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        曝氣生物濾池在污水處理中的應(yīng)用

        2019-05-21 04:53:34趙慶山

        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(lèi)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)?。由于曝氣生物濾池中存在好氧區(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(lèi)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)

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