二级曝气生物滤池处理城市污水的研究_雷国元

第23卷第4期武汉科技大学学报(自然科学版)Vol.23,No.42000年12月J.ofWuhanUni.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)Dec.2000收稿日期:2000-08-24作者简介:雷国元(1964-),男,武汉科技大学化工与资源环境工程学院,副教授.文章编号:1001-4985(2000)04-0373-04二级曝气生物滤池处理城市污水的研究雷国元1,齐兵强2,王占生2(1.武汉科技大学,湖北武汉,430081;2.清华大学,北京,100084)摘要:以球形陶粒为曝气生物滤池的生物载体,进行城市污水处理的半工业试验,考察了滤速、气水比、冲击负荷、反冲洗等因素对曝气生物滤池工作性能的影响。结果表明:在装置规模为12m3/d,水温为(20～23.5)℃,滤速为(6.09～8.21)m/h,碳化柱和硝化柱气水比分别为1∶1和2∶1,进水COD为(120～338)mg/L,NH+4-N为(30.0～53.6)mg/L的条件下,出水达到生活杂用水的标准;冲击负荷和反冲洗对滤池出水水质没有显著的影响。关键词:曝气生物滤池;陶粒滤料;污水处理;城市污水;生物处理中图分类号:X703.1文献标识码:A将城区中心大量的废水输送到郊区的污水处理厂,费用很高,投资占水处理总投资的80%[1]。利用处理效率高、占地面积小、能耗低的污水处理技术来实现城区污水就地处理与回用,意义重大。曝气生物滤池中的生物膜降解有机物时,还吸附悬浮固体物(SS);同时,粒状填料也可物理截留SS,所以出水中SS很少,不需要传统的二沉池,因而占地面积小,基建投资低。此外,还有以下优点:①水力负荷大;②采用比表面积大的粒状填料,微生物浓度大,BOD负荷达到活性污泥法的5倍;③曝气在填料上进行,气泡停留时间延长,使溶氧效率提高,供氧能耗降低;④抗冲击负荷能力强;⑤不需要污泥回流设备,维护方便[2]。所以,曝气生物滤池是一种应用潜力很大的污水处理技术。90年代初,全世界就有100多个厂用该技术来处理废水[1]。在我国,该技术尚处于推广应用的起步阶段。本研究拟用新型球形陶粒为填料,考察曝气生物滤池处理城市污水的性能,以及冲击负荷和反冲洗对处理效率的影响。1材料和方法1.1污水性质污水取自某城市污水排水沟,属于高浓度的城市废水。污水经格筛网隔粗后,用污水泵送到缓冲池,出水进入试验系统。因居民生活的变化及工业生产等因素的影响,尽管经过缓冲池和沉淀池的作用,进入曝气生物滤池的污水浓度仍然随时间变化较大。1.2试验装置试验流程示意图如图1所示。装置为串联二级柱,一级柱的主要作用是碳化,二级柱的主要作用是硝化,柱内径为300mm,高度为6000mm;为克服硝化柱中的水头损失,便于水的自流,碳化柱的基础比硝化柱高1000mm。污水经污水泵送入缓冲池,再流入平流沉淀池,沉淀2.5h后,用加压泵送入碳化柱底部,碳化柱的出水再进入硝化柱底部,在碳化柱和硝化柱内气水都同向上流。图1半工业试验装置示意图1—缓冲池;2—沉淀池;3—加压水泵;4—阀门;5—水流量计;6—碳化柱;7—硝化柱;8—反冲储水池;9—反冲水泵;10—空压机;11—反冲气流量计;12—曝气流量计反应柱下部设置底盘,底盘下部安装曝气管、反冲气管、污水进入管和反冲水管。底盘上先装约300mm高的卵石和粗砂粒,再装填4000mm高的陶粒,一级柱和二级柱中出水口距填料上方分别约1000mm和200mm。轻质球形陶粒的粒径为(3～6)mm,堆积密度为0.89g/cm3,密度为1.56g/cm3,比表面积为4.11m2/g,内部孔隙率为0.09,充填后滤柱孔隙率为0.339。1.3水质测定法COD测定采用重铬酸钾法;NH+4-N测定采用纳氏试剂比色法;SS测定采用滤纸法。3试验结果与讨论3.1挂膜挂膜采用自然挂膜法,先通入小流量的废水,逐渐增大流量至(0.46～0.5)m3/h(相应滤速(6.51～7.08)m/h),挂膜过程中,维持气水比为:一级:2∶1,二级:3∶1,通水(2～3)周后,COD和NH+4-N去除率均达到70%以上,标志挂膜过程完成。挂膜过程中,COD和NH+4-N去除率并不是同步增长的,例如,一进COD为178.5mg/L,NH+4-N为42.4mg/L;一出COD为81.4mg/L,NH+4-N为29.0mg/L;二出COD为48.2mg/L,NH+4-N为20.8mg/L,COD和NH+4-N的去除率分别为73.00%和50.94%。要使NH+4-N达到一定的去除率,需要较长的挂膜时间。原因是:①硝化细菌生长较慢;②碳化的异养菌在碳化柱内去除有机物能力还小,硝化柱进水中BOD较高,抑制了硝化的自养菌生长;③挂膜期间,BOD较高的环境有利于异养菌生长,只有当异养菌生长到足