曝气生物滤池处理居住小区污水的研究_段晓健

科技信息2009年第7期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION0.引言目前，我国城市污水处理率较低，到2010年城市污水规划处理率只有40%[1]。曝气生物滤池（BiologicalAeratedFilter,简称BAF）工艺发展很快，并得到了广泛应用[2-6]。还存在设计参数的不确定性。本文从工程的角度，以北方某一居民小区的生活污水为处理对象，采用有效容积为2.4m3的中试反应设备，对影响曝气生物虑池处理效能的表面水力负荷（q）、温度、气水比进行研究，确定了相关的工程控制参数，为曝气生物虑池的工程应用奠定了基础。1.试验装置与方法1.1实验装置装置及工艺流程如图1所示。主体设备为圆柱形上向流曝气生物滤池，由不锈钢制成，高4.5m、内径1.0m，有效容积2.4m3；底部设有穿孔管，用于布水和反冲洗；底部另设布气穿孔管两套，一套用于曝气，另一套用于反冲洗时的布气。填料为膨胀粘土颗粒，球型，粒径3~5mm，不均匀系数K60=1.8，颗粒比重1.56Kg/m3，堆积孔隙率0.44；填装高度3.0m。填料层下部为承托层，承托层由重质瓷球组成，从上至下瓷球直径依次为4mm、8mm、15mm、30mm，每层高度100mm。反应器壁上每间隔30cm设有1个取水口，共10个，用于采取水样和测量水头损失。1.2实验废水及其水质装置安装在北方某城市小区的污水处理站，接纳的污水主要是该小区的生活污水及部分食堂废水，水质相对稳定，表1是对该污水处理站初沉池污水水质的检测结果。由表1可见，该污水COD浓度在350mg/L左右，BOD5在160mg/L左右，可生化系数为0.45；悬浮物含量较少，氨氮浓度为34mg/L左右，未检出NO-2-N和NO-3-N。表1实验废水水质分析Table1Analysisofthewastewater1.3运行控制反应设备以表面负荷（q）1m3/m2·h启动，并连续运行，未进行接种活性污泥，气水比控制在2：1~4：1的范围。为考察不同水力负荷对曝气生物虑池处理效能的影响，设置了1、2、3、4m3/m2·h等4个不同水力负荷条件，在每一水力负荷条件下连续运行14天。曝气生物滤池是一种周期运行的水处理设施，随着曝气生物滤池的运行，悬浮物的逐渐积累，水头损失逐渐增加，为保证出水水质，必须定期进行冲洗。滤池冲洗周期根据水头损失来确定，根据先期进行的实验结果，本文以1.4m水头损失为指标进行反冲洗周期的控制，冲洗操作顺序如下：（1）气洗5min：关闭进水，以表面流速25m/h通入空气；（2）气水联合反冲洗10min：保持气速不变，以表面流速20m/h通入清水；（3）清水漂洗：停止进气，保持水漂洗10min；（4）静沉10min。1.4分析项目及方法中试设备运行过程中，每天检测的水质指标主要包括CODCr、NH4+-N、SS、pH和溶解氧（DO）等，其中，CODCr、NH4+-N、SS均依照美国水工业协会发布的标准方法[7]，pH值采用PHS-3C型酸度计，溶解氧和温度采用JBB607溶解氧测定仪。2.结果与讨论2.1表面水力负荷对SS、COD、NH4+-N去除率的影响表面水力负荷（q）是曝气生物滤池运行的重要参数，直接影响SS、COD、NH4+-N的去除率。中试系统装置首先在水力负荷为1.0m3/m2·h、20℃及气水比为3的条件下启动并达到运行稳定（冲洗周期控制在32-36h），并在温度和气水比保持不变的前提下，进一步考察了曝气生物虑池在2.0、3.0、4.0m3/m2·h等不同水力负荷条件下，对SS、COD、NH4+-N的去除情况。然而，q的提高，却对中试曝气生物滤池对COD和NH4+-N的去除产生了显著影响。在q分别为1、2、3、4m3/m2·h等4个不同水力负荷条件下达到运行稳定时，中试曝气生物滤池对COD的去除率分别稳定在92％、91％、90％和88％左右，而对NH4+-N的去除率则分别稳定在98％、92％、65％、25％和22％上下。可见，q的提高，对中试曝气生物滤池对NH4+-N的去除影响，要比对COD去除率的影响更为显著。中试曝气生物滤池，即便是在q高达3.0m3/m2h时，其出水中的SS、COD和NH4+-N浓度也可分别保持在15mg/L、60mg/L、18mg/L。以下，完全达到了国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准。2.2温度对COD和氨氮去除率的影响温度对微生物的代谢水平具有显著影响，在一定范围内，温度降低10℃可导致微生物代谢活性下降1～2倍[12]。我国北方四季气温变化很大，而且昼夜温差大，掌握温度对曝气生物虑池运行效能的影响规律，对实际工程应用具有重要意义。本文在q为3m3/m2h、气水比为3的条件下（冲洗周期控制在32-36h），考察了温度对中试曝气生物滤