BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置的研究

　　摘要：本装置的开发研究是着眼于目前生活小区、医院、宾馆及旅游景点等污水分散式排放点污水处理领域存在的问题，提出利用新型的污水处理技术-曝气生物滤池和处理材料-球形陶粒开发BAF-高效污水处理装置，为以上地点的污水处理提供一种投资低、运行费用省、管理方便的新选择。
　　关键词：污水处理装置，曝气生物滤池，生物膜，球形陶粒，生活污水
　　Study on High Efficiency Biological Aeration Filter
　　Zhao Xu
　　(Department of Environmental Engineering Design，China Railway Shanghai Design Institute Group Co.，LTD.，Shanghai 200070，China)
　　Abstract this study is aimed to develop a new domestic sewage treatment technology, that is biological aeration filter with new material-spherical expanded clay filled inside and it presents high efficiency. this advanced device can be applied in separated areas such as residential areas, hospitals, hotels and tourist attractions with the advantage of low investment cost, operation cost and simple management as well.
　　Keywords: wastewater treatment device, biological aeration filter, biological membrane, spherical expanded clay, domestic sewage
　　我国现有城市污水处理厂普及率较低，仅仅有一些大中城市和一些经济状况较好的城市有污水处理厂。还有更多的地方则是污水不能并入城市污水处理管道或根本无生活污水处理厂，比如小城市、乡镇、住宅小区、宾馆、饭店、旅游点等，由于这部分用户分散、数量大，其排放的污水对环境造成的污染问题越来越不容忽视。
　　为解决大量生活污水的直接排放对环境造成的污染，高效的一体化小型污水处理装置的研制开发将具有重要的现实意义，对解决我国生活污水处理水平低的现状有重要意义。
　　本装置的开发研究就是着眼于污水分散式排放点污水处理领域存在的问题，提出利用新型的污水处理技术-曝气生物滤池和处理材料-球形陶粒开发BAF-高效污水处理装置，为以上地点的污水处理提供一种投资低、运行费用省、管理方便的新选择。
　　1.试验
　　1.1试验装置
　　本试验在上海市某水质净化厂进行，试验时间为7月至9月，试验用水从水质净化厂曝气沉砂池中抽取，试验装置主要有四个钢质罐体组成，依次为厌氧罐、1#曝气生物滤罐、2#曝气生物滤罐、石英砂滤罐，厌氧罐体中装有塑料球形填料，生物曝气滤罐罐体中填装球形陶粒填料。各罐体具体尺寸见表1：
　　表1 实验装置各罐体尺寸表

罐体	尺寸（直径×高度）  单位：mm
厌氧罐	500×1200
曝气生物滤罐1#	500×1800
曝气生物滤罐2#	500×1800
砂滤罐	500×1200

　　1.2 试验方法及工艺流程
　　试验以生物曝气罐为主要研究对象，通过检测生活污水通过装置时，水质指标在罐体中的变化情况，重点研究该装置中各个处理单元的性能指标和影响处理单元工作性能的主要因素，为装置在整体上的完善提供理论上的指导。
　　试验工艺流程如下(试验装置系统如图2.2所示)：
　　2.试验结果
　　运行试验以考查BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置的稳定性及研究影响装置工作性能的主要因素及运行边界条件为主。在试验研究中，BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置显示了较强的稳定性和抗冲击能力。在连续运行情况下，BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置对COD、BOD和氨氮的去除效果良好。由试验数据可以看出，在进水水质指标变化较大的情况下，出水水质能保持相对稳定，且均能达到排放标准。
　　2.1 COD的去除
　　图1表示的是BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置去除COD效果。可以看出，当进水量在60L/h～150L/h范围内时，进水COD含量范围则从最低246.47mg/L至最高512.76mg/L，经BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置处理后，出水最低达11.02mg/L，最高达55.43mg/L，均低于COD一级排放标准要求60mg/L，出水指标稳定，COD去除率最低为82.66%，最高为97.34%。
　　2.2 BOD的去除
　　图2表示的是BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置去除BOD效果。可以看出，当进水量在60L/h～150L/h范围内时，进水BOD含量范围则从最低103.13mg/L至最高246.12mg/L，经BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置处理后，出水最低达4.02mg/L，最高达17.68mg/L，均低于BOD一级排放标准要求20mg/L，出水指标稳定，BOD去除率最低为87.56%，最高为97.46%。
　　2.3 氨氮的去除
　　图4表示的是BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置去除氨氮效果。可以看出，当进水量在60L/h～150L/h范围内时，进水氨氮含量范围则从最低24.9mg/L至最高39.2mg/L，经BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置处理后，出水最低达0.0mg/L，最高达14.2mg/L，均低于氨氮一级排放标准要求15mg/L，出水指标稳定，氨氮去除率最低为54.86%，最高为99%。
　　3.高效曝气生物滤池的机理研究
　　曝气生物滤池的内部结构从下至上依次为气水混合室、曝气管、承托层、滤料。本试验装置采用的滤料为轻质球型陶粒，其主要性能如表2所示[1]。轻质球型陶粒高比表面积和高空隙率的特征保证了曝气生物滤池微生物的数量和多样性。
　　表2 轻质球型陶粒的性能参数

名称	粒径 (mm)	粒子密度（g/cm3）	堆积密度（g/cm3）	内部孔隙率（%）	外部孔隙率（%）	比表面积
						m2/g	m2/m3
轻质球型陶粒	3～6	1.67	0.79	0.09	0.4	4.11	834.3

　　本试验中，经预处理的污水从滤池底部流入，向上流出滤池，在滤池下部进行曝气，气水上流进入滤料层，在此进行BOD、 COD、NH4-N和 SS的净化处理。有机物被附着在轻型球型滤料表面的微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N，另外由于在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境，在硝化的同时能实现部分反硝化。
　　由于硝化细菌为化能自养菌，世代周期较异养菌长得多，生长繁殖速度缓慢，产率较低，若进水中的COD和BOD含量较高时，异养菌大量繁殖，并在与硝化细菌竞争中占据优势，成为优势菌种，使得硝化细菌的生长受到抑制，从而降低反应器的硝化效率。所以单一曝气生物滤池中不能同时取得理想的硝化/反硝化效果。基于这一理论，本装置设置了串联的两个曝气生物滤罐，将污水的BOD的降解和NH4-N的降解过程分离，以使达到更好的处理效果。
　　由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，故曝气生物滤池设备可间断运行。
　　4、结论
　　通过试验，得到如下结论：
　　(1)BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置具有较强的抗冲击负荷能力，当进水水质在一定范围内波动时，出水水质较稳定，同时有较强的硝化性能;处理生活污水时出水低于国家《污水综合排放标准》之一级标准。
　　(2)曝气生物滤池具有良好的硝化性能，曝气生物滤池具有良好的抗冲击负荷的能力。
　　(3)实验证明将曝气生物滤池用于对生活污水处理，处理后出水水质良好，该工艺具有高效、价廉、流程短、易管理等优点，是一种较理想的污水处理工艺。
　　参考文献
　　[1] 江萍，胡九成. 国产轻质球形陶粒用于曝气生物滤池的研究. 环境科学学报. 2002,22(4):459～464.

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文章名称： BAF-高效曝气生物滤池污水处理装置的研究

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