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）

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。

表1 曝气生物滤池厂采用的工艺参数

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。

表2 所选择填料的主要性能参数

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。

图1 曝气生物滤池装置结构示意图

在上述不同填料对污水处理的基础上，对影响污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4∶1，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6 h，不同填料对CODcr的处理结果如表3 所示。

表3 水力停留时间为6h 且不同填料对CODcr 去除率对比 %

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2.5 mm～4 mm，混合填料颗粒的平均直径为2.5 mm～6 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。