升流式曝氣生物濾池深度處理城市污水的工藝特性

文/樓強(qiáng) 烏魯木齊城北再生水有限公司 新疆烏魯木齊 830000

自上個(gè)世紀(jì)80年代以來，曝氣生物濾池在我國污水處理中有了廣泛的應(yīng)用，并且隨著社會的發(fā)展工藝逐漸得到了進(jìn)步，但當(dāng)前由于社會對污水處理質(zhì)量有了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以，城市污水處理不僅要從經(jīng)濟(jì)性、高效性等方面進(jìn)行工藝設(shè)置，還應(yīng)從處理效果上進(jìn)行更深入的探究。為此，文章對升流式曝氣生物濾池深度處理城市污水的工藝特性進(jìn)行深入的分析。

1、試驗(yàn)概述

試驗(yàn)選擇在山東某地污水處理廠進(jìn)行，此污水處理廠的污水通過二級生物處理后，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)已達(dá)到了國家相關(guān)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，但從生活雜用水以及工業(yè)冷卻水回用的角度來講，并未達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。為此，文章通過試驗(yàn)進(jìn)行水質(zhì)檢測，試驗(yàn)過程中，使用直徑為300毫米的有機(jī)玻璃柱作為濾池，玻璃柱的高度為6米，內(nèi)部有3米高的空間被陶粒填充，陶粒的粒徑控制在2毫米至5毫米之間；在陶粒層中每隔50毫米設(shè)置一個(gè)取樣口，并將長柄濾頭以及曝氣管深入到礫石層20厘米左右的位置，通過升流式曝氣設(shè)置，使空氣與污水從玻璃柱下部位置進(jìn)入到內(nèi)部，通過反應(yīng)器從玻璃柱的頂部流出，試驗(yàn)中各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)指標(biāo)如表1所示[1]。

表1 試驗(yàn)中運(yùn)行參數(shù)表

2、試驗(yàn)過程以及試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 生物相以及曝氣生物濾池的啟動(dòng)

在此次試驗(yàn)過程中接種用水使用的是氯化溝的水，每小時(shí)濾速達(dá)到了0.25米，每小時(shí)工藝曝氣量在100L，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求，能夠進(jìn)行循環(huán)曝氣，在24小時(shí)后氯化溝出水即可通入進(jìn)行處理，通過這項(xiàng)設(shè)置，一個(gè)月時(shí)間內(nèi)，濾速會從每小時(shí)0.5米上升到每小時(shí)4米。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，出水效果以及生物掛膜是影響曝氣量的兩項(xiàng)主要因素，當(dāng)曝氣量增大時(shí)，濾池中會產(chǎn)生高溶解氧，從而能夠提升處理效率，使COD降低；同時(shí)，通過曝氣量的加大能夠加速已老化生物膜的脫落效率，防止濾池因生物膜過厚出現(xiàn)堵塞等情況，并且有助于廢水的擴(kuò)散，提升處理效率[2]。但是需要注意的是，曝氣量的增大也會對生物掛膜造成不利影響，尤其是處理污染物濃度偏低的污水時(shí)，曝氣量的增加不利于生化降解，所以導(dǎo)致微生物在營養(yǎng)不充足的情況下會先進(jìn)行自身消耗，無法牢固的附著在填料表面，并持續(xù)生長。

通過反復(fù)觀察試驗(yàn)過程中反沖污泥對濾池中生物相造成的影響，可以看出在升流式曝氣濾池中微生物在生物相以及氧化溝之間的生長種類有著明顯的差異。在氧化溝中常見的生物相有鐘蟲、太陽蟲、線蟲、吸管蟲、纖蟲等；另外，還會生長少量的微型藻類，由此可以看出，在氧化溝中成熟的生物相以及老化的生物相是同時(shí)存在的，但是纖毛蟲在生物相總量中占據(jù)了七成左右的比例，從而可以反映出濾池內(nèi)污泥會長期處于活躍狀態(tài)，并不斷增長。

2.2 升流式曝氣生物濾池去除污染物

在此次試驗(yàn)過程中，二級出水后，COD并沒有被高效去除，只能去除掉二成至三成左右，但BOD5能夠被高效去除；再經(jīng)過深化處理后，COD的含量逐步穩(wěn)定，BOD5也會下降至每升5毫克以下，從綜合的角度來講，平均去除率可達(dá)到八成左右。同時(shí)，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在去除COD以及SS過程中，其二者存在一定的關(guān)聯(lián)性，懸浮固體顆粒物是造成污水混濁的主要原因，因此，懸浮顆粒物多、污水的混濁度也越高，但當(dāng)混濁度下降到1.0以下以后，污水的透明情況已基本與自來水相同，而且臭味也有所降低[3]。這就說明在利用升流式爆氣生物濾池進(jìn)行污水處理，能夠有效去除其中的氨氮等物質(zhì)，并且對懸浮顆粒物進(jìn)行近40%的去除，這樣即可滿足工業(yè)冷卻水以及生活雜用水的回收標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 去除率與水力負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷之間的關(guān)系

使用曝氣生物濾池進(jìn)行污水處理有一項(xiàng)明顯的優(yōu)勢，即其水力負(fù)荷以及有機(jī)負(fù)荷都較大，所以在處理過程中水力不會產(chǎn)生較長時(shí)間的停留。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在處理過程中，水力負(fù)荷以及有機(jī)負(fù)荷的不斷增大，會使COD的濃度也有所增加，各項(xiàng)污染物質(zhì)的去除率也會受到影響。因在濾速下降過程中，空氣與水在濾池內(nèi)流動(dòng)的阻力也會越大，所以導(dǎo)致濾池內(nèi)空氣與水出現(xiàn)不均勻的情況；同時(shí)，在低濾速的條件下，濾池內(nèi)的有機(jī)負(fù)荷也會降低，從而出現(xiàn)微生物營養(yǎng)不足，導(dǎo)致去除效率下降[4]。所以，在高濾速的情況下，濾池內(nèi)各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)才會得到改善，提升處理效率與效果。但需要注意的是，當(dāng)濾速達(dá)到上限后，污水只能短暫停留在濾池水力中，這樣在不完全處理其中的污染物情況下就會被水流帶出，從而導(dǎo)致去除效果下降。而SS在水力負(fù)荷大的情況下，去除濁度的效率高，能夠通過物理截留大量的SS，但因沖擊力過大，也會造成生物膜脫落的情況，從而導(dǎo)致陶粒截留的污染物被帶出。所以，將濾速控制在每小時(shí)2米至3米的范圍內(nèi)最適宜。

2.4 溶氧量與填料層高度之間的關(guān)系

微生物填料層高度對溶氧量有著顯著的影響，而且種類上的差異與數(shù)量上的差異也會對溶氧量造成影響。這是因?yàn)轫樦諝馀c水流的方向，填料高度不同，其產(chǎn)生的有機(jī)污染物濃度也不同，從而決定了溶氧量之間也會存在差異。從其綜合關(guān)系上來看，微生物數(shù)量增加，微生物的種類就會減少，所以，按照其關(guān)系進(jìn)行試驗(yàn)，采用升流式設(shè)計(jì)的方式，不斷提升調(diào)料的高度，發(fā)現(xiàn)溶氧量會隨著填料高度的增加而增加，這與有些資料中提供的信息不相符合，從而也說明，在進(jìn)水端位置微生物的繁殖最為活躍，而且微生物的數(shù)量大，需要較多氧量[5]。

2.5 升流式曝氣生物濾池反沖周期的確定與恢復(fù)

在升流式曝氣生物濾池運(yùn)行較長時(shí)間后，填料層中截留的生物量會有所增加，從而導(dǎo)致填料層孔隙率下降，這樣會逐漸增加水頭損失，致使濾池的能耗增加；并且一旦填料層孔隙率降低，空氣與水就會出現(xiàn)分布不均的情況，從而導(dǎo)致微生物生長的氧量不足。此外，曝氣量集中在濾池內(nèi)某填料層后，會出現(xiàn)較大程度的擾動(dòng)，穿透填料層，導(dǎo)致處理效果下降，為了避免這種情況的出現(xiàn)，需要定期進(jìn)行反沖洗，保障填料層的處理能力，反沖洗最好采用水、氣聯(lián)合的方式，這樣能夠通過水利負(fù)荷以及有機(jī)負(fù)荷去除掉濾池中截留的污泥以及懸浮顆粒物質(zhì)。但要控制要反沖洗的強(qiáng)度，如果出現(xiàn)沖洗過度的情況，濾池內(nèi)的微生物數(shù)量就會減少，從而導(dǎo)致處理時(shí)間延長，水、氣的分布也會出現(xiàn)不均衡的情況[6]。為此，污水處理應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況以及處理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行反沖強(qiáng)度以及反沖時(shí)間控制，此次試驗(yàn)過程中，每隔兩天到三天的時(shí)間進(jìn)行一次反沖洗，但由于反沖影響微生物的生長，所以仍需6個(gè)小時(shí)的恢復(fù)時(shí)間，才能滿足處理標(biāo)準(zhǔn)的要求[7]。

采用升流式曝氣生物濾池進(jìn)行污水處理能夠滿足我國工業(yè)冷卻水與生活雜用水的回收標(biāo)準(zhǔn)，緩解了城市水資源緊張的情況，但在使用這種污水處理工藝過程中，需要掌握住其中需要注意的工藝要點(diǎn)，保障工藝能夠充分發(fā)揮作用，提升處理效果，提高我國對水資源的利用效率，并改善水環(huán)境，發(fā)揮出污水處理的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益[8]。

結(jié)語：

綜上所述，采用升流式曝氣生物濾池進(jìn)行城市污水深度處理，具有較高的可行性以及處理效果，處理后的廢水能夠達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，并能夠回收應(yīng)用到生活雜用水以及工業(yè)冷卻水中，所以，城市污水處理中可以廣泛的使用此工藝流程。但需要注意的是，使用此工藝進(jìn)行污水處理時(shí)，要明確溶氧量、填料層高度、水利負(fù)荷、有機(jī)負(fù)荷、反沖強(qiáng)度、反沖周期等要素之間的關(guān)系，從而能夠始終將濾池保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)中，高質(zhì)量、高效率的完成污水處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。