生物濾池在城市生活污水處理中的應(yīng)用

鐘永瑞

【摘 要】生物濾池具有占地面積小、管理方便、對(duì)有機(jī)物和氨氮及SS去除率高等特點(diǎn)，已逐漸在城市生活污水處理中得到應(yīng)用，并取得較好的效果。本文簡(jiǎn)單介紹了生物濾池的原理，并結(jié)合生活污水處理應(yīng)用實(shí)例，分析了生物濾池運(yùn)行情況及影響運(yùn)行效果的因素，為生物濾池的推廣應(yīng)用提供參考。

【關(guān)鍵詞】生活污水處理；生物濾池；原理；預(yù)處理；反沖洗；因素

1.生物濾池原理

生物濾池工藝是集曝氣、高濾速、截留懸浮物、定期反沖洗等特點(diǎn)于一體的新工藝。其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長(zhǎng)著生物膜，濾池內(nèi)部曝氣，污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料上高濃度生物量的強(qiáng)氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過(guò)程；同時(shí)，因污水流經(jīng)時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過(guò)程。

2.工程應(yīng)用實(shí)例

2.1工程概況

某生活污水處理廠（二期工程）設(shè)計(jì)規(guī)模為80000m3/d，污水總變化系數(shù)取1.3。

設(shè)計(jì)采用水解沉淀池+前置反硝化生物濾池+曝氣生物濾池工藝，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2007年建成投產(chǎn)，運(yùn)行比較穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足了國(guó)家外排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

工程占地面積3.03hm2，建（構(gòu)）筑物占地面積8025.43m2。

2.2工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

2.3工程工藝流程

具體工程工藝流程見(jiàn)圖1。

流程簡(jiǎn)述：

原水經(jīng)過(guò)一期提升泵房提升至二期中、細(xì)格柵間，通過(guò)格柵去除污水中2mm以上的大量懸浮物和漂浮物，柵渣直接進(jìn)入壓榨系統(tǒng)后外運(yùn)，壓榨后污水直接排入廠區(qū)下水系統(tǒng)。污水經(jīng)過(guò)格柵進(jìn)入旋流沉砂池，污水中的砂通過(guò)氣提裝置進(jìn)入砂脫水系統(tǒng)，旋流沉砂池出水通過(guò)加藥攪拌后進(jìn)入水解沉淀池，水解沉淀池主要是降解污水中大分子有機(jī)物為小分子有機(jī)物，提高污水的可生化性。同時(shí)水解沉淀池可通過(guò)排泥去除污水中的部分有機(jī)物。水解沉淀池通過(guò)集水槽均勻出水直接為DN反硝化濾池配水，污水在DN反硝化濾池中通過(guò)硝化回流液增加大量的NO3-N，并在反硝化菌的作用下將污水中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2去除，SS經(jīng)過(guò)濾料的截留作用通過(guò)反沖洗的方式去除。DN反硝化池出水進(jìn)入CN生物濾池，在生物濾池內(nèi)污水中的NH4+-N，COD，BOD等大部分有機(jī)物都能有效地去除。污水中的SS也通過(guò)反沖洗的方式進(jìn)一步地去除，最后污水通過(guò)紫外線對(duì)污水中的大腸桿菌進(jìn)行消毒達(dá)標(biāo)后排放。

2.4監(jiān)測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表2。

3.生物濾池特點(diǎn)

3.1生物濾池的優(yōu)點(diǎn)

（1）處理能力強(qiáng)。細(xì)小的填料顆粒提供了巨大的比表面積，使濾池單位體積內(nèi)保持較高生物量，而且填料上的生物膜較薄，活性較高，使得該工藝具有高水力負(fù)荷和高容積負(fù)荷。生物濾池除能夠去除COD，BOD外，還能夠截留SS，去除NH4+-N等，具有多種凈化功能。

（2）抗沖擊能力強(qiáng)。由于濾料的高比表面積，當(dāng)外加有機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，濾料表面的高生物活性的生物膜上的微生物可以快速增殖，另一方面由于整體生物濾池的緩沖能力使得生物濾池受水質(zhì)水量變化影響小。經(jīng)驗(yàn)表明，在正常負(fù)荷2～3倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，其出水水質(zhì)變化較小。

（3）出水水質(zhì)高。由于濾料表面高活性生物膜對(duì)COD，BOD和NH4+-N等有機(jī)污染物的高效去除，以及填料本身截留和表面生物膜的生物絮凝作用，可吸附、截留一些難降解物質(zhì)和去除SS，使得處理出水水質(zhì)很好。經(jīng)消毒處理后，其水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家建設(shè)部頒布的《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ25.1-89），直接回用。

（4）易掛膜，啟動(dòng)快。經(jīng)驗(yàn)表明，生物濾池在水溫10～15℃時(shí)，2～3周即可完成掛膜過(guò)程。在暫時(shí)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，濾料表面的生物膜不會(huì)死亡，一旦通水曝氣，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，非常適合一些水量變化大地區(qū)的污水處理。

（5）占地面積少，基建投資省。該工藝生化反應(yīng)和過(guò)濾統(tǒng)一在一個(gè)單元中進(jìn)行，處理裝置結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)需二次沉淀池，同時(shí)，由于生物膜的高數(shù)量和高活性使其可在較短的停留時(shí)間內(nèi)對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，因此所需生物處理面積和體積都很小，節(jié)約占地面積，節(jié)省基建投資。

（6）結(jié)構(gòu)模塊化。生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu)，運(yùn)行管理方便，便于維護(hù)和進(jìn)行后期的改擴(kuò)建。與其他傳統(tǒng)工藝組合使用，可使一些過(guò)去的老廠進(jìn)行技術(shù)改造，避免資源浪費(fèi)。此外，還可建成封閉式廠房，減少臭氣、噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響，視覺(jué)景觀好。

3.2生物濾池的缺點(diǎn)

（1）要求預(yù)處理。為使生物濾池在較短的水力停留時(shí)間內(nèi)處理較高的有機(jī)負(fù)荷并具有截留SS的功能，其采用的填料粒徑一般都比較小，如果進(jìn)水SS較高，會(huì)使濾池在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)的水頭損失發(fā)生堵塞，這樣就必然導(dǎo)致頻繁的反沖洗，增加了運(yùn)行費(fèi)用與管理的不便，因此，對(duì)進(jìn)水SS的要求較高，需要對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理。

（2）需要反沖洗。生物濾池需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的SS，同時(shí)更新生物膜。在反沖洗操作中，短時(shí)間內(nèi)水力負(fù)荷較大，反沖出水直接回流入初沉池會(huì)對(duì)初沉池造成較大的沖擊負(fù)荷，因此該工藝雖然節(jié)約了二沉池，但需一個(gè)污泥緩沖池，以減輕對(duì)初沉池的沖擊負(fù)荷。

（3）水頭損失大。和其他廢水處理工藝相比較，生物濾池工藝的水頭損失較大，因此，對(duì)廢水的總提升高度大。

（4）濾料流失。由于設(shè)計(jì)或運(yùn)行管理不當(dāng)，會(huì)造成濾料隨水流失等問(wèn)題。

4.影響生物濾池運(yùn)行效果的因素分析

4.1溫度對(duì)生物濾池運(yùn)行效果的影響

生物膜是整個(gè)生物濾池的核心，是生物膜反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。在生物濾池中異養(yǎng)微生物能有效地形成生物膜，但受到溫度的限制。低溫下，生物可利用有機(jī)基質(zhì)濃度不受限制時(shí)，異養(yǎng)細(xì)菌生物量增加很快，而生物可利用有機(jī)基質(zhì)濃度成為限制因子時(shí)，異養(yǎng)細(xì)菌生物量雖然仍能有所增加，但增加緩慢。溫度對(duì)生物濾池硝化作用的影響，尤其對(duì)短程硝化反硝化作用的影響不同于懸浮生長(zhǎng)反應(yīng)器。由于在生物濾池反應(yīng)器中的溶質(zhì)是擴(kuò)散傳遞，而不是符合動(dòng)力學(xué)特性，這是硝化作用的控制因素。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)20℃是臨界溫度，當(dāng)溫度低于20℃時(shí)，反應(yīng)器的氨氮去除率較低（僅為進(jìn)水氨氮的25%），而溫度為20℃時(shí)，氨氮去除率上升到68%左右，但隨溫度進(jìn)一步提高，氨氮去除率增長(zhǎng)緩慢。

4.2反沖洗對(duì)生物濾池運(yùn)行效果的影響

生物濾池集生物膜的強(qiáng)氧化降解能力和濾層截留效能于一體，是一種適合大規(guī)模回用、高效、低耗的污水再生工藝，而運(yùn)行一定時(shí)間后，濾層需要通過(guò)反沖洗進(jìn)行再生，反沖過(guò)程要求達(dá)到釋放截留的懸浮物，不損害并更新生物膜的多重目的，因此，反沖洗是保證生物濾池運(yùn)行效能的關(guān)鍵步驟。客觀地講，反沖過(guò)程沒(méi)有太多的理論依據(jù)，基本是從再生效果考慮的，既要恢復(fù)過(guò)濾能力，又要保證填料表面仍附著有足夠的生物體，使濾池能滿足下一周期凈化處理要求。

5.結(jié)語(yǔ)

在進(jìn)行城市生活污水處理工藝選擇時(shí)，除了要考慮工藝的處理效果外，還應(yīng)考慮工藝的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明，生物濾池工藝應(yīng)用于生活污水處理中是可行的，不僅處理效果明顯、運(yùn)行成本低，且自動(dòng)化程度較高。雖然目前還存在著不少影響生物濾池運(yùn)行效果的因素，但只要運(yùn)行管理得當(dāng)，出水是可以達(dá)到國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。今后，在進(jìn)行污水處理廠工藝選擇時(shí)，生物濾池污水處理工藝是理想的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姚麗穎，試析生物濾池在污水處理中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2012年30期.

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