曝氣生物濾池處理腈綸廢水的啟動(dòng)性能研究

卞吉良，張洪林，李長(zhǎng)波，馬會(huì)強(qiáng)

（遼寧石油化工大學(xué),遼寧 撫順113001）

曝氣生物濾池處理腈綸廢水的啟動(dòng)性能研究

卞吉良，張洪林，李長(zhǎng)波，馬會(huì)強(qiáng)

（遼寧石油化工大學(xué),遼寧 撫順113001）

以曝氣生物濾池(BiologicalAerated Filter，BAF）凈化腈綸廢水為研究對(duì)象，研究了BAF處理腈綸廢水的啟動(dòng)規(guī)律。試驗(yàn)以陶粒為濾料，在流量為25L/h，曝氣量為40L/h的試驗(yàn)條件下，每天測(cè)試COD和氨氮的去除率變化情況。BAF對(duì)COD,氨氮有一定的去除效果。啟動(dòng)15d后,COD去除率達(dá)到65%；18d后,氨氮去除率達(dá)到60%以上。鏡檢表明，填料表面生物膜中均存在著多種微生物和明顯的生物相分布。BAF掛膜過程中可以通過氨氮和COD去除率變化，來判斷填料掛膜的進(jìn)程和生物硝化作用進(jìn)行的程度。

曝氣生物濾池;去除率;啟動(dòng);掛膜

前 言

曝氣生物濾池（BAF）是在普通生物濾池的基礎(chǔ)上開發(fā)的污水處理新工藝,國(guó)外已廣泛使用，國(guó)內(nèi)也有多個(gè)行業(yè)在水處理中成功應(yīng)用。曝氣生物濾池通過在生物膜反應(yīng)器內(nèi)裝填高比表面積的填料，污水流經(jīng)濾料，通過物理攔截過濾，微生物氧化吸附等作用，使污水得到凈化。其有占地面積小，工藝流程簡(jiǎn)單，水力負(fù)荷大，出水水質(zhì)好等特點(diǎn)[1～3]。要充分發(fā)揮曝氣生物濾池處理污水的功效，初期掛膜至關(guān)重要。本試驗(yàn)應(yīng)用BAF處理?yè)犴橂婢]廠廢水,對(duì)BAF的啟動(dòng)特性作了一些探討，以期為實(shí)際工程應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

工藝中主體反應(yīng)池的結(jié)構(gòu)和處理流程如圖1所示，底部為氣水混合室，之上為濾板和專用長(zhǎng)柄濾頭、承托層、濾料，曝氣器位于承托層內(nèi)，提供微生物新陳代謝所需的養(yǎng)分[4]。采用粒徑為3～6 mm，密度為1.09×103kg/m3的陶粒做濾料。

圖1 BAF結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of BAF

1.2 實(shí)驗(yàn)用水

實(shí)驗(yàn)用水取自撫順腈綸廠好氧池進(jìn)水，水質(zhì)指標(biāo)如下。

表1 試驗(yàn)用水水質(zhì)Table 1 The quality of experimental water

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目及方法：

定期檢測(cè)的項(xiàng)目以及測(cè)試方法見表2。

表2 水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目以及測(cè)試方法Table 2 Test items and method of water quality testing

1.4 啟動(dòng)過程

本裝置使用快速排泥接種掛膜法掛膜。接種液為已培養(yǎng)的活性污泥,以15L/h的曝氣量連續(xù)悶曝24 h后排空，重復(fù)2次。第三天以流量約為15 L/h、曝氣量為15L/h運(yùn)行，第五天將流量提高到20 L/h、曝氣量增加到40 L/h。濾池運(yùn)行至第四天時(shí)，填料表面有灰白色的絨狀物黏附，至第六天時(shí)膜狀物黏附量增多，顏色變?yōu)闇\黃色。從第六天開始對(duì)裝置的主要進(jìn)、出水指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)進(jìn)行生物相的觀察。18d后將裝置的流量提高至25L/h，按氣水比為3∶1運(yùn)行，此時(shí)對(duì)COD、氨氮的去除效果均很好。對(duì)濾料表面的生物膜進(jìn)行鏡檢,發(fā)現(xiàn)生物膜中有大量的絲狀菌以及鐘蟲、輪蟲等微型動(dòng)物。由此可判斷曝氣生物濾池掛膜成功。

2 結(jié)果分析

2.1 掛膜期間COD的變化

COD的去除主要依賴于濾料表面的生物膜中異養(yǎng)微生物的代謝作用和濾料的截留作用。因氧化有機(jī)物的微生物世代時(shí)間大多比較短，生長(zhǎng)也比較旺盛,所以，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)COD的處理可以達(dá)到較好的效果。掛膜時(shí)間對(duì)COD的去除效果的關(guān)系見圖2。

由圖可知，從第六天開始，COD的去除率開始上升，從第六天的15%上升到第十四天的61%。其原因是：(1)在BAF內(nèi)氣水同向流動(dòng)，延長(zhǎng)了氣水接觸時(shí)間，提高了對(duì)氧的利用率;(2)曝氣生物濾池具有截留懸浮顆粒物的功能，攔截了部分非溶解態(tài)的有機(jī)物。到第十五天后COD的去除率趨于穩(wěn)定。運(yùn)行穩(wěn)定后BAF對(duì)COD有很好的去除效果，平均去除率＞65%。

圖2 掛膜時(shí)間與COD的去除效果的關(guān)系Fig.2 The relationship between the removal effect of COD and the biofilm formation time

2.2 掛膜期間氨氮的變化

有研究表明，在掛膜成功以后，BAF對(duì)氨氮的去除有一個(gè)逐漸穩(wěn)定的過程[5]。與異養(yǎng)菌相比，硝化菌生長(zhǎng)緩慢，對(duì)外界條件的變化敏感，因此以對(duì)氨氮的去除率達(dá)到60%作為衡量掛膜成功的標(biāo)志[6]。掛膜時(shí)間對(duì)氨氮的去除效果的關(guān)系見圖3。

圖3 掛膜時(shí)間對(duì)氨氮的去除效果的關(guān)系Fig.3 The relationship between the removal effect of ammonia and the biofilm formation time

氨氮的去除依賴于濾層中硝化菌的數(shù)量和活性，而硝化菌在濾料上的固定不僅受到水力剪切力、濾柱進(jìn)水中硝化菌的濃度、硝化菌和濾料接觸時(shí)間的影響，而且還受到異養(yǎng)菌的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用[6～8]。因此,在掛膜初期氨氮的去除率一直在10%以下，而氨氮只有一點(diǎn)去除率則是來自異養(yǎng)菌同化作用消耗氨氮的結(jié)果。此后，異養(yǎng)菌對(duì)自養(yǎng)硝化菌的抑制作用開始緩和，硝化菌開始大量生長(zhǎng)、繁殖，所以氨氮去除率開始持續(xù)上升，從第九天的8%，迅速升至第十二天的22%。此后氨氮去除率不斷上升，第十八天，去除效果趨于穩(wěn)定。去除率達(dá)到65%，這說明填料上已形成穩(wěn)定的生物膜。

3 結(jié)論

本文以陶粒為濾料，在流量為25 L/h，曝氣量為40 L/h的試驗(yàn)條件下，對(duì)曝氣生物濾池的啟動(dòng)進(jìn)行了試驗(yàn)。通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和討論,得出以下結(jié)論：

（1）在曝氣生物濾池中，常用相對(duì)穩(wěn)定的COD，氨氮去除率作為判斷生物膜成熟的基本參數(shù),BAF中的COD去除率在運(yùn)行15d后趨于平穩(wěn)達(dá)到65%。

（2）氨氮的去除主要依靠自養(yǎng)硝化菌的代謝活動(dòng)，而穩(wěn)定的硝化生物膜的形成較異養(yǎng)好氧菌生物膜慢，因此氨氮達(dá)到穩(wěn)定去除率的時(shí)間較COD到穩(wěn)定去除率的時(shí)間長(zhǎng)。掛膜成功后去除率穩(wěn)定，達(dá)到60%以上。因此，建議以氨氮去除率作為判斷生物膜成熟與否的標(biāo)準(zhǔn)。

［1］張林生.水的深度處理與回用技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

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［3］傅金祥，許海良，趙玉華,等.曝氣生物濾池在污水回用中的掛膜啟動(dòng)試驗(yàn)研究［J］.工業(yè)水處理，2007，27(3)：38～40.

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［5］肖文勝，徐文國(guó)，楊桔才.UBAF處理煉油廠含油廢水［J］.工業(yè)水處理，2005，25(3)：66～68.

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Research on the Start-up Performance of the Biological Aerated Filter for Treating Acrylic Water

BIAN Ji-liang,ZHANG Hong-lin,LI Chang-bo and MA Hui-qiang
(Liaoning Shihua University,Fushun 113001,China)

A bench scale experimental BAF was established,with which acrylic waste water was treated.The start-up law of BAF in treating the waste water containing acrylic was studied.Ceramsite was used as the filter in BAF.Under the conditions of the flow of 25L/h,aeration rate of 40L/h,the removal rate of COD and ammonia was tested every day.The results demonstrated that the removal rate of COD was about 65%after 15 days;and the removal rate of ammonia was about 60%after 18 days.The result of the optical bio-microscope observation showed that the ecosystem with many kinds of different microbes and distinct biological phase distribution was formed in the BAF.Therefore,the course of biofilm formation and the degree of biological nitrification could be estimated by the change of remova1 rate of ammonia and COD during the course of the natural start-up of the BAF.

Biological aerated filter;removal rate;start-up;film formation

X 743.123

A

1001-0017（2011）06-0046-03

2011-03-01

卞吉良（1985-），男，遼寧沈陽(yáng)人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程水污染控制。