再生水曝气生物滤池填料优选研究_张亚维

给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１６１再生水曝气生物滤池填料优选研究张亚维１，２白宇２甘一萍２胡俊２张文超２（１北京科技大学土木与环境工程学院，北京１０００８３；２北京城市排水集团有限责任公司，北京１００１２４）摘要分别对不同填料物理化学性能和其对再生水的处理效果进行研究。结果表明：填料的物理化学性能直接影响微生物的附着、生长和生物膜的形成，进而影响其对再生水的处理效果；填料的粒径小，比表面积大，单位体积的生物量多，对污染物的去除效果好，出水水质稳定；填料的破损率和磨损率相对较小，有助于减少实际工程中填料的耗损，降低运行成本，并可以保障微生物的生长空间。在实际水处理过程中，可根据不同填料去除污染物的特性进行填料的优选与应用。关键词曝气生物滤池填料物理化学性能去除效果０前言曝气生物滤池（ＢＡＦ）工艺研究始于２０世纪８０年代末９０年代初，是在普通生物滤池的基础上，借鉴快滤池的工艺原理而开发的新型水处理工艺［１］。它具有生物量大、挂膜启动快、处理效率高、出水水质好、抗冲击负荷能力强、占地面积小、基建投资省和运行费用低等特点。因其具备这些特点，近年来被广泛应用于污水处理厂升级改造及新建水厂的再生水生产中。目前北京市为了恢复地表水体功能，正在积极进行污水处理厂的升级改造及再生水厂的新建工作，要求出水大部分指标达到地表Ⅳ类要求，该要求严于现行的再生水系列标准。根据北京市相关规划，总处理量为２８万ｍ３／ｄ的３座新建再生水厂将采用曝气生物滤池工艺进行再生水生产。曝气生物滤池主要是利用填料的物理拦截和填料上生物膜的生物降解双重作用来将污染物加以去除［２］。填料作为曝气生物滤池的核心部分，其物理化学性能决定了反应器内附着生长的生物量，也影响了内部传质效果。因此，填料的选择是曝气生物滤池的关键，直接影响着该工艺处理效能的优劣、基建运行成本的高低及能否在水处理中得到更广泛的推广与应用［３～５］。本文重点进行曝气生物滤池填料优选研究，通过对不同填料物理化学性能分析及运行效果比对，实现填料的优选，从而为曝气生物滤池的设计运行提供技术指导。１试验装置及流程１．１试验材料试验采用６根直径０．３ｍ的生物滤柱进行平行试验，装置编号分别为１＃～６＃。反应器总高为３ｍ，填料层高２ｍ，承托层高０．２ｍ，承托层下部缓冲配水区高０．３ｍ，考虑到反冲洗时填料的膨胀，清水区高０．４ｍ，超高０．１ｍ。本试验采用上向流运行方式，气、水均由底部进入滤池，流程见图１。图１试验装置工艺流程１．２水质情况试验进水采用高碑店污水处理厂二级出水，根据需要投加氯化铵调节进水氨氮负荷。表１为进水水质情况。表１试验进水水质项目温度／℃ＴＯＣ／ｍｇ／ＬＣＯＤＭｎ／ｍｇ／ＬＮＨ３—Ｎ／ｍｇ／Ｌ浊度／ＮＴＵ数值２３～２９５．３５～１２．１２６．０４～１１．６３．０７～６．３１０．８５６～１．５４１．３分析方法填料的物理化学性能均采用《水处理用滤料》DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2011.s1.113６２给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１（ＣＪ／Ｔ４３—２００５）标准方法进行测定，ＣＯＤ采用高锰酸钾法测定，ＴＯＣ采用ＭｕｌｔｉＮ／Ｃ２１００ＴＯＣ仪测定，ＮＨ３—Ｎ采用纳氏试剂分光光度法，浊度采用ＨＡＣＨ２１００Ｎ浊度仪测定。２结果与讨论２．１不同填料物理化学性能分析试验中考察了６种填料（１＃～６＃）的粒径范围、颗粒强度、堆积密度、真实密度、比表面积、比孔隙体积、灼烧减率、盐酸溶解率、不均匀系数、磨损率和破损率之和。１＃～４＃为不同厂家生产的陶粒，５＃和６＃为不同厂家生产的火山岩，试验结果见表２。表２填料物理化学性能参数测试项目１＃２＃３＃４＃５＃６＃粒径范围／ｍｍ２～４２～４２～４２～４３～５２～４颗粒强度／Ｎ２０９．８８１４１．６５６１．２１６５．７８１３７．４８６６．１８堆积密度／ｇ／ｃｍ３０．７３４０．８１７０．９１２０．９９８０．９２５０．９４６真实密度／ｇ／ｃｍ３１．５５１．７４３２．０６２．１１６１．６２２．１４比表面积／ｍ２／ｇ３．２８５１．５３３．０５５０．５７４０．９９６比孔隙体积／１０－４ｍＬ／ｇ１５．４４９．６４４１７．９０３．７６７６．６５１灼烧减率／％０．８６０．５４０．７８０．０２０．４８０．９４盐酸溶解率／％－０．２０．２２１１．０７１．２１．６４．５３不均匀系数１．５６１．６６１．３８１．７４１．３３１．７０磨损率和破损率之和／％４．２１５．３８２．３８７．２０５．３４３．７６填料粒径是影响ＢＡＦ处理效能的重要参数。一般来说，填料粒径越小，越有利于微生物的附着生长。但填料粒径越小，滤池越容易堵塞，运行周期越短，需频繁反冲洗，且不易发挥深层填料的作用。因此，填料粒径选择时，需同时考虑滤池处理效能及运行周期，根据滤池进水水质和处理要求进行优化选择。由于再生