A_O一体式曝气生物滤池处理生活污水

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁工业安全与环保

󰀁󰀁IndustrialSafetyandEnvironmentalProtection

󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

2002年第28卷第5期󰀁May2002

A/O一体式曝气生物滤池处理生活污水

󰀁󰀁刘旭东󰀁杨正松󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁

(越众集团股份有限公司󰀁深圳518048)󰀁(清华大学环境工程系)󰀁󰀁󰀁

󰀁󰀁摘󰀁要󰀁在原水水力负荷为1.1m/h,回流比为2的条件下,考察了缺氧󰀁好氧一体式曝气生物滤池在气水比为4󰀁1、5󰀁1和6󰀁1工况下对生活污水的处理效果。研究结果表明,对生活污水有着良好的处理效果,处理出水可稳定地达到国家二级排放标准。随着气水比的增加,系统对COD、BOD5和氨氮的去除率有所提高,缺氧󰀁好氧曝气一体式生物滤池具有良好的硝化、反硝化效果。硝化作用主要在好氧区完成,反硝化作用在缺氧区45cm处即可完成。

󰀁󰀁关键词󰀁缺氧󰀁好氧曝气一体式生物滤池󰀁悬浮填料󰀁硝化󰀁反硝化

Astudyonsewagetreatmentwithanoxic-aerobicaeratedintegrativebiologicalfilter

󰀁󰀁󰀁LiuXudong󰀁YangZhengsong󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁ZhangJian󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁(YueZhongGroupCompanyLtd.󰀁Shenzhen518048)󰀁(EnvironmentEngineeringDept.ofQinghuaUniversity)Abstract󰀁Anoxic-aerobicaeratedintegrativebiologicalfilterisstudiedtotreatsewagewhenhydraulicloadis1.1m/h,recirculationratiois2,ratioofairandwateris4,5,6to1.TheresultsshowthattheprocesscantreatsewageeffectivelyandtheeffluentCOD,SS,BOD5,NH3-Ncanmeetthenationaldischargestandards.Theremovalratecanbeenhancedwithin-creaseofrationofairandwater.Theprocesshasgoodnitrificationanddenitrificationresults.Nitrificationmainlyoccurrsinaerobicareaanddenitrificationprimarilyoccurrsinanoxicarea.

Keywords󰀁anoxic-aerobicaeratedintegrativebiologicalfilter󰀁floatingmedia󰀁nitrification󰀁denitrificaton

1󰀁概述

现代曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter,以下简称BAF)是在生物接触氧化工艺的基础上引入饮用水处理中过滤的思想而产生的一种好氧废水处理工艺,20世纪70年代末起源于欧洲,突出特点是在一级强化处理的基础上将生物氧化与过滤结合在一起,滤池后面不设沉淀工序,通过反冲洗实现滤池的周期运行。由于其良好的性能,应用范围不断扩大,在经历了20世纪80年代中后期的较大发展后,到20世纪90年代初已基本成熟,20世纪90年代以后,BAF的发展方兴未艾,工艺形式不断推陈出新,功能逐步完善、扩展。

缺氧󰀁好氧一体式曝气生物滤池将生物处理中的缺氧段和好氧段有机地结合起来,利用缺氧段中反硝化菌的反硝化作用实现脱氮作用,利用好氧段中好氧菌对有机污染物质的高效去除作用实现对有机污染物的去除,具有负荷高、出水水质好、占地省

等优点。本研究主要探讨了在不同气水比条件下缺氧󰀁好氧一体式曝气生物滤池对各类污染物质的去除效果,为实际工程提供可靠的设计参数。2󰀁试验方法

试验反应器模拟实际BAF工作的一个单元,即填料高度接近实际工程中填料的高度,截面积取工程中一个曝气头的服务面积(约0.02m2)。结合实际试验材料,确定反应器采用内径186cm的有机玻璃柱,有效截面积0.027m2,填料高度2.85m,其中曝气区1.95m,缺氧区0.9m。填料采用聚乙烯悬浮有机填料,密度为0.906~0.966g/cm3。填料粒径3.5~6mm。图1为反应器的试验系统。

原水经进水泵泵入反应器,经缺氧区和好氧区处理后流入回流水箱,然后一部分被回流泵重新泵入反应器,另一部分出水流出。系统运行一段时间后,填料会发生堵塞,应进行反冲洗。反冲洗时,停止进水和回流,反冲洗水泵将回流水箱内处理后的󰀁15󰀁

出水由柱顶打入反应器,反冲洗污泥由柱底的出水口流入污泥水箱。本试验装置处理生产污水的启动时采用氧化沟内的活性污泥进行接种。表1说明了各工况运行的基本情况。

生,并且主要由脱落的生物膜组成。

图2󰀁进出水SS的变化

图3为不同气水比条件下对应的出水SS及其去除率。从图中可以看出,随着气水比的增加,反应器出水SS有增加的趋势;与之对应,去除率趋于降低。如前所述,出水中的SS主要由脱落的生物膜组成,而气水比的增加,无疑增加了工艺曝气对好氧区生物膜的冲刷。此外,气水比的增加,必须会对滤床内生物相组成及生物活性高低产生影响。由于试验

进水柱塞式空图1󰀁试验系统示意

1

原水水箱;2

回流水箱;3

污泥水箱;4

计量泵;5气流量计;810

回流隔膜式计量泵;6

填料;12

反冲洗离心泵;7

反冲阀门过程中水温也同样是升高的,所以滤床内原生动物的活性较高,无疑会增加生物膜的脱落。事实上,进水SS在一定的范围内变化时,在同样的气水比条件下滤池出水SS不会有什么区别,但气水比会对出水SS产生影响。

反冲污泥液体流量计;9回流液体流量计;

稳压箱;11滗水器;13

表1󰀁工况运行状况

进水水质条件工况运行时间COD/(mg󰀁l-1)BOD5/(mg󰀁l-1)SS/(mg󰀁l-1)氨氮/(mg󰀁l-1)水温/󰀁

气水比4󰀁12.1~3.8215.21134133.212~14

气水比5󰀁13.9~4.10232.3141.339.837.317~14

气水比6󰀁14.11~5.16193.59535.433.417~21

注:试验期间原水水力负荷为1.1m/h的空塔滤速;回流比为2󰀁1,该

参数类似于20世纪90年代初欧洲实际工程设计参数,表中进水水质为该工况下的平均值。

图3󰀁气水比与SS去除率的关系

3.2󰀁不同气水比下COD的去除效果分析

各工况下进出水中SS的变化如图4所示。尽管原水COD有一定的变化,出水COD在各工况下

是相对稳定的。3种工况下,原水的平均COD值按时间顺序分别为:215.2、232.3、193.5mg/l,出水平均值为52.0、41.7、30.3mg/l,相应的去除率分别为75.1%、81.6%、83.6%。

图5表示气水比与出水COD去除率的关系,图中表明,气水比对COD去除有较大的影响。这一点与生活污水的可生化性高有直接关系。因为试验过程中原水水力负荷不变,回流比固定,所以在有机负荷、停留时间不变的情况下,增加气水比本质意味着生化反应的加强,也就直接体现为出水COD的降3󰀁试验结果与讨论

3.1󰀁不同气水比下SS的去除效果分析

图2为各工况下进出水中SS的变化。各工况下出水SS基本在5mg/l以下,相对于进水来讲,显示出反应器良好的SS去除效果,主要原因是填料及其上面的生物膜起着很强的截留和吸附作用,而且,生物膜吸附截留SS的作用可能比填料本身更强。3个工况下系统对SS的平均去除率相应为94.4%、.9%、88.4%。但应指出,对SS去除的效率要有客观的认识,事实上,反应器出水的SS形态与进水中的SS形态不同。镜检结果表明,出水中的肉眼可见的SS主要由生物膜组成,即出水中有新的SS产󰀁16󰀁

低。提高气水比不仅会对滤池处理可降解物质的能力产生影响,对于难降解物质的去除也会产生有益的作用;此外,传质作用的加强,乃至生物同化不可降解物质水平的提高,均会对出水COD的降低产生积极作用。在气水比6󰀁1的工况中,其进水COD的平均值有一定下降,所以该工况下COD的去除率增幅不大,但考虑到出水COD的降低,气水比对去除率的影响还是较为明显的。

的增加逐渐降低。试验采用的水力负荷较低,估计随着水力负荷的增加,有机负荷的加大,气水比的影响程度还会进一步加大。至于去除率随气水比的增加而增加在趋势图中有较明显的表示,但变化的绝对量不大。

图6󰀁进出水BOD5变化

图4󰀁进出水COD的变化

图7󰀁气水比与BOD5去除率的关系

3.4󰀁不同气水比下氨氮的去除效果分析

在自养型硝化细菌作用下,氨态氮氧化成亚氮和氮的过程称为硝化反应。由于硝化细菌是好氧型菌,所以良好的充氧条件是硝化作用顺利

图5󰀁气水比与COD去除率的关系

进行的必要条件,这也是本试验进行不同气水比试验的出发点。

图8表示氨氮的去除效果。由图8可见,与SS、COD的去除相比,氨氮的去除受气水比的影响较大,这是由于溶解氧是影响硝化过程的重要因素。在3个工况中,进水的平均氨氮变化不大,分别为:33.2、37.7、33.4mg/l,对应的出水氨氮值平均为18.5、16、8.8mg/l,去除率分别为44.3%、57.9%、78.4%。

图9表示气水比与出水氨氮去除率的关系。与COD、BOD5的情形不同,气水比对氨氮去除的影响较大,随着气水比的增加,出水氨氮有较大幅度的降低,由接近20mg/l降至小于10mg/l,去除率的增幅更加明显。尽管气水比在6󰀁1的工况下,进水氨氮的平均值有所降低(在SS、COD、BOD5的去除中同样表现出这一点,主要是由于进入5月后,原水整体污染物质浓度有所降低),但去除率还是大幅提高,表3.3󰀁不同气水比下BOD5的去除效果分析

各工况下进出水中BOD5的变化如图6所示。由于试验条件的,BOD5的数据相对较少,但是由于BOD5的测试一般在该种工况运行成熟稳定后进行,应该具备说服力。尽管从数值上看,出水BOD5的值相差不大,但气水比的影响还是能够看出来。气水比5󰀁1和6󰀁1工况下的去除率相差不大,与后者进水的BOD5的值相对较小有关。在3个工况中,进水的平均BOD5分别为:113、141.3、95mg/l,对应的出水氨氮值平均为7.5、5.5、3.5mg/l,去除率分别为93.3%、96.1%、96.3%。

图7表示气水比与去除率的关系。气水比对出水BOD5的影响趋势与气水比对COD处理的影响相类似,但程度较小,主要原因是气水比4󰀁1时反应器的出水BOD5较低,生化处理的效果比较好。但气水比的影响还是能看出来,出水的BOD5随气水比󰀁17󰀁

现出气水比对反应器处理氨氮的影响很大。

图8󰀁进出水氨氮的变化

图10󰀁气水比6󰀁1工况下的反硝化程度

处的填料层在总氮的去除上已基本没有作用。因此,强化缺氧区的脱氮作用是提高系统总氮去除率的根本途径。4󰀁结论

(1)缺氧󰀁好氧曝气一体式生物滤池对生活污

图9󰀁气水比与出水氨氮去除率的关系

水有着良好的处理效果。原水水力负荷为1.1m/h、回流比为2,系统在气水比为4󰀁1、5󰀁1和6󰀁13个工况下对SS的去除率均在88%以上,对COD的去除率大于75%,对BOD5的去除率大于90%,对氨氮的去除率变化较大,但处理出水均可稳定地达到国家二级排放标准。

(2)随着气水比的增加,系统对COD、BOD5和氨氮的去除率有所提高,其中氨氮的去除率可以由气水比4󰀁1时的44.3%提高到气水比6󰀁1时的78.4%。

(3)缺氧󰀁好氧曝气一体式生物滤池具有良好的硝化、反硝化效果。硝化作用主要在好氧区完成,反硝化作用在缺氧区45cm处即可完成。

(收稿日期:20011129)

3.5󰀁反硝化作用的探讨

通过考察反应器不同填料深度的总氮、氨氮、硝态氮的浓度变化情况以探讨系统对氮的脱除规律。试验结果如图10所示。

󰀁󰀁由图10可见,在缺氧区氨氮几乎不发生降解,而在好氧区,盐含量迅速增高,且远大于亚盐的含量,这说明系统的硝化程度是较高的,好氧区不存在亚的积累,氧化的氨氮几乎全部转化为盐氮。

由硝态氮的变化曲线可见,反硝化脱氮作用主要是在缺氧区进行的,在填料层高45cm处硝态氮浓度接近0,即反硝化率接近100%。总氮的数据也表明,反硝化作用主要发生在缺氧区前段,位于更高

更名启示

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󰀁基础自动化󰀁编辑部2002年4月2日