曝气生物滤池处理城市污水的研究_江萍

收稿日期:2001-09-10作者简介:江萍(1976-),女,江西婺源人,广州大学市政与环境工程系教师,硕士研究生,研究方向污水处理及资源化技术.曝气生物滤池处理城市污水的研究江萍(广州大学市政与环境工程系,广东广州510405)摘要:本研究对曝气生物滤池(BAF)处理城市污水的工艺条件进行了系统试验。研究表明BAF工艺的主要影响因素依次是滤层高度、气水比、水力负荷和进水有机物浓度。在优化的工艺条件下,BOD负荷达6～10kgBOD/m3·d,BOD5去除率为80%～90%,NH3-N去除率为80%。关键词:曝气生物滤池;城市污水;反应动力学中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1000-3770(2003)03-0172-03本研究以COD(BOD)及NH3-N的去除率作为考察指标,评价并确定了曝气生物滤池(BAF)处理生活污水的主要影响因素及反应动力学方程。1实验方法图1BAF处理生活污水工艺流程图1.污水泵;2.污水贮槽;3.高位槽;4.转子流量计;5.曝气生物滤塔(CN塔);6.曝气生物滤塔(N塔);7.反冲洗泵;8.反冲洗水槽;9.空压机;AR分析取样口BAF处理生活污水工艺流程图如图1所示。生活污水(BOD∶N∶P=100∶5∶1)经污水泵从污水槽打入高位槽,再从高位槽经流量计计量后先后流入两个串联的反应器。反应器为内径90mm,高1m的有机玻璃塔,两个塔内共装有球形轻质陶粒3.06L,陶粒平均粒径3.4mm,堆积密度0.82g/cm3,比表面积843.3m2/m3,沿塔高设置取样口,气液采用并流上升式(即底部进水进气)。分析方法:CODCr采用重铬酸盐法(GB11914-89);BOD5采用标准稀释法(GB7488-87);NH3-N采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)。2结果与讨论2.1水力负荷的影响图2水力负荷对COD去除率及BOD负荷的影响水力负荷对COD去除率及BOD负荷影响如图2,可见COD的去除率随着水力负荷的提高而降低,BOD容积负荷随着水力负荷的提高而提高。当水力负荷小于2.2m3/m2·h时,COD去除率均在91%以上,水力负荷大于2.2m3/m2·h,COD去除率则大幅降低。这是因为水力负荷过大,废水与生物第29卷第3期2003年6月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.29No.3June,2003DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2003.03.015膜的接触时间短,生物氧化去除污染物效果降低,表现为COD去除率下降。但另一方面,水力负荷影响微生物的生长、繁殖和脱落。水力负荷增加,有机负荷也增加,微生物可利用的营养物质相应增加,微生物生长旺盛,反应器中的生物量增加,从而保证了一定的去除率;同时,水力负荷的增加,加大了对陶粒表面生物膜的冲刷,有利于膜的更新和COD的去除,因此水力负荷不能太小,但有机负荷不能太高,即不能超过载体上生物膜的分解能力,否则随着水力负荷的增加,COD去除率下降。因此,水力负荷宜控制在0.6～2.2m3/m2·h之间。2.2气水比(曝气量)的影响在BAF工艺中,气水比(G/L)或曝气量是影响生化处理效果的另一主要因素,不同气水比处理效果如图3。当G/L<5时,COD去除率及容积负荷较低,随着G/L的增加,COD去除率及容积负荷都有所升高;当G/L为6～8时,容积负荷达到最高值;当G/L>10时,COD去除率增加不明显,而容积负荷则降低。但曝气量过大,反应体系中氧的浓度受平衡溶解度限制,溶解氧不仅不再增加,过强的湍流反而造成水中溶解氧的解析及填料上生物膜脱落,降低了固定化微生物的浓度,招致COD去除率和容积负荷的降低。另外,曝气量过大,动力消耗增加。因此,气水比应适当选择,本试验确定的G/L范围为:5/1～10/1。图3气水比对COD去除率及BOD负荷的影响2.3滤层高度的影响表1滤层高度对COD及NH3-N的去除率的影响CN塔N塔滤层高度(m)进水H1:037H2:0.625H3:0.99H4:1.255(出水)COD浓度(mg/L)233.1121.868.923.315.9COD去除率(%)47.7070.4090.0093.20NH3-N浓度(mg/L)24.121.318.7312.044.79NH3-N去除率(%)11.6322.2050.0080.00不同滤层高度的COD、NH3-N去除效果如表1。可见,COD的去除主要在CN塔内进行,CN塔出口(H2)的COD去除率达70%左右,而NH3-N去除率只有20%,在N塔出口NH3-N则去除了80%,因此NH3-N的去除主要在N塔进行。可见,好氧生物处理分解有机物是分阶段进行的:首先进行的是碳化阶段,主要是不含氮有机物的氧化(即有机物中碳氧化