瓷粒和陶粒填料曝气生物滤池处理低浓度生活污水的试验研究_袁煦

142给水排水Vol.33No.52007瓷粒和陶粒填料曝气生物滤池处理低浓度生活污水的试验研究袁煦1,2沈耀良1陈坚2(1苏州科技学院环境科学与工程省重点实验室,苏州215011;2江南大学环境生物技术研究室,无锡214036)摘要分别以瓷粒和陶粒作为曝气生物滤池的载体填料处理低浓度生活污水,对CODCr、NH3-N及SS的去除效果进行了比较研究,对生物膜的形态进行了观察。研究表明:在进水CODCr为30.8～184.8mg/L、NH3-N平均值为25mg/L、SS为61.2～206.9mg/L,水力停留时间(HRT)分别为12h、10h、8h、5h和3h时,两种填料处理后出水的CODCr、NH3-N和SS的去除率均分别可达80%、90%和80%以上,表明两种填料的去除效果基本相当。关键词曝气生物滤池生活污水载体填料处理效果生物膜填料的选择是曝气生物滤池(BAF)反应器的关键之一,它不仅决定了反应器能否高效运行,而且对曝气生物滤池的投资、运行成本和正常操作影响都很大。Kent等对7种常用的BAF滤料的研究表明,由膨胀页岩加工生产的陶粒滤料是最适于BAF的生物滤料[1]。瓷粒滤料是利用优质高岭土,添加适量的粘结剂、成孔剂、稀土抗腐剂,经高温烧制成外观白色,质地坚硬,颗粒均匀,微孔发达,孔隙率大且具有良好的表面吸附性及化学性稳定的新型滤料。瓷粒滤料具有以下运行特点:①滤料表面能形成稳定、高活性的生物膜,纳污能力强,处理出水水质好,滤料利用率高;②滤料层孔隙分布均匀,克服了水头损失大,易堵塞、板结的缺陷,运行周期长,产水量大;③瓷砂密度适中且均匀,克服了反冲洗难于控制和跑料的缺陷;④瓷粒滤料强度大、耐摩擦、稳定性高,使用寿命长达5年以上,由无机惰性材料高温烧成,长期浸泡不会向水体释放任何物质,无二次污染。目前瓷粒填料的应用在国内给水处理和污水深度处理中有过报道,但作为曝气生物滤池的填料处理生活污水尚未见相关报道。本研究同时采用瓷粒填料与目前应用最广泛的陶粒填料处理生活污水,比较了两种填料对CODCr、NH3-N和SS的去除情况,并对两种填料生物膜的颜色、形态和分布等进行了观察。1试验装置和方法1.1试验装置及流程试验装置及流程见图1。本试验采用两套平行装置作对比试验,两个反应柱均为300mm、高200cm的有机玻璃柱,填料粒径2～6mm,反应器直径大约是填料粒径的50倍以上,这样可以消除边壁效应,所得结果也可以应用到更大规模的反应器中[2]。反应柱填料层每隔20cm设一个取样口。滤柱内部结构由下至上依次是承托层(由不同粒径的鹅卵石按级配由大到小依次堆成,高20cm)和粗、细填料层(高130cm)。底部设有穿孔曝气管和反冲洗布水管,反应器采用上向流形式:污水由底部进入,上部排出。分别以瓷粒和陶粒作为填料,两种填料主要性能参数见表1。反冲洗采用气水联合反冲,反冲液由顶部溢流口排放。图1试验装置及流程表1两种填料主要性能参数的对比指标粒径/mm堆积密度/g/cm3密度/g/cm3比表面积/m2/g空隙率/%陶粒2～50.891.564.1133.9瓷粒2～61.402.103.9828.6DOI:牨牥牨牫牱牳牴牤jcnkiwwe牨牴牰牬牪牥牥牱牥牭牥牬牥给水排水Vol.33No.520071431.2试验水质及方法试验用水来自校园家属区生活污水,试验阶段的污水综合水质指标见表2。两种填料经驯化挂膜后,采用不同的水力停留时间,通过测定出水的CODCr、SS、NH3-N,对两种填料的性能进行比较。表2试验阶段污水综合水质指标月份气温/℃CODCr/mg/LNH3-N/mg/LpHSS/mg/L4～623.3～29.488.4～283.827.5～45.096.8～7.562.0～158.07～828.7～35.469.7～184.87.04～34.707.0～7.655.0～120.71.3测试项目及分析方法CODCr:重铬酸钾法;NH3-N:纳氏试剂分光光度法;SS:滤纸过滤称重法。2试验结果及分析2.1启动与挂膜启动挂膜阶段没有采取国内常用的活性污泥接种法,而是直接用生活污水进行挂膜,采用设计流速进行连续培养,这样可以得到更稳定的生物量[3]。本试验采取先闷曝培养7d,然后在进水流量12L/h、气水比3∶1～4∶1的条件下直接曝气,连续运行7～8d,可见反应器顶部内壁上附着大量丝状絮体,白色的瓷粒表面裹上了一层浅黄色的生物膜,并且颜色逐渐加深,而陶粒由于本身就是褐色的原因,生物膜颜色变化看不出来。通过显微镜观察可以发现,生物膜中有大量钟虫、草履虫、线虫及大量线状细菌。当出水CODCr和NH3-N去除率均达到75%以上且较稳定时可认为挂膜完成。2.2两种填料运行效果的比较本试验控制HRT分别为12h、10h、8h、5h和3h时,瓷粒和陶粒