曝气生物滤池在校园生活污水处理中的试验研究

蔡升云　胡友彪　丁建华

（1. 安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001；2. 中国地质 大学环境学院，湖北武汉430074）

摘要： 气水比是影响曝气生物滤池处理效果的一个重要因素， 试验通过改变气水比的值， 比较CO D〤r、 NH3N和浊度的处理效果。 研究结果表明： 在以活性炭作填料的曝气生物 滤池中， 其最佳处理效果的气水比为4∶1， 此气水比下的COD〤r去除率为94.51％， NH3 N去除率为90.75％，浊度值为1.11NTU (Nephelometric Turbidity Unit，NTU)。 出水中COD〤r的浓度为13.44 mg/L，NH3N的浓度为3.12mg/L，出水效果较好。

关键词：曝气生物滤池; 校园生活污水;气水比

中图分类号：X703.1文献标识码：A[WT]文章编号：16721098(2008)02001104

Experimental Research on Campus Domestic Sewage

Treatment by BAF

CAI Shengyun HU Youbiao DING Jianhua2

(1. School of Earth and Environmental Science, Anhui University of Sc ience and Technology, Huainan Anhui 232001, China; 2. School of Environmental St udies, China University of Geosciences, Wuhan Hubei 430074, China) Abstract: The ratio of air to water is the important one of parameters influenci ng on sewage treatment effect of BAF.In experiment by changing ratio of air towatertreatment effect of COD〤r,NH3N and turbidity were studied.Theresultsindicate: inbiological aerated filter filled with activated carbon,the best r atio of air to water is 4∶1,with which treatment efficiencyofCOD〤r is94.51%, NH3N is 90.75% and turbidity is 1.11NTU(NTU is abbreviation of Neph elometric Turbidity Unit). In effluent concentration of COD〤r is 13.44 mg/L, ammonia nitrogen is 3.12 mg/L and the effect is good.

Key words:biological aerated filter; campus domestic sewage;ratio of air to water

曝气生物滤池也叫淹没式曝气生物滤池（简称BAF），是20世纪70年代末在欧洲出现的一种 生物膜处理工艺，该技术突出特点是采用粒状填料［1］，具有处理效果好，占地面 积小，基建及运行费用低，管理方便和抗冲击负荷能力强等特点，在污水的有机物硝化去氮 ，反硝化脱氮、除磷等过程中具有良好的作用［23］。该技术特别适合于我国水处 理事业所面临的资金不足、技术水平低的现状，是适合我国国情的污水处理的新技术，该技 术即能使污水得以有效处理，又能使其适当回用，因而得以广泛的应用。目前在国内，曝气 生物滤池正处于推广阶段。大连市马栏河污水处理厂、沈阳仙女河污水处理厂就是采用曝气 生物滤池工艺的城市污水处理厂，上海周家渡水厂、辽河油田机械修造总厂等采用该工艺处 理一定的生活污水和工业污水［4］，其工艺运行水质及参数列于表1～表2中。表1工艺运行水质表

厂名水量/（m•d-1）[][ZB(][BHDG1*2,WK24W]进水[BHDG3*2,WK6。4W ]COD/(mg•L-1)BOD5/(mg•L-1)SS/(mg•L-1)NH3N/(mg•L-1)[ZB(][BHDG1*2,WK22W]出水[BHDG3*2 ,WK5*2。4W]COD/(mg•L-1)BOD5/(mg•L-1)SS/(mg•L-1)NH3N/(mg•L-1)沈阳仙河污水处理厂320 00038521223648709.69.8 0.99大连马栏河污水处理厂C/N池10 000903855243379<2N池10 00040101035－－－辽河油田机械厂1 200300～500150～250170～200－－ －－7.5～8.2上海周家渡水厂4 080～7 2004.7～6.67－－－－－－－

表2国内部分工艺运行参数表

运行参数COD负荷/(kg•m-3•d-1)BOD5 负荷/ (kg•m-3•d-1)NH3N负荷/ (kg•m-3•d-1)滤速/（m•h-1） 气水比滤池面积/m2反冲周期/h反冲强度/(m•h-1)水气反冲时间/min大连马栏河污水处理厂C/N池－4.040.25N池[]－[]1.13[]0.85[ZB)W]6.7－2.6 ∶112×6141510～30 9035辽河油田机械厂10～125～6[]－[]4～6[]4∶1[]－[]96～120[]10～ 30[]50～70[]10～15[BH]上海周家渡水厂[]－[]－[]－[]4.05～7.01[]1.9～1.1∶1－168～240545410

曝气生物滤池处理污水的工作原理为：在滤池反应器中填装一定的粒径较小 的粒状滤料，滤料上生长的生物膜微生物的氧化分解作用、填料及生物膜的吸附截留作用和 沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用，使污 水得以净化处理［5］。首先是微生物附着在填料表面上，污水在流经载体表面过程 中，通过有机营养物的吸附，氧向生物膜内部的扩散以及膜中所发生的生物氧化作用，对污 染物进行降解。在生物滤池中，污染物、溶解氧及各种必需的营养物质首先要经过液相扩散 到生物膜表面，进而到生物膜内部，不但维持了膜上生物群的生长，而且扩散到生物膜表面 或内部的污染物也有机会被生物膜生物所分解与转化，最终形成各种代谢产物（CO2、H 2O等）。

高校作为人口高密集生活区，具有用水量大污水产生量也大，生活污水水质相对单一，且水 质变化不大的特点，进行适当处理就可以作为中水回用于绿化、 厕所冲洗、 工业用水、景 观用水等， 以节约水资源。 用曝气生物滤池进行试验， 考察不同气水 比对污水中污染物去除的情况，为曝气生物滤池应用于校园污水处理提供理论依据。 1试验

1.1试验装置与分析方法

1.1.1试验装置试验采用的曝气生物滤池的结构（见图1）：

图1曝气生物滤池装置示意图シ 应器采用直径为9 cm， 高度为150 cm的有机玻璃柱， 填料为柱状 活性炭， 粒径2～4 mm， 高度35 cm。反应器最底层是支撑填料的 承托层。承托层由三部分组成：最底层是布有均匀小孔的塑料板，塑料板上层是大块的石子 ，石子上面是碎石。1.1.2试验方法试验所用污水均来自于某高校新校区生活污水总排放口 ，每天取水一次。其原水水质见表3。

表3试验进水水质平均值

水质指标COD/（mg•L-1）NH3N/（mg•L-1）浊度 /（NTU）pH水温/℃原水261.6952.14－7.423出水52.706.881.177.223

试验分析指标有：COD〤r、NH3N和浊度，采用的检测方法分别是微波密封消 解COD速测仪法［6］、纳氏试剂分光光度法和浊度仪法［7］，使用的实 验仪器主要有微波密封消解COD速测仪、752S紫外可见分光光度计，WG71电热鼓风干燥炉 和WGZ200浊度仪等。

1.2试验启动及运行

试验挂膜主要分为两个阶段，第一阶段：采取循环进水，气水混合液从底部同时进入，气体 由曝气机加入，污水由水泵加入，经24 h循环后，重新换水。第二阶段：在第 一阶段挂膜方式下行7 d后，改为闷曝挂膜，即污水从上方一次加入，底部只有 气体进入，撤去底部的水泵。一次闷曝24 h后，把水排出，重新加入污水。闷 曝3周后，肉眼可见反应器的顶部内壁上附着大量丝状絮体，活性炭表面包裹的生物膜颜色 逐渐加深，由绒状变为黄色生物膜［8］。但是由于活性炭本身颜色的影响，这种颜 色的变化并不是十分明显。这时，从填料表面取出少许生物膜对其进行了镜检，显微 镜下观察发现，生物膜中含有大量的丝状微生物，以及轮虫、变形虫等，同时检测反应器出 水的COD〤r、氨氮、浊度值及去除率，COD〤r去除率>25％［9］，生物膜 厚度>0.2 mm，镜检微生物良好且稳定。至此挂膜阶段完成。

2试验结果与讨论

2.1不同气水比下的COD〤r的去除率

在水力停留时间为4 h，填料为活性炭，高度为35 cm，水温为17～ 25 ℃左右，保持进水量为1.0 m/(m2•h)，通过改变进气量 ，连续稳定运行下测量的COD〤r的去除率。

图2是根据测得数据绘制的COD〤r的去除率随气水比变化的关系曲线。气水比比值

图2COD〤r在不同气水比下的去除率

从图2中可以看出，COD〤r的去除率随进气量的变化而变化，随着进气量的增加，去除 率达到最高点后又开始下降，最高点的去除率达到94.51％，水中的污染物基本被去除，出 水中COD〤r的浓度仅为13.44 mg/L，达到预期的处理效果，出水水质较好 ，此时的气液比为4∶1。开始时进气量小去除率也低，主要是水中的溶解氧浓度低，微生物 出现营养不足，使水中的有机物质没有得到完全分解，因而去除率低。随着进气量的增多， 气水比达到最佳的比例，气体中氧的利用率达到最高值，水中的营养物充足，微生 物处于最佳的工作状态，水中有机物能够被完全分解，所以COD〤r的去除率高。而当 进气量再增大时，巨大的气体流将填料托起，并对填料上的微生物形成巨大的冲击作用，使 填料上的生物膜部分脱落，从而影响了微生物的工作，使有机物未被分解便随出水排出。因 此在实际处理中应该选择合适的气水比，使污水达到最佳的处理效果，同时氧气达到最佳的 利用效率，以减少经济损失。

2.2不同气水比下的氨氮的去除率

在BAF连续稳定运行的条件下，测得氨氮的去除率结果。

图3是根据测得数据绘制的氨氮的去除率随气水比变化的关系曲线。

气水比比值

图3氨氮在不同气水比下的去除率从图3中可以看出，氨氮的去除率如同COD〤r的去除率一样，随着进气量的增加，去除 率达到最高点后又开始下降，但氨氮的去除率相对稳定，其去除率均在84%以上，不像CODCr的去除率变化那样大。生物脱氮是由硝化和反硝化两个生化过程完成的，首先是在好 氧条件下进行硝化使含氮有机物被分解成氨，氨进一步转化成硝态氮，然后在厌氧条件下进 行反硝化，硝态氮还原成氮气溢出。当气水比较低时，水中溶解氧较少硝化作用较差，使含 氮有机物不能完全被细菌分解成氨，从而去除率相对较低。而气水比较大时，硝化作用较强 但是反硝化作用较弱，所以硝化作用的氨不能完全转化为氮气而溢出，因此去除率也相对较 低。只有气水比在4∶1左右时硝化反硝化作用都较强，所以去除率较高可达到90.75％。在 气水比达到较好的比值下，去除率还在波动的原因是由于反冲洗的原因造成的，影响了生物 膜的工作。

2.3气水比对出水浊度的影响

图4是出水浊度随气水比变化的关系曲线。

试验中装置对浊度的去除主要有三个方面：一是靠生物膜的吸附作用和生物膜的降解作用， 这是浊度值去除的主要因素；二是活性碳填料的吸附作用，活性碳本身就是很好的吸附剂， 可以吸附水中的污染物；三是填料缝隙间的截留作用。通过它们的综合作用使浊度得到降 低。从图4中可以看出，进气量小气水比小时，水中污染物没有得到完全去除，出水浊 度值较大，但是当进气量大时，气体较大，对生物膜有较大的冲击作用，使填料间截留的污 染物及脱落的生物膜一起随出水出来，所以浊度值也较大。只有在气水比4∶1左右时 ，浊度值比较低，可达到1.11 NTU，去除效果较好。

气水比比值

图4浊度测量值与气水比的变化

3结论

（1） 通过试验可以得出曝气生物滤池对校园生活污水具有很好的处理效果，为曝气生物滤 池在校园生活污水处理的工程运行中提供气水比依据。

（2） 在试验条件下，当气水比在1∶1～12∶1时，COD〤r出水浓度最低为13.44 mg/L，去除率最高达到94.51％；氨氮出水浓度为1.96 mg/L，去除率为 90.75％，浊度最低值为1.06 NTU。

（3） 综合COD〤r、 氨氮、 浊度的去除率，认为曝气生物滤池处理校园生活 污水的最佳气水比是4∶1。试验出水已达到中水处理标准，可以回用于校园的绿化及 冲厕用水。

参考文献：

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［5］朱正齐,姜佩华,陈季华.曝气生物滤池（BAF）研究进展［J］.净水技术,200 5,24 (1):5762.

［6］国家环境保护总局,水和废水监测分析方法编委会等.水和废水监测分析方法 ［M］.中国环境科学出版社,北京:98354.

［7］王文兵,陆少鸣,易慧，等.曝气生物滤池预处理微污染源水的中试研 究［J］.水处理技术,2007,33 (3):4951.

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［9］马晓辉, 赵玉华, 李谨. 曝气生物滤池对微污染水处理效果的试验研究［J ］.辽宁化工, 2006,35(12):714717.

(责任编辑：宋晓梅)