曝氣生物濾池工藝對脫氮除磷影響因素的研究

摘要：近些年，隨著我國環(huán)境污染的逐漸加重，水質(zhì)惡化速度越來越快，如何低成本、高效率地進(jìn)行水處理成為了一大研究熱點。生物膜法是一種新型污水處理技術(shù)，其不會像物理法、化學(xué)法那樣對水體造成二次污染，應(yīng)用效果優(yōu)異。本文主要針對生物膜法中的曝氣生物濾池（BAF）技術(shù)做了具體探討。

關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池工藝;脫氮除磷;影響因素

我國社會經(jīng)濟與工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種生活污水、工業(yè)廢水的處理逐漸得到社會廣泛的關(guān)注。其中，曝氣生物濾池技術(shù)憑借著其結(jié)構(gòu)簡單、處理效率高、應(yīng)用投資低等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。

（一）曝氣生物濾池技術(shù)原理

曝氣生物濾池（簡稱BAF）是生物接觸氧化技術(shù)與過濾技術(shù)有機結(jié)合后，形成的好氧廢水處理技術(shù)。在實際應(yīng)用中，曝氣生物濾池自身就是一個生物反應(yīng)器，生化氧化降解與過濾均在其中完成，這也就免去了二次沉淀池的設(shè)置，實現(xiàn)了基建成本的降低與水處理流程的簡化^[1]。

曝氣生物濾池技術(shù)的主要特點在于活性炭、陶粒等小粒徑物的使用，其表面存在高活性的生物膜，池底提供曝氣，污水經(jīng)過時，其中的有機物會被充分地吸附、截留以及氧化降解。曝氣生物濾池技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于污水的二級處理以及深度處理中，效果較為穩(wěn)定。如下圖1所示即為曝氣生物濾池工藝原理示意圖。

圖1曝氣生物濾池工藝原理示意圖

（二）曝氣生物濾池工藝中脫氮除磷的影響因素

（1）溫度因素

在曝氣生物濾池工藝中，其脫氮除磷處理的效率直接受到污水溫度的影響，這主要是因為微生物新陳代謝在不同的溫度下存在一定差別。當(dāng)溫度較低時，微生物的酶促反應(yīng)效率降低，曝氣生物濾池脫氮除磷效果也隨之減弱;當(dāng)溫度過高時，酶分子化學(xué)鍵會出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，失去活性，不利于曝氣生物濾池工作。根據(jù)相關(guān)實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污水的溫度處于30-35℃，曝氣生物濾池脫氮除磷效果最好。但是實際應(yīng)用中，污水進(jìn)水溫度并未達(dá)到該范圍，并且若采取直接加熱進(jìn)水的方式提高脫氮除磷效率，成本過高。其次，應(yīng)考慮通過其他方式提高進(jìn)水溫度。例如：微生物分解有機物時，會釋放出一定的熱量，因此，在進(jìn)行高濃度有機廢水的處理過程中，可通過收集厭氧發(fā)酵生產(chǎn)的甲烷，對反應(yīng)器進(jìn)行加熱，從而用最小的成本提升水處理效率。此外，在曝氣生物濾池脫氮除磷過程中，應(yīng)對溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，實現(xiàn)動態(tài)調(diào)整。

（2）pH因素

在曝氣生物濾池進(jìn)行水處理的過程中，污水pH值的不同，會導(dǎo)致微生物活性存在一定的差異，最終影響到脫氮除磷的效率。通常情況下，應(yīng)將污水的pH值控制在6.5-8.5，其過低或是過高均不利于微生物的新陳代謝，導(dǎo)致硝化、反硝化作用降低。

（3）微生物種類因素

對于曝氣生物濾池工藝而言，若是污水的種類不同，其脫氮除磷效率也會存在較大區(qū)別。這主要是因為不同行業(yè)污水所含微生物種類差異較大，必須根據(jù)實際情況采取處理效率高，易于繁殖的硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌和聚磷菌^[2]。在進(jìn)行上述幾個菌種的選取與培養(yǎng)中應(yīng)注意以下幾個問題：（1）在進(jìn)行聚磷菌的選取時，必須對其吸、放磷特性進(jìn)行全面分析，實現(xiàn)吸、放磷的最優(yōu)組合（以最少放磷量得到最大吸磷量）。（2）反硝化細(xì)菌屬于兼性厭氧菌，其一般是在缺氧段進(jìn)行反硝化反應(yīng)，去除硝基氮。該細(xì)菌的培養(yǎng)要求較高，只有在DO<0.5mg/L時，可獲得足夠數(shù)量的反硝化細(xì)菌，提高除氮效率。（3）微生物的培養(yǎng)時間有明確的要求。一般情況下，微生物的成熟最少需要10d。（4）DO值的高低也會影響到微生物繁殖速率。因此，必須有效控制DO值，提高微生物顆粒污泥形成速度，從而得到良好的脫氮除磷效果。

（4）營養(yǎng)元素因素

在微生物的生長、繁殖過程中，營養(yǎng)元素扮演著極為重要的角色，其種類與數(shù)量的多少直接影響到反應(yīng)池的脫氮除磷效率。在具體應(yīng)用中，曝氣生物濾池必須存在大量的C、N、H、0、P、S等元素，以及部分微量元素，例如：Fe、Zn、Mg。值得注意的是，所有的元素含量應(yīng)控制在一定的比例范圍中，以確保微生物處于一個最佳的生長環(huán)境，獲得較高的繁殖速率。例如：污水中氨態(tài)N與P的去除均在好氧區(qū)進(jìn)行，此時硝化細(xì)菌與聚磷菌處于競爭的關(guān)系中，當(dāng)硝化效果好時，除磷效果難免受到影響;當(dāng)硝化效果較差時，除磷效果則相應(yīng)提升。對此，應(yīng)通過營養(yǎng)元素的控制，實現(xiàn)兩者的最佳組合。其次，在曝氣生物濾池中C/N比的控制也極為關(guān)鍵，只有當(dāng)其處于15-20：1的范圍中，方能保證除氮率。對此，一方面可以通過進(jìn)水分配的控制，實現(xiàn)曝氣生物濾池含碳量的調(diào)節(jié)。另一方面，可采取添加含碳源物質(zhì)（如：甲醇）的方法提高C/N比，提高除氮率。

（三）曝氣生物濾池在污水處理中的實際應(yīng)用

（1）污水站概況

本文以某污水站為例，具體分析了曝氣生物濾池的實際應(yīng)用。該污水站采用的是生物陶粒濾池，處理對象為乳化廢液預(yù)處理系統(tǒng)出水與廠內(nèi)生活污水混合之后的綜合污水。如下圖2所示即為該曝氣生物濾池工藝流程，表1則是進(jìn)水水質(zhì)表。

圖2曝氣生物濾池工藝流程

表1" 進(jìn)水水質(zhì)表

（2）曝氣生物濾池的應(yīng)用

（1）檢查曝氣生物濾池配水、配氣情況，確保其水路、氣路暢通，能夠滿足正常曝氣與反沖洗的需求。檢查合格后，方可裝填料。

（2）微生物掛膜。微生物掛膜的方法主要分為兩種。一是自然掛膜，其主要適用于夏季水溫較高、或水中含有較多的可生化成分的情況;二是接種掛膜，其主要適用于水溫較低，或水中可降解的有機物較少的情況^[3]。在掛膜過程中，要求對污水中的有機物濃度與氨氮含量進(jìn)行實時監(jiān)測，只有CODcr的去除率達(dá)20%～30%，或氨氮的去除率超過60%，方可確認(rèn)掛膜完成。通常情況下，掛膜的時間需要持續(xù)30d左右。在此過程中，溫度對生物膜形成的影響較大，因此水溫較高的夏季或是秋季最適合掛膜。

（3）運行維護(hù)。微生物掛膜完成后，曝氣生物濾池也就開始了正常工作。在此過程中，應(yīng)做好以下幾方面的工作：①實現(xiàn)濾池穩(wěn)定運行。曝氣生物濾池自身具有良好的抗沖擊負(fù)荷能力，但長期的不穩(wěn)定運行也會影響到微生物生長。對此，必須控制好濾池運行狀態(tài)，即使出現(xiàn)了填料干枯的情況，也必須保證濾池有水。②控制供氣穩(wěn)定。生物濾池中，細(xì)菌的生長離不開溶解氧，對此曝氣穩(wěn)定是確保水處理效果優(yōu)良的重要方法。③嚴(yán)格進(jìn)行反沖洗。在曝氣生物濾池的運行過程中，若是過濾周期過長，極易導(dǎo)致濾料內(nèi)累計過多的污泥，從而使得水頭損失與能耗增大，甚至生物膜表面的生物體會因為無法及時更新而出現(xiàn)局部厭氧，最終影響濾池的水處理效果;若是過濾周期過短，也不利于曝氣生物濾池的經(jīng)濟運行，極易造成生物膜脫落加快，水處理能力下降。

（3）應(yīng)用效果分析

該污水站中曝氣生物濾池的應(yīng)用，實現(xiàn)了水質(zhì)凈化效果的顯著提升，且因為曝氣生物濾池基建和運行費用低，大幅提高了污水站的運行經(jīng)濟性。

（四）結(jié)束語

綜上所述，生物膜水處理技術(shù)在污水治理中的應(yīng)用越來與廣泛，曝氣生物濾池工藝更是具有占地面積小、抗沖擊負(fù)荷能力強、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。對此，必須加強曝氣生物濾池應(yīng)用研究，從而獲得良好的污水處理效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉燦燦，沈耀良.曝氣生物濾池的工藝特性及運行控制[J].工業(yè)用水與廢水，2008，39（2）：20-23.

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[3]郎燕超，張建鋒.淺析曝氣生物濾池技術(shù)在污水廠中水處理中的應(yīng)用[J].企業(yè)導(dǎo)報，2011，（21）：277-278.