曝氣生物濾池在污水處理中的應(yīng)用

趙慶山

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)污水的治理愈發(fā)重視。曝氣生物濾池是一種常見(jiàn)的污水處理技術(shù)，由于其具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保、高效節(jié)能等諸多優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于生活污水與工業(yè)廢水的處理。該文介紹了曝氣生物濾池的原理、濾料的選擇以及對(duì)氮磷的去除工藝，并探討了溫度、pH、水力停留時(shí)間、反沖洗等因素對(duì)曝氣生物濾池處理效果的影響。

關(guān)鍵詞：污水處理；曝氣生物濾池；脫氮除磷

中圖分類號(hào)：U664 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生活用水、工業(yè)用水量不斷提高，人們開(kāi)始愈發(fā)重視污水的治理。如何高效地處理污水，控制污染，已成為目前水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。曝氣生物濾池由于具有占地小、成本低、效率高且抗沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，已在城鎮(zhèn)污水、工業(yè)廢水及農(nóng)村污水處理方面得到廣泛應(yīng)用。

1 曝氣生物濾池的原理

曝氣生物濾池本質(zhì)是一種固、液、氣三相共存的生物膜處理工藝。裝置頂部具有布水系統(tǒng)，用以將污水均勻地分布到濾料的表面，液滴狀的污水得以與氧氣充分接觸，污水由上至下流經(jīng)濾料，最后從裝置底部排出，或在系統(tǒng)中循環(huán)利用。在此過(guò)程中，微生物在濾料表面歷經(jīng)附著-脫附-再附著的過(guò)程，直至形成一層不再脫附的穩(wěn)定生物膜。同時(shí)由于膜內(nèi)存在好氧區(qū)和缺氧區(qū)，會(huì)不斷更新，保持較高活性。當(dāng)污水流經(jīng)生物膜時(shí)，污染物得以去除。

2 曝氣生物濾池的運(yùn)行

2.1 濾料的選擇

濾料是曝氣生物濾池的重要組成部分，其作用可以分為以下3個(gè)方面：（1）微生物生長(zhǎng)、附著的場(chǎng)所，讓微生物在處理污水過(guò)程中得以增殖和更新；（2）提供污水流動(dòng)的通道，創(chuàng)造良好的水利條件，提高傳質(zhì)速度；（3）通過(guò)截留作用，將進(jìn)水中部分懸浮物截留在濾料表面或空隙內(nèi)，降低出水中的懸浮物濃度。選擇濾料時(shí)，應(yīng)充分考慮比表面積、孔隙率、材質(zhì)及形狀、成本等因素。一般來(lái)說(shuō)，較為優(yōu)質(zhì)的濾料應(yīng)具備以下特點(diǎn)：（1）比表面積大，便于微生物掛膜生長(zhǎng)；（2）有較大的孔隙率，污水流經(jīng)濾料時(shí)水頭損失較小，以便節(jié)約能耗；（3）質(zhì)輕，且滿足一定的機(jī)械強(qiáng)度；（4）材料便于獲得，成本及運(yùn)輸費(fèi)用較低。然而，很難有濾料可同時(shí)滿足上述優(yōu)點(diǎn)，因此通常要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)與水廠的實(shí)際情況，選擇相對(duì)適合的濾料。

目前較為常用的濾料大體分為以下幾種：（1）粒狀濾料，較為常用的濾料之一，最早出現(xiàn)并一直沿用至今 。當(dāng)前較為流行的有錳砂、無(wú)煙煤、石英砂等。（2）不規(guī)則多孔濾料，孔隙率大，理化性質(zhì)好，可以在多種場(chǎng)合使用，應(yīng)用范圍廣泛。其中鮑爾環(huán)和拉西環(huán)為目前最為常用。（3）蜂窩或波紋板濾料，一種較為新型的濾料，一般采用玻璃鋼或塑料。

2.2 脫氮工藝

我們已經(jīng)知道，若要完成脫氮過(guò)程，需要?dú)v經(jīng)硝化和反硝化階段。污水中的無(wú)機(jī)氮經(jīng)過(guò)氨化作用變?yōu)榘钡?，再?jīng)過(guò)亞硝化及硝化作用變?yōu)橄鯌B(tài)氮，最后經(jīng)由反硝化作用被還原為氮?dú)狻Ｓ捎谄貧馍餅V池中存在好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)脫氮。但當(dāng)污水總氮濃度較高時(shí)，出水中的總氮含量有時(shí)難以達(dá)到GB18918—2002中的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。為了進(jìn)一步降低總氮含量，可以使用曝氣生物濾池與后置反硝化濾池的組合工藝。李東通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，后置組合工藝對(duì)總氮及氨氮的處理效果良好。二者的去除率可分別達(dá)到87.32 %和97.07 %。雖然該組合工藝對(duì)含氮量較高的污水處理效果良好，但在處理含氮量較低的污水時(shí)則需要額外補(bǔ)加堿度。因此可根據(jù)所要處理污水的含氮量，決定是否選用組合工藝。

2.3 除磷工藝

曝氣生物濾池中總磷的去除率較低，一般為40 %～45 %。要想達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)還需進(jìn)行化學(xué)除磷?；瘜W(xué)除磷法通過(guò)投加藥劑 ，絮凝、沉淀剩余的磷，并可利用生物的過(guò)濾效應(yīng)，去除50 %的剩余磷。通過(guò)化學(xué)除磷，可將除磷率提升至85 %。研究表明化學(xué)除磷后，出水中的總磷含量可降至0.8 mg/L。

3 曝氣生物濾池的影響因素

3.1 溫度

溫度會(huì)影響水處理微生物的活性與增值速率，故曝氣生物濾池的處理效果亦與溫度有關(guān)。以脫氮過(guò)程為例，硝化菌與反硝化菌的適宜溫度分別為20 ℃～30 ℃和20 ℃～40 ℃。當(dāng)2種微生物處在適宜溫度范圍內(nèi)，脫氮效率隨溫度的上升而提高。胡婷等人通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在27.3 ℃時(shí)的脫氮效率最高，為91.1 %。而在溫度過(guò)低時(shí)，硝化菌和反硝化菌的活性與增殖速率均下降，脫氮效果較差，水質(zhì)難以滿足要求。

3.2 pH

與溫度類似，pH值的變化也會(huì)影響曝氣生物濾池的處理效果。由于水中微生物對(duì)pH的變化很敏感，因此要保證總氮、總磷、COD等的去除率，就要讓水中微生物在適宜的pH下工作。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)pH在7 h～8 h的范圍內(nèi)時(shí)，處理效果最好。工業(yè)廢水的pH很大程度上取決于生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)工藝不同，pH也會(huì)有較大差別。當(dāng)工業(yè)廢水的比例較大，進(jìn)水pH值難以達(dá)到最優(yōu)pH值時(shí)，應(yīng)在曝氣生物濾池前加設(shè)調(diào)節(jié)池。進(jìn)廠污水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，因稀釋、中和等作用使pH趨近中性后再流入曝氣生物濾池，不但可提高污染物去除率，還可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.3 水力停留時(shí)間

水力停留時(shí)間是影響曝氣生物濾池處理效果的重要因素，而其對(duì)氨氮的影響效果尤為顯著。處理氨氮的硝化菌是一種自養(yǎng)菌，使用無(wú)機(jī)碳來(lái)合成碳源。水力停留時(shí)間較低時(shí)使污水中有機(jī)負(fù)荷較高，水中有機(jī)碳含量較高，抑制了硝化菌的繁殖。在這種條件下，脫氮效果很難得到保證。曝氣生物濾池的水力停留時(shí)間一般取4 h～6 h。

3.4 反沖洗

曝氣生物濾池本質(zhì)上是一種生物膜工藝。當(dāng)負(fù)荷較大且處理時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，懸浮物和脫落的生物膜會(huì)阻塞濾料的孔隙，使水頭損失增大、過(guò)水不暢，進(jìn)而影響出水水質(zhì)。因此為了維持曝氣生物濾池良好的處理效果，需要定期進(jìn)行反沖洗。在此過(guò)程中，若反沖洗強(qiáng)度過(guò)低，阻塞在濾料孔隙中的雜質(zhì)不能被去除；若反沖洗強(qiáng)度過(guò)高，本應(yīng)附著在濾料上的新鮮微生物也會(huì)隨水流沖出，導(dǎo)致反沖洗結(jié)束初期水質(zhì)較差。曝氣生物濾池的反沖洗強(qiáng)度一般在試運(yùn)行時(shí)期確定，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的水量、水質(zhì)進(jìn)行微調(diào)。

4 結(jié)語(yǔ)

曝氣生物濾池兼具占地小、成本低、效率高及抗沖擊負(fù)荷等優(yōu)勢(shì)，在污水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，盡管其技術(shù)發(fā)展迅猛，仍存在部分問(wèn)題需要解決。曝氣生物濾池的濾料，需要根據(jù)實(shí)際水質(zhì)和水廠的實(shí)際情況，做出合適的選擇，以達(dá)到最佳處理效果；曝氣生物濾池的脫氮除磷能力有待進(jìn)一步加強(qiáng)，在進(jìn)水中氮、磷含量較高時(shí)需加設(shè)后續(xù)處理裝置；同時(shí)，是否選擇適宜的運(yùn)行參數(shù)也是決定曝氣生物池處理效率的關(guān)鍵。將曝氣生物濾池的各方面性能加以完善，對(duì)于增強(qiáng)其處理性能、擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王強(qiáng)，吳悅穎，文宇立，等.中國(guó)污水處理設(shè)施建設(shè)現(xiàn)狀與存在問(wèn)題研究[J].環(huán)境污染與防治，2015，37（3）：94-97.

[2] 高廷耀，顧國(guó)維，周琪.水污染控制工程（下冊(cè)）[M].高等教育出版社，2007.

[3]李東.前置與后置反硝化生物濾池深度脫氮工藝對(duì)比研究[D]. 北京林業(yè)大學(xué)，2016.

[4]楊鑫，陶建.污水處理中曝氣生物濾池的使用研究[J].大科技， 2016（20）：314-315.

[5]胡婷，黃少斌，鄧康.碳源類型和溫度對(duì)BAF脫氮性能影響研究[J].工業(yè)用水與廢水，2009，40（6）：22-27.