曝气生物滤池两种填料挂膜的对比试验_曾正中

曝气生物滤池两种填料挂膜的对比试验＊曾正中王厚成李勃夏维民南忠仁(兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室,甘肃730000)摘要粉煤灰加气颗粒和沸石颗粒作为曝气生物滤池填料在相同条件下进行挂膜试验,结果得出:粉煤灰加气颗粒的挂膜速度与沸石颗粒大体相同,最终其CODCr去除率(60%)比沸石填料(55%)略高;沸石填料的NH+4-N处理率高于粉煤灰加气颗粒,达70%左右。关键词填料曝气生物滤池沸石粉煤灰加气颗粒＊国家自然科学基金项目(No.40671167)0引言曝气生物滤池是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上,并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺[1]。填料是其核心部分,填料性能和价格直接影响到整个处理系统的效能和普及。目前,粉煤灰在废水治理中的研究有很大进展,吕鹏等[2]直接利用粉煤灰的吸附作用处理生活垃圾渗沥液。郑俊等人[3]将黏土、粉煤灰及赤泥为原料制成球形轻质生物陶粒用于曝气生物滤池中,试验污水有机物的去除率都在60%以上。本试验所用粉煤灰加气颗粒因其内部有很多密封空间,故其密度(1.5gcm3)比水稍大一点,是从粉煤灰加气混凝土厂的废弃砌块破碎取得的,价格低廉易得。本试验把粉煤灰加气颗粒与沸石作为曝气生物滤池的填料进行挂膜对比试验,比较粉煤灰加气颗粒的挂膜效果,为粉煤灰加气颗粒作为曝气生物滤池填料处理废水提供初步探讨,并实现粉煤灰加气制品废物资源化再利用。1试验部分1.1试验装置与材料1.1.1试验装置单个试验系统如图1所示。试验装置由两个相同的系统组成:内装填料的透明有机玻璃圆柱构成曝气生物滤柱,圆柱内径为18cm,气水同向从底部进入,滤柱由3部分组成:配水区、填料区和沉降区,从底部向上每隔30cm分别设污水取样口和填料取样口,共设污水取样口4个、填料取样口4个。主要参数如表1。1.1.2试验材料1.1.2.1废水本试验使用的废水是兰州市某污水处理厂的初沉池出水、城关区芦家大沟填埋场渗沥液及自来水按一定比例混合的溶液。污水与渗沥液水质如表2。1—填料取样口;2—污水取样口;3—沉降区;4—填料区;5—配水区。图1单个试验系统表1曝气生物滤柱结构参数名称高度mm有效容积L配水区2005.1填料区100025.4沉降区1503.8总计135034.3表2污水与渗沥液水质指标mgL种类CODCrNH3-NSS渗沥液8000～10000300～1000200～300污水160～23040～7830～401.1.2填料粉煤灰加气颗粒来源于兰州市某粉煤灰加气混凝土厂的废弃砌块,沸石是从兰州市某填料厂购得,填料的物理性质见表3。21环境工程2008年2月第26卷第1期DOI:10.13205/j.hjgc.2008.01.003表3填料的物理性质种类比表面积(m2·g-1)真密度(g·cm-3)堆积密度(g·cm-3)空隙率%粒径范围mm粉煤灰加气颗粒9.41.50.5404～10沸石10.22.01.3454～101.2挂膜试验1.2.1初期挂膜为提高挂膜速度,试验采用排水浓缩挂膜法。初期挂膜开始于6月初,历时1周,水温在15～26℃之间,适于微生物生长。具体操作如下:首先将污水厂二沉池浓缩污泥用水稀释的溶液(污泥浓度20mgL)倒入滤柱中,其饱和体积约占总体积的12,再将污水处理厂初沉池污水(CODCr160～200mgL)灌满滤柱,对其静置曝气48h(曝气量为8Lh),然后排空液体,完成1次试验过程。之后,按照上述步骤再运行2次。待第6天液体排空之后,可见粉煤灰加气颗粒上呈显浅黄色,而沸石上有褐色点状附着,对其进行镜检,发现两种填料上都有草履虫和变形虫出现,菌类主要以丝状菌为主,但数量不多。1.2.2生物膜驯化初期挂膜后,向滤池通入渗沥液、污水、自来水的混合液,保持流量6Lh、曝气量8Lh(通过测定DO,保持出水DO为2～3mgL),每天检测CODCr、NH+4-N,在CODCr去除率达到稳定后,按照混合液浓度要求再将污水、渗沥液、水依次间歇按不同比例通入,具体通入比例见表4。直至最后混合水样CODCr去除率达到稳定时,表明生物膜驯化成功[4]。表4混合液构成情况污∶渗∶清CODCr(mg·L-1)NH+4-N(mg·L-1)29∶1∶0374～42648～10828∶2∶12488～64441～10027∶3∶15700～75644～1142结果与讨论2.1两种填料挂膜过程中的CODCr变化2.1.1粉煤灰加气颗粒如图2所示,在驯化试验前3d,污水CODCr进、出水浓度差由大变小,去除率由44%降至最低13%,随后2d波动在26%和16%,此时微生物处于生长初期、生物量少,对CODCr的生物去除作用弱,说明起初粉煤灰加气颗粒对有机物起吸附作用最后达到饱和。随着进水浓度的增加CODCr的去除率迅速