升流式曝气生物滤池深度处理城市污水的工艺特性

【摘要】采用升流式曝气生物滤池工艺进行城市污水处理一直是我国城市污水处理的主要方式，但随着我国对城市污水处理提出更高标准的要求，传统工艺已无法满足处理需要，尤其是二级生化处理后对污水可生化性的要求。而采用升流式曝气生物滤池深度处理进行城市污水处理，能够有效提升升流式曝气生物滤池处理氨氮、SS等物质的效率，这是传统工艺所无法达到的。为此，文章对升流式曝气生物滤池深度处理城市污水的工艺特性进行了具体的分析。

【关键词】升流式曝气生物滤池；深度处理；城市污水；工艺特性

自上个世纪80年代以来，曝气生物滤池在我国污水处理中有了广泛的应用，并且随着社会的发展工艺逐渐得到了进步，但当前由于社会对污水处理质量有了更高标准的要求，所以，城市污水处理不仅要从经济性、高效性等方面进行工艺设置，还应从处理效果上进行更深入的探究。为此，文章对升流式曝气生物滤池深度处理城市污水的工艺特性进行深入的分析。

1、试验概述

试验选择在山东某地污水处理厂进行，此污水处理厂的污水通过二级生物处理后，水质标准已达到了国家相关规定的排放标准，但从生活杂用水以及工业冷却水回用的角度来讲，并未达到相应的标准。为此，文章通过试验进行水质检测，试验过程中，使用直径为300毫米的有机玻璃柱作为滤池，玻璃柱的高度为6米，内部有3米高的空间被陶粒填充，陶粒的粒径控制在2毫米至5毫米之间；在陶粒层中每隔50毫米设置一个取样口，并将长柄滤头以及曝气管深入到砾石层20厘米左右的位置，通过升流式曝气设置，使空气与污水从玻璃柱下部位置进入到内部，通过反应器从玻璃柱的顶部流出，试验中各项运行参数指标如表1所示[1]。

2、试验过程以及试验结果分析

2.1生物相以及曝气生物滤池的启动

在此次试验过程中接种用水使用的是氯化沟的水，每小时滤速达到了0.25米，每小时工艺曝气量在100L，达到了标准要求，能够进行循环曝气，在24小时后氯化沟出水即可通入进行处理，通过这项设置，一个月时间内，滤速会从每小时0.5米上升到每小时4米。通过试验发现，出水效果以及生物挂膜是影响曝气量的两项主要因素，当曝气量增大时，滤池中会产生高溶解氧，从而能够提升处理效率，使COD降低；同时，通过曝气量的加大能够加速已老化生物膜的脱落效率，防止滤池因生物膜过厚出现堵塞等情况，并且有助于废水的扩散，提升处理效率[2]。但是需要注意的是，曝气量的增大也会对生物挂膜造成不利影响，尤其是处理污染物浓度偏低的污水时，曝气量的增加不利于生化降解，所以导致微生物在营养不充足的情况下会先进行自身消耗，无法牢固的附着在填料表面，并持续生长。

通过反复观察试验过程中反冲污泥对滤池中生物相造成的影响，可以看出在升流式曝气滤池中微生物在生物相以及氧化沟之间的生长种类有着明显的差异。在氧化沟中常见的生物相有钟虫、太阳虫、线虫、吸管虫、纤虫等；另外，还会生长少量的微型藻类，由此可以看出，在氧化沟中成熟的生物相以及老化的生物相是同时存在的，但是纤毛虫在生物相总量中占据了七成左右的比例，从而可以反映出滤池内污泥会长期处于活跃状态，并不断增长。

2.2升流式曝气生物滤池去除污染物

在此次试验过程中，二级出水后，COD并没有被高效去除，只能去除掉二成至三成左右，但BOD5能够被高效去除；再经过深化处理后，COD的含量逐步稳定，BOD5也会下降至每升5毫克以下，从综合的角度来讲，平均去除率可达到八成左右。同时，通过试验发现，在去除COD以及SS过程中，其二者存在一定的关联性，悬浮固体颗粒物是造成污水混浊的主要原因，因此，悬浮颗粒物多、污水的混浊度也越高，但当混浊度下降到1.0以下以后，污水的透明情况已基本与自来水相同，而且臭味也有所降低[3]。这就说明在利用升流式爆气生物滤池进行污水处理，能够有效去除其中的氨氮等物质，并且对悬浮颗粒物进行近40%的去除，这样即可满足工业冷却水以及生活杂用水的回收标准。

2.3去除率与水力负荷、有机负荷之间的关系

使用曝气生物滤池进行污水处理有一项明显的优势，即其水力负荷以及有机负荷都较大，所以在处理过程中水力不会产生较长时间的停留。通过试验发现，在处理过程中，水力负荷以及有机负荷的不断增大，会使COD的浓度也有所增加，各项污染物质的去除率也会受到影响。因在滤速下降过程中，空气与水在滤池内流动的阻力也会越大，所以导致滤池内空气与水出现不均匀的情况；同时，在低滤速的条件下，滤池内的有机负荷也会降低，从而出现微生物营养不足，导致去除效率下降[4]。所以，在高滤速的情况下，滤池内各项运行指标才会得到改善，提升处理效率与效果。但需要注意的是，当滤速达到上限后，污水只能短暂停留在滤池水力中，这样在不完全处理其中的污染物情况下就会被水流带出，从而导致去除效果下降。而SS在水力负荷大的情况下，去除浊度的效率高，能够通过物理截留大量的SS，但因冲击力过大，也会造成生物膜脱落的情况，从而导致陶粒截留的污染物被带出。所以，将滤速控制在每小时2米至3米的范围内最适宜。

2.4溶氧量与填料层高度之间的关系

微生物填料层高度对溶氧量有着显著的影响，而且种类上的差异与数量上的差异也会对溶氧量造成影响。这是因为顺着空气与水流的方向，填料高度不同，其产生的有机污染物浓度也不同，从而决定了溶氧量之间也会存在差异。从其综合关系上来看，微生物数量增加，微生物的种类就会减少，所以，按照其关系进行试验，采用升流式设计的方式，不断提升调料的高度，发现溶氧量会随着填料高度的增加而增加，这与有些资料中提供的信息不相符合，从而也说明，在进水端位置微生物的繁殖最为活跃，而且微生物的数量大，需要较多氧量[5]。

2.5升流式曝气生物滤池反冲周期的确定与恢复

在升流式曝气生物滤池运行较长时间后，填料层中截留的生物量会有所增加，从而导致填料层孔隙率下降，这样会逐渐增加水头损失，致使滤池的能耗增加；并且一旦填料层孔隙率降低，空气与水就会出现分布不均的情况，从而导致微生物生长的氧量不足。此外，曝气量集中在滤池內某填料层后，会出现较大程度的扰动，穿透填料层，导致处理效果下降，为了避免这种情况的出现，需要定期进行反冲洗，保障填料层的处理能力，反冲洗最好采用水、气联合的方式，这样能够通过水利负荷以及有机负荷去除掉滤池中截留的污泥以及悬浮颗粒物质。但要控制要反冲洗的强度，如果出现冲洗过度的情况，滤池内的微生物数量就会减少，从而导致处理时间延长，水、气的分布也会出现不均衡的情况[6]。为此，污水处理应结合实际情况以及处理标准进行反冲强度以及反冲时间控制，此次试验过程中，每隔两天到三天的时间进行一次反冲洗，但由于反冲影响微生物的生长，所以仍需6个小时的恢复时间，才能满足处理标准的要求[7]。

采用升流式曝气生物滤池进行污水处理能够满足我国工业冷却水与生活杂用水的回收标准，缓解了城市水资源紧张的情况，但在使用这种污水处理工艺过程中，需要掌握住其中需要注意的工艺要点，保障工艺能够充分发挥作用，提升处理效果，提高我国对水资源的利用效率，并改善水环境，发挥出污水处理的经济效益以及环境效益[8]。

结语：

综上所述，采用升流式曝气生物滤池进行城市污水深度处理，具有较高的可行性以及处理效果，处理后的废水能够达到一级排放标准的要求，并能够回收应用到生活杂用水以及工业冷却水中，所以，城市污水处理中可以广泛的使用此工艺流程。但需要注意的是，使用此工艺进行污水处理时，要明确溶氧量、填料层高度、水利负荷、有机负荷、反冲强度、反冲周期等要素之间的关系，从而能够始终将滤池保持在最佳的运行状态中，高质量、高效率的完成污水处理，达到排放标准。

参考文献：

[1]李芳，陆少鸣，李晓梅.气水比对高速曝气生物滤池预处理高氨氮原水的影响[J].水处理技术，2013，23（10）：100-103.

[2]徐斌，余健，舒德华，等.气升式环流反应器内气液固三相流的数值模拟[J].过程工程学报，2017，31（5）：944-951.

[3]李晓梅，陆少鸣，张菊萍，等.升流式曝气生物滤池除锰的影响因素的研究[J].水处理技术，2014，20（4）：67-69.

[4]董亮，曾涛，刘少北，等.四边形折流式膜生物流化床内填料浓度及液相流场特性研究[J].环境科学学报，2017，32（11）：4139-4149.

[5]贾艳萍，姜成，张兰河，等.升流式曝气生物滤池运行特性及动力学[J].化工进展，2017，33（10）：3897-3903.

[6]吴云，郭幸斐，张宏伟，等.气液两相流对气升式管式MBR膜污染的影响[J].中国给水排水，2013，27（9）：120-124.

[7]李秀芳，吴建堃.后置石英砂滤池强化UBAF生物过滤效果的试验研究[J].化学工程师，2014，29（3）：47-49.

[8]中国环境科学研究院.一種升流式臭氧曝气生物滤池装置及石化废水处理方法：CN201510708163.X[P].2015-12-23.

作者简介：

楼强，乌鲁木齐城北再生水有限公司，新疆乌鲁木齐。