曝气生物滤池沸石和陶粒滤料性能对比研究

曝气生物滤池（Biologicalaeratedfilter，BAF）具有有机负荷高、占地面积小、投资小、处理效率高和出水水质好等优点[1-2]。BAF的滤料是影响其处理效果的关键因素之一，也是影响水处理成本的主要因素之一。在BAF中应用比较广泛的是陶粒滤料，具有生物附着性强、挂膜性能良好、水流流态好、反冲洗容易进行和截污能力强等优点[2]。天然沸石具有较大的孔隙率和比表面积，因而具有较大的微生物附着表面，特别是沸石对NH3-N有较强的选择性离子交换能力，在沸石表面有生物膜时仍具有交换NH3-N的能力，故以沸石为滤料的BAF具有较强的抗NH3-N冲击负荷能力[3-4]。本研究参考国内外相关研究，采用天然沸石和粘土陶粒这2种滤料应用于BAF，考察其对污水厂二级出水深度处理的能力，以回用电厂作冷却水为目的，并对这2种滤滤料在处理能力、工艺运行和工程经济等方面进行比较，以期对以后的工程试验进行有益的探索。1试验装置和方法1.1装置试验滤柱为机玻璃柱，直径20cm，总高度310cm，填料层高度180cm。系统采用向上流方式运行，同时在底部曝气。BAF装置总共2套，分别装填陶粒滤料和沸石滤料。陶粒颗粒粒径3～4mm，沸石颗粒粒径2～4mm。1.2进水水质试验进水为城市污水二级生物处理出水，其水质的主要特点是COD偏低，NH3-N含量比较高，可生化性差。在试验水质状况及测定方法如表1所示。1.3试验方法因进水有机物少，可生化性差，故采用接种挂膜法。将活性污泥导入滤柱，并加入营养液闷曝4d，然后挂膜培养。当NH3-N去除率稳定时认为启动结束，进入稳定运行阶段。根据回用水水质标准，确定试验的主要去除目标是COD和NH3-N。2结果与讨论2.1未挂膜前的滤料颗粒表面滤料表面的粗糙程度对微生物附着影响很大，曝气生物滤池沸石和陶粒滤料性能对比研究高连敬（同济大学建筑设计研究院环境分院，上海200092）摘要：以沸石和陶粒为填料，分别进行了沸石曝气生物滤池和陶粒曝气生物滤池处理污水厂二级出水的中试试验，并对2种滤料的处理性能和工艺特征进行了比较。结果表明，2种滤池均可以在一定工况条件下达到良好的处理效果，且保持较好的抗冲击负荷能力。在气水体积比3:1、水力负荷为1m3·m-2·h-1，温度分别为20～25℃和15～19℃的情况下，沸石BAF和陶粒BAF对COD去除率分别为12.67%和21.93%，出水COD分别为31.46和37.06mg·L-1；NH3-N去除率分别为96.64%和97.79%，出水NH3-N的质量浓度分别可降到1.46mg·L-1和1.20mg·L-1。沸石价格低廉，更具有工程应用推广价值。关键词：曝气生物滤池；沸石；陶粒；COD；NH3-N中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)12-053-05收稿日期：2009-03-31作者简介：高连敬（1975－），男，工程师，硕士研究生，从事水处理技术开发与工程设计联系电话：13641749625；E-mail：gaolianjing1975@126.com项目COD/mg·L-1ρ(NH3-N)/mg·L-1温度/℃最大最小平均测定方法87.3628.0045.19重铬酸钾法75.6130.3552.54纳氏试剂光度法255温度计表1试验水质及测定方法Table1Qualityofinfluentwater第35卷第12期2009年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.12Dec.,200953为了更好地观察这2种滤料的表面状况，用扫描电镜分别在25倍和5000倍条件下观察沸石颗粒和粘土陶粒这2种滤料，结果见图1和图2。从图1中可以看到，沸石颗粒表面非常粗糙，布满了很多凹陷的小孔穴，直径在1～30μm。一般来说，球菌个体大小在0.5～2μm，杆菌一般长1～5μm、宽0.5～1μm，因此沸石表面这许许多多的孔穴非常适合细菌附着，并且增加了沸石的比表面积，可提高附着的微生物量，有利于提高NH3-N的去除率。从图2可以看到，粘土陶粒表面非常粗糙，密密麻麻的分布有很多孔洞。但是这些孔洞大小不均，有的孔洞非常小，有的孔洞甚至直径达到200μm以上。细菌的生长主要依赖直径比较大的孔洞，微孔过多对细菌的生长作用不大，这些大小不均的孔洞非常有利于微生物附着在上面生长。2.2启动性能比较2.2.1沸石情况图3是沸石BAF启动挂膜过程中对COD的去除情况，进水水温在22～25℃。BAF处理的是污水厂二级出水，本身可生化性能比较差，因此从图3可以看出，COD的去除率不是很高。在启动初期，因为污水厂本身在进行调整，有时候会出现停水状况，所以进水COD不均匀，导致出水COD也不是很均匀。在40d的启动期间，进水COD平均为