二段上流式曝气生物滤池去除高标准景观补给水中氮磷营养物

目前，许多内陆城市以及沿海地区都面临着水资源不足的严峻挑战。而这些地区在开发游乐湖、扩大湿地、增加河川水流等方面的娱乐，环境用水就显得更加短缺。在优先保证饮用水供应的情况下，这些地区的景观用水不得不考虑以中水来补充[1-3]。虑及氮磷等营养元素对水体的富营养化方面的不利影响，补给水的氮磷含量往往规定的非常严格。如北京市的奥运湖即计划以污水厂的回用水来补充，其补给水的标准是总氮小于2mg/L，总磷小于0.3mg/L。为解决此问题，本试验设计了一套二段上流式曝气生物滤池作为污水厂的后续深度处理工艺，进一步去除污水厂二级处理出水中残留的SS、有机物、氨氮、硝态氮以及磷。曝气生物滤池是一种较新的、可以替代在废水生物处理中广泛应用的活性污泥法的污水处理方法，尤其适用于二级污水处理厂的扩建和升级[4-5]。由于此工艺省去了二次沉淀池且反应器体积相对较小，使得其系统的占地面积只是活性污泥系统的三分之一左右[6]。曝气生物滤池工艺作为一种固定生物膜处理方法，具备较高的活性生物量，相比较悬浮生长活性污泥系统有较高的处理效率，并尤其适合进一步深度处理有机底物浓度较低的二级生物处理出水[7-8]。曝气生物滤池具有较高的硝化与反硝化能力[9-11]，而且可以通过投加金属盐的形式进行高效化学除磷[5,12]。本试验利用一个好氧曝气滤池去除污水厂二级处理出水中残留的有机物并进行硝化，然后以甲醇为外加碳源利用缺氧滤池进行反硝化脱氮，在此过程中投加三氯化铁进行化学沉淀除磷。试验的目的是通过此二段生物滤池处理，出水水质可以满足奥运湖补给水对于氮磷的要求，并探讨影响硝化、反硝化、化学除磷效率的相关因素，以及两个滤池的极限容量。1试验设备与方法1.1试验设备与运行条件本试验所采用的反应装置如图1所示。两个试验滤柱内径为Φ100mm，高度为3m，内部充填直径Φ2～4mm的粘土烧制陶粒填料。每个滤柱都设有12个取样口，每个取样口均可取水样及固体填料样品并可在运行期间测量水头损失。两个滤柱均从底二段上流式曝气生物滤池去除高标准景观补给水中氮磷营养物王海东，彭永臻，王淑莹（北京工业大学环境与能源工程学院北京市水质科学与水环境恢复重点实验室，北京100022)摘要：虑及回用水中营养物质对水体富营养化的不利影响，许多地区对景观补给水的氮磷含量制定了极为严格的标准。本研究考察了作为三级处理工艺的二段上流式曝气生物滤池在硝化、反硝化、化学除磷效率等方面的相关影响因素及工艺的可行性，并进行了设计参数的优化。试验结果表明，此二段上流式曝气生物滤池的最后出水可满足回用水总氮小于2mg/L，总磷小于0.3mg/L的严格要求，且其较高的处理效率使得反应器可在较高的水力负荷下仍接近完全硝化与反硝化；在反应器的处理能力内，硝化和反硝化反应可以在较高的滤速下达到更好的处理效果；本工艺在抗水力负荷冲击方面有较大的优势。关键词：上流式曝气生物滤池；回用水；脱氮；除磷；硝化；反硝化；滤速中图分类号：TQ085+·413文献标识码：A文章编号：1000-3770(2006)10-0039-05收稿日期：2005-10-20基金项目：国家“863”重大科技专项项目（2003AA601010）；北京市重点实验室项目作者简介：王海东（1971-），男，博士研究生，主要从事污水处理及回用技术研究；联系电话：010-67392627；E-mail：wang,haidong@tom.com联系作者：彭永臻，教授；联系电话：010-67392627；E-amil：pyz@bjut.edu.cn。第32卷第10期2006年10月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.32No.10Oct.,200639部进水，进水量范围为5～130L/h。其中一个滤柱在底部曝气，以进一步去除出水中有机物以及完全硝化为目标；另一个滤柱为缺氧滤柱，以前一个好氧柱的出水为源水，投加甲醇后进行反硝化脱氮；分别在两个柱前投加化学药剂比较除磷效率。滤柱反冲洗时间由柱内水头损失的大小来控制，一般在滤柱水头损失达到100cm的时候进行反冲洗，反冲洗条件为：先以气量50m/h单独气洗2min，然后再以相同气量与40m/h的水量联合反冲5min，最后停止气洗，用最终出水以40m/h的水量冲洗滤柱3min。在正常进水前将反冲洗水排出。1.2进水水质BAF进水由一个中试规模的A/O活性污泥法反应器的沉淀池出水提供。具体水质如表1所示。由表1可以看出，中试规模的A/O活性污泥法反应器处理出水与实际的污水厂二级出水水质较为一致，适合作为二段BAF深度处理工艺的进水。1.3水样与分析除进出水外，一般在滤柱上每隔30cm取一个水样。水样的COD、BOD5、SS、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TP根据标准方法分析测定。温度、p