曝气生物滤池沿滤料方向有机物与氨氮降解规律的试验研究_胡保卫

水力学与水利信息学进展209曝气生物滤池沿滤料方向有机物与氨氮降解规律的试验研究胡保卫’·,马腾`韩祯’程文’,(l.西安理工大学,教育部与陕西省共建西北水资源与环境科学重点实验室陕西西安71048.绍兴文理学院浙江绍兴31200.西安交通大学,多相流国家重点实验室陕西西安71049摘要曝气生物滤池作为一种新型推流式反应器,其独特的结构与滤料的生化特性使得其在处理低浓度有机度水时并不发生有机物与孰氮的分段去除现象.在传统的推流式反应器中,由于异养菌对氧及基质的争夺能力强于梢化细菌,有机物与氛氮的去除在沿滤料方向存在着严格的分区现象.本文试验得出曝气生物滤池在处理低浓度有机皮水时氛氮与有机质基本在同一区城内去除,故采用较低的滤层即可取得较好的效果,这对实际工程中降低BAF反应器的能耗具有一定意义.关键词曝气生物滤池;推流式反应器;滤料高度;有机质及氮氮去除月1青曝气生物滤池(简称BAF)能完成多种污染物在同一反应器内去除的功能,其中一个重要原因就是沿水流方向滤料层上能形成不同优势种群的生物膜`”。影响这一过程的重要因素就是滤料层的高度,根据不同的滤料高度,BAF能完成碳化、硝化和反硝化作用。BAF属于推流形式的反应器,传统的观点认为推流形式的生物反应器在有机质与NH礴+一的去除上存在严格的区域分界,由于有机质对硝化细菌存在抑制作用,所以在水流方向上一般是有机物先得到降解,然后再是N氏+一逐渐得到去除【2,。在实际运用中,通常在满足处理目标的基础上采用尽可能低的滤料高度,这样可使反应器的能耗减小并且加长运行周期13一5]。当进水的COD浓度较低而氨氮浓度相对较高时,考虑到进水初期异养菌不能大量繁殖而对硝化细菌的抑制作用减弱,可能会使BAF在沿滤料方向氨氮与有机物的降解不会出现明显的分区,本文通过试验来研究实际运行时的真实情况。2试验装置试验装置如图1所示,采用气水同向的上流式单级曝气生物滤池:主要由反应滤器、空气压缩机、水箱、水泵、计量设备构成。反应器主体由有机玻璃柱构成,外径35mm,厚IOmm,高Zm。反应器与配水区之间由一个均匀进水布气板分隔开来,进水布气板上按照粒径级配由大到小向上平铺着粒径为1一scm的鹅卵石承托层,承托层高度为20cm,其上平铺着生物滤料。反应器由底部开始每隔3c0m依次向上设置6个取样口,曝气装置采用三排穿孔曝气管,材料为内径为sm的不锈钢管,每根管上均匀分布着孔径为Zln的曝气孔。第一部分环境与生态水力学卜水箱;2一阀门;3一恒流泵;牛加压泵;5一污水进水;6一反冲洗进水;7一流量计;-8配水区;9一托架10一反冲洗进气;11一工艺进气;l2一空气压缩机;13一穿孔曝气管;14一滤料;15一泄料口;16一砾石承托层;17一均匀进水布气板;18-取样口;19一反冲洗出水口;2-0放空口3试验用水为使研究结果更接近实际,本文采用分散型实际生活污水作为试验原水。该水质满足有机质较低而氨氮相对较高的特点,具体水质指标如表1所示。表1原水各项水质指标COD(mg川OBD:NHf一NNQ,一N巧.7一22.57一7.6100一160(mg/l)81.4一94.1SS(mg八)(mg/l)PH佣温刀℃水060一7537.7一48.4TP(mg川1.8一2.2(mg/l)35.2一45.3(mg/l)0.23一0.294试验方法与内容试验采用国产球形轻质多孔生物陶粒作为滤料,主要试验参数如表2所示。表2试验参数滤料高度进水流量气水比HRT120Cm38.47L/h水力负荷0.40mJ/矿.h反应器启动完毕后,采用表3所示的试验参数稳定运行一周,每天16:00在各取样口取出水水样,试验最终水样水质指标为一周的平均数值。191水力学与水利信息学进展2095试验结果5.1有机物的去除规律分析图2可知,有机物的去除主要发生在滤料沿水流方向的头7c0m处,在有机负荷为1.02kgcoDm/3滤料.d的情况下,70cm处的coD的去除率可达到86%,在后段的5c0m滤料层内总去除率缓慢增长,最后达到90%左右,污水经过后段50cm的滤料去除率仅增加了4个百分点。污水在最开始的0一40cm区域内COD去除效率最高,这一段的去除率占总去除率的84%,在4c0m以后的滤料层内虽然总的去除率是在增加,但是每段去除率却在减少。污水的COD去除率沿水流方向在不同滤料高度出现该种规律与BAF反应器的推流式结构和有机物的去除机理密切相关:在BAF反应器内有机物是通过异养好氧菌来分解的,0一4c0m滤料层处于反应器的进水区域,有机质浓度高,并且由于底部供气,这一区域的供氧充足,因此在这一段滤料生物膜上异养好氧菌能够大量快速的繁殖,导致了这一段成为COD降解最高效的一段;在7c0m后的滤料层上,污水有机质经过前一阶段的消耗其浓度降低,生物膜中异养