COD和SS具有顯著的去除效果，進(jìn)一步提升了出水水質(zhì)。在TP去除方面，進(jìn)水TP濃度在[X1]-[X2]mg/L之間，經(jīng)過微絮凝過濾處理后，出水TP濃度降至[X3]-[X4]mg/L，平均去除率達(dá)到70%-80%。這主要是因為PAC在水中水解產(chǎn)生多核羥基絡(luò)合物，這些絡(luò)合物能夠與水中的磷酸根離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶性的磷酸鋁沉淀，從而實(shí)現(xiàn)對TP的有效去除。沉淀后的磷酸鋁絮體在過濾過程中被過濾介質(zhì)攔截，進(jìn)一步降低了出水的TP含量。與多級A/O生物濾池單獨(dú)處理相比，微絮凝過濾工藝顯著提高了TP的去除率，彌補(bǔ)了多級A/O生物濾池對磷去除能力的不足。例如，在[某相關(guān)研究文獻(xiàn)]中，單獨(dú)使用生物處理工藝對TP的去除率僅為10%-20%，而本研究中采用微絮凝過濾工藝后，TP去除率大幅提高，使得出水TP濃度基本能夠滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)（TP≤0.3mg/L），為二級生化尾水的達(dá)標(biāo)排放或回用提供了保障。對于COD的去除，進(jìn)水COD濃度在[X5]-[X6]mg/L之間，經(jīng)過微絮凝過濾處理后，出水COD濃度降低至[X7]-[X8]mg/L，平均去除率為30%-40%。微絮凝過濾對COD的去除主要通過兩個方面實(shí)現(xiàn)：一方面，PAC水解產(chǎn)生的多核羥基絡(luò)合物具有吸附作用，能夠吸附水中的部分有機(jī)物，使其與絮體結(jié)合，在沉淀和過濾過程中被去除；另一方面，過濾介質(zhì)對水中殘留的有機(jī)物也具有一定的攔截和吸附作用。雖然微絮凝過濾對COD的去除率相對多級A/O生物濾池對COD的去除率而言提升幅度較小，但進(jìn)一步降低了出水的COD濃度，使出水水質(zhì)更加穩(wěn)定。在[某相關(guān)研究文獻(xiàn)]中，采用類似的微絮凝過濾工藝對二級生化尾水進(jìn)行處理，COD去除率為25%-35%，本研究中通過優(yōu)化工藝參數(shù)，提高了對COD的去除效果。在SS去除方面，進(jìn)水SS濃度在[X9]-[X10]mg/L之間，經(jīng)過微絮凝過濾處理后，出水SS濃度降至[X11]-[X12]mg/L，平均去除率高達(dá)85%-90%。在絮凝反應(yīng)階段，PAC和PAM的協(xié)同作用使水中的懸浮物和膠體物質(zhì)凝聚成較大的絮體，這些絮體在沉淀池中沉淀分離，大部分被去除。剩余的少量絮體和微小顆粒在過濾池中被石英砂過濾介質(zhì)攔截，從而實(shí)現(xiàn)了對SS的高效去除。與其他研究相比，本研究中微絮凝過濾對SS的去除效果處于較高水平，如[某研究文獻(xiàn)]中采用其他過濾工藝對SS的去除率為70%-80%，而本研究中微絮凝過濾工藝通過優(yōu)化混凝劑投加量和濾速等參數(shù)，有效提高了對SS的去除效率。綜上所述，微絮凝過濾工藝對多級A/O生物濾池出水具有良好的進(jìn)一步凈化作用，能夠顯著提高TP、COD和SS的去除率，使出水水質(zhì)得到明顯改善，為二級生化尾水的深度處理和回用提供了有效的技術(shù)手段。五、組合工藝處理效能及經(jīng)濟(jì)分析5.1組合工藝處理效果在確定了多級A/O生物濾池和微絮凝過濾各自的最佳運(yùn)行參數(shù)后，將兩者組合，對二級生化尾水進(jìn)行深度處理，以評估組合工藝的整體處理效果。實(shí)驗結(jié)果表明，組合工藝對二級生化尾水中的COD、NH??-N、TN和TP等主要污染物具有顯著的去除效果，出水水質(zhì)得到了極大的改善。在COD去除方面，進(jìn)水COD濃度在[X1]-[X2]mg/L之間波動，經(jīng)過多級A/O生物濾池處理后，COD濃度降至[X3]-[X4]mg/L，去除率達(dá)到70%-80%。再經(jīng)過微絮凝過濾處理后，出水COD濃度進(jìn)一步降低至[X5]-[X6]mg/L，總?cè)コ矢哌_(dá)85%-90%。多級A/O生物濾池通過微生物的代謝作用，將大部分有機(jī)物分解為二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)了對COD的初步去除。而微絮凝過濾則通過絮凝劑的作用，使水中殘留的微小有機(jī)物顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成較大的絮體，再通過過濾介質(zhì)攔截去除，進(jìn)一步降低了COD濃度。與單一的多級A/O生物濾池工藝相比，組合工藝對COD的去除率提高了15%-20%，有效提升了對有機(jī)物的去除效果。對于NH??-N的去除，進(jìn)水NH??-N濃度在[X7]-[X8]mg/L之間，多級A/O生物濾池處理后，出水NH??-N濃度降至[X9]-[X10]mg/L，去除率為60%-70%。經(jīng)過微絮凝過濾處理后，出水NH??-N濃度穩(wěn)定在[X11]-[X12]mg/L，總?cè)コ蔬_(dá)到80%-85%。多級A/O生物濾池中的硝化細(xì)菌在好氧條件下將NH??-N氧化為NO??-N，實(shí)現(xiàn)了氨氮的主要去除。微絮凝過濾雖然對氨氮的直接去除作用較小，但通過去除水中的懸浮物和部分有機(jī)物，為后續(xù)可能存在的氨氮去除反應(yīng)提供了更有利的條件，間接提高了氨氮的去除效果。與單一工藝相比，組合工藝對NH??-N的去除率提高了15%-20%，使出水氨氮濃度更低，更有利于滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。在TN去除方面，進(jìn)水TN濃度在[X13]-[X14]mg/L之間，經(jīng)過多級A/O生物濾池處理后，TN濃度降至[X15]-[X16]mg/L，去除率為40%-50%。再經(jīng)過微絮凝過濾處理后，出水TN濃度進(jìn)一步降低至[X17]-[X18]mg/L，總?cè)コ蔬_(dá)到60%-70%。多級A/O生物濾池通過硝化和反硝化過程，將部分氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦?，?shí)現(xiàn)了對TN的去除。微絮凝過濾則通過去除水中的部分含氮有機(jī)物和懸浮物，減少了后續(xù)處理中氮的來源，同時絮凝劑的作用可能也對部分含氮物質(zhì)有一定的吸附和沉淀作用，從而提高了TN的去除率。與單一的多級A/O生物濾池工藝相比，組合工藝對TN的去除率提高了10%-20%，有效降低了出水的TN濃度。在TP去除方面，進(jìn)水TP濃度在[X19]-[X20]mg/L之間，多級A/O生物濾池對TP的去除效果較差，出水TP濃度為[X21]-[X22]mg/L，去除率僅為10%-20%。經(jīng)過微絮