曝气生物滤池对生活污水处理的试验研究_王辉.pdf

曝气生物滤池对生活污水处理的试验研究王辉（山西省交通环境保护中心站（有限公司），山西太原030032）摘要：针对当前淡水资源短缺制约我国人民生活和经济发展的关键因素。在对曝气生物滤池工艺简单概述的基础上，针对曝气生物滤池处理工艺的填料选择提出原则，并以活性炭、混合以及碎石填料为重点研究对象，得出最佳填料和水力停留等指标；最后，采用相同思路对曝气生物滤池的填料高度、水力负荷等最佳工艺参数进行确定，可指导后续曝气生物滤池在工业中生活污水的应用。关键词：曝气生物滤池生活污水填料水力停留时间气水比中图分类号：X799.3文献标识码：A文章编号：1004-7050（2022）09-0154-02水资源为人类赖以生存的基础，尤其是近些年随着工业生产和人民生活水平的不断提高，对水资源造成严重污染，使得淡水资源严重短缺，成为制约我国乃至全球经济发展的主要原因。在此背景下，实现对中水资源的回收利用不仅可以在一定程度上缓解淡水资源紧缺的情况，而且其对解决水资源危机具有重要意义1。曝气生物滤池为一种新型污水处理工艺，其具有处理效率高、占地面积小以及运行费用低等优势。本文重点以曝气生物滤池为例开展研究，对提升生活污水处理效果的工艺参数进行试验研究。1曝气生物滤池工艺概述所谓曝气生物滤池工艺指的是将生物接触氧化法与给水过滤法有机融合的对污水实现处理的工艺，该处理工艺根本上属于生物膜法，其主要利用了物理层面上的滤料拦截技术以及相关生物（包括好氧或缺氧生物）代谢的作用将污水中的污染物处理的工艺2。目前，曝气生物滤池处理工艺已经在国内工业废水、生活污水中广泛应用，并取得了良好的效果。结合国外曝气生物滤池的使用经验，对污水处理常采用的工艺参数如表 1 所示。结合曝气生物滤池处理工艺的原理，影响污水处理效果的因素包括有进水底物浓度、溶液氧水平、填料层高度和填料特性、水力停留时间与负荷率等。上述表 1 中曝气生物滤池工艺参数范围将为后续关键参数影响污水治理效果的试验提供参考。2曝气生物滤池工艺填料的选择从整体上分析，曝气生物滤池氧化和过滤作用的发挥主要依靠所选择的填料类型以及在填料基体上形成的生物膜。因此，可以说填料是影响曝气生物滤池发挥其净化作用的主要因素；而且，填料是一次性添加的物质，其对后续曝气生物滤池作用以及运行成本的影响较大。故，针对曝气生物滤池工艺的研究，首先对填料的选择展开试验研究3。2.1填料的选择原则可选择的填料包括有有机硬性材料和无机硬性填料。其中，无机硬性材料包括有陶粒、活性炭、石英砂、焦炭等；有机硬性材料包括有聚乙烯、PVC 以及聚丙烯等。针对曝气生物滤池工艺中填料的选择需综合如下原则：1）所选择的填料应有利于微生物在其表面生长和附着，重点关注填料表面的带正电荷及其亲水性两项指标。2）要求所选择的填料应具有相对稳定的化学稳定性，即具有较高的惰性，在对污水处理过程中具有较强的抗化学腐蚀特性，不容易被污水中的微生物降解4。3）所选择的填料在物理特征和机械性能两方面适用于后续的反冲洗要求。综合上述技术要求和工艺成本的约束条件，本次试验所选择的填料包括有活性炭、混合添加以及碎石等，其主要性能参数如下页表 2 所示。2.2试验设计本次试验所采用的曝气生物滤池装置如下页图 1所示。在上述不同填料对污水处理的基础上，对影响污收稿日期：2022-04-13作者简介：王辉，女，1981 年出生，毕业于广西师范学院，硕士学位，高级工程师，研究方向为环境咨询，水处理、固废综合利用。总第 205 期2022 年第 9 期山西化工Shanxi Chemical IndustryTotal 205No.9，2022DOI:10.16525/14-1109/tq.2022.09.062表 1曝气生物滤池厂采用的工艺参数参数名称参数指标有机负荷2 kg/（m3 d）10 kg/（m3 d）过滤速度2 m/h15 m/h氨氮负荷0.5 kg/（m3 d）1.5 kg/（m3 d）氮氧化合物负荷0.5 kg/（m3 d）1.5 kg/（m3 d）填料类型包括有石英砂、无烟煤、陶粒、合成塑料以及火山灰；可采用填料的颗粒直径为 3 mm10 mm，主要集中在3 mm6 mm曝气条件与曝气量预处理要求、进水条件以及填料情况相关，一般的气水比为 1131运行时间一般运行时间在 24 h48 h反冲洗条件包括有气冲、水冲以及气水联合反冲。其中，水冲强度为 15 L/（m2 d）35 L/（m2 d），气冲的强度为 15 L/（m2 d）45 L/（m2 d）；反冲洗时间一般小于 30 min环境保护2022 年第 9 期Experimental Study on Treatment of Domestic Sewage by Biological Aerated FilterWang Hui（Shanxi Traffic Environmental Protection Center Station(Co.,Ltd.),Taiyuan Shanxi 030032）Abstract:In view of the key factors that restrict peoples life and economic development in China due to the current shortage of fresh waterresources.On the basis of a brief overview of the BAF process,the principles of filler selection for the BAF treatment process are proposed,and the optimal filler and hydraulic retention index are obtained by focusing on active carbon,mixed and gravel filler.Finally,the sameidea is adopted to determine the best process parameters such as filler height and hydraulic load of BAF,which can guide the subsequentapplication of BAF in industrial domestic sewage.Key words:biological aerated filter;domestic sewage;filler;hydraulic retention time;air-water ratio表 2所选择填料的主要性能参数填料类型形状颗粒直径范围/mm密度/（g cm-3）活性炭规则形状，呈现柱形2.541.697混合填料不规则形状，呈现颗粒状2.561.824碎石不规则形状，呈现颗粒状8122.585水处理效果的关键参数，包括停留时间、气水比、水力负荷以及填料高度等进行对比试验研究。对不同工艺参数处理后所得水质的 COD、氨氮、浊度以及 pH 值等指标进行测定，涉及到的检测仪器包括有回流装置、整流装置、电热鼓风干燥炉以及浊度仪等。2.3试验结果分析以不同填料影响污水处理效果为例对试验结果进行分析。本次试验所选择的气水比为 41，填料高度为 700 mm，对水力停留时间为 2、4、6 h 下对应不同填料包括有活性炭填料、混合填料以及碎石填料所得出的水质的 CODcr、氨氮和浊度的处理效果进行对比。以对 CODcr处理效果为例开展研究，当水力停留时间为 6h，不同填料对 CODcr的处理结果如表 3 所示。如表 3 所示，以活性炭为填料时对应 CODcr去除率最高，其次为混合填料，最后为碎石填料。同理，当水力停留时间为 4 h，活性炭填料对应 CODcr的去除率为 86.31%；当水力停留时间为 2 h，活性炭填料对应 CODcr的去除率为 68.47%。得出，水力停留时间越长对应 CODcr的去除效果越好。分析其原因：由于活性炭填料和混合填料的颗粒直径较小，而且活性炭填料颗粒的平均直径为 2.5mm4 mm，混合填料颗粒的平均直径为 2.5 mm6 mm；颗粒直径越小对应的比表面积越大，即在单位体积内所生成的微生物含量越高。因此，活性炭为填料对污水的处理效果越好5。同理，在上述试验思路下得出曝气生物滤池处理生活污水的最佳工艺参数如下：最佳停留时间为 6 h，最佳气水比为 4，最佳水力负荷为 2.5 m3/（m2 d），最佳填料高度为 800 mm。3结语淡水资源为人类生存的主要资源，如今快速的生产、生活等均对水资源造成一定程度的污染，使得水资源出现了紧缺的现状。鉴于曝气生物滤池处理工艺易挂膜、启动快等优势，其被广泛应用于污水的治理中。针对上述现状，本文开展了曝气生物滤池对生活污水的处理试验研究，并总结如下：1）活性炭填料相比于碎石填料和混合填料由于其颗粒直径小，其对污水具有较好的处理效果；2）基于曝气生物滤池处理方法，针对生活污水的处理对应的最佳工艺参数如下：最佳停留时间为 6 h，最佳气水比为 4，最佳水力负荷为 2.5 m3/（m2 d），最佳填料高度为 800 mm。参考文献1李汝琪，钱易.曝气生物滤池去除污染物的机理研究J.环境科学，1999，20（6）：4.2郭天鹏，汪诚文，陈吕军，等.升流式曝气生物滤池深度处理城市污水的工艺特性J.环境科学，2002，23（1）：58-61.3张杰，陈秀荣.曝气生物滤池反冲洗的特性J.环境科学，2003，24（5）：6.4田文华，文湘华，崔燕平，等.滤料粒径对曝气生物滤池硝化性能的影响J.中国给水排水，2003，19（5）：3.5乔晓时，许云闳，全燮.BIOFOR 曝气生物滤池用于城市污水处理J.中国给水排水，2004（7）：83-85.图 1曝气生物滤池装置结构示意图出水阀出水混合填料反冲洗进水进水水箱进水流量计反冲洗出水活性炭填料曝气泵气量计表 3水力停留时间为 6h 且不同填料对 CODcr去除率对比%活性炭填料90.98 91.03 92.63 93.35 92.27 90.16 93.29 90.14 91.82混合填料86.78878385.92 84.97 85.78 84.99 88.43 87.3286.8碎石填料77.97 80.54 81.20 82.18 81.04 80.14 78.57 80.18 80.2312345678填料类型运行天数/d平均值王辉：曝气生物滤池对生活污水处理的试验研究155