高效生物滤池在污水处理中的应用

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简介： 设计了一种新型高效生物滤池--Biosmedi滤池,其主要特点是采用人工合成的粗颗粒轻质滤料(空气脉冲反冲洗方式),在填料负荷高达4.0～7.5 kgCOD/(m³·d)的范围内,生产运行效果良好.
关键字：高效生物滤池 Biosmedi滤池 滤料 空气脉冲反冲洗

Biosmedi工艺是一种处理污水和微污染源水的新工艺，具有对有机物和氨氮及SS去除效率较高、反冲洗耗水耗气量小、有效防止出水带泥、运行管理方便、占地面积小、土建及运行费用低等优点，在污水厂、净水厂中均适用。

1　工作原理

1.1　滤料的选择
　　采用EPS发泡塑料粒子作滤料，滤料的体积质量较小(15g/L左右)，粒径为3～8mm，具有来源广泛、比表面积大(650m²/m³)、表面适宜微生物生长、耐用、化学稳定性好等一系列优点。
1.2　生物滤池结构
　　生物滤池结构见图1。

　　滤池的结构形式：上部为出水槽；中部为滤层区；下部为空气室。滤层区与出水槽之间用滤网、孔板或安装滤头的混凝土墙隔开，空气室和滤层区之间以孔板相隔。
　　①工作过程
　　生物滤池为周期运行，从开始过滤到反冲洗结束为一个周期。进水经中心导流筒进入滤层下部，由下向上穿过滤层(在滤料阻力的作用下使滤池进水均匀)；空气布气管安装在滤层区下部，滤料表面生长着含有大量微生物的生物膜，微生物利用水中的溶解氧降解一部分有机物及氨氮，同时出水中的悬浮物质经滤料过滤被截留；水流以上向流形式通过滤层区顶部 滤网溢流入出水槽，由出水管排出。
　　②滤料冲洗
　　当滤池运行一段时间后，需要对填料进行反冲洗。由于滤料体积质量较小，采用常规的冲洗方法(如水、气水反冲洗等)难于奏效，故采用空气脉冲冲洗法，即在滤池的下部设计一个空气室，使滤料层突然向下膨胀以进行有效的空气脉冲反冲洗(可把附着在滤料上的大部分生物膜和截留的不可生化的悬浮固体通过几次脉冲后一起震荡脱落)，再静置15min后打开穿孔排泥阀排泥，即可达到有效清洁滤料的目的。

2 试验部分

2.1 试验方法
　　试验采用曲阳污水厂初沉池出水。生物滤池与普通曝气池的对比试验同步进行。
2.2　试验流程
　　试验流程见图2。

　　a.分析方法：COD的测定采用重铬酸钾标准法；BOD₅的测定采用稀释接种法；溶解氧用溶氧仪测定；氨氮(NH₃-N)测定采用纳氏比色法。
　　b.试验条件：生物滤池填料层厚度为1300mm；填料粒径为3～8mm，平均粒径为6.28mm；填料负荷为2.9～3.6kgBOD₅/(m³·d)；气水比在16～20之间；出水溶解氧在2.5～3.1mg/L之间。
2.3　试验结果与分析
　　主要运行参数见表1。
　　连续运行3个月的试验结果见表2和图3。

表1　主要运行参数日期 高效生物滤池 普通曝气池进水量(L/h)滤层区停留时间(h)进气量(L/min)温度(℃)出水溶 解氧(mg/L)COD负荷［kgCOD/(m³·d)］BOD负荷［kgBOD₅/(m³·d)］进水量(m³/d)曝气池 停留时间(h)二沉池停留时间(h)1999年7月 74.421.4921.9226.732.734.122.90　517329.05.01999年8月109.701.0131.5027.562.85.763.53

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表2 高效生物滤池与普通曝气池的处理效果比较项目滤池进水滤池出水普通曝气池出水日期1999年7月1999年8月1999年9月1999年7月1999年8月1999年9月1999年7月1999年8月1999年9月COD(mg/L)230.5214.0266.437.648.650.119.721.217.1BOD5(mg/L)130.9108.0121.610.59.912.29.47.17.5SS(mg/L)60.356.466.19.79.48.014.914.113.3NH3-N(mg/L)27.526.733.610.46.616.315.614.09.2pH7.477.487.207.247.107.30   

　　由表1、2和图3可见：
　　①滤池进水水质及运行参数的变化幅度相当大，但其出水COD值变化幅度只相当于平均值的13%左右，可见其处理效果非常稳定。
　　②高效生物滤池对COD、SS的去除率达到80%、81%时，填料负荷为4kgCOD/(m³·d)左右、水力停留时间为90min，而普通活性污泥法和生物膜法滤池要达到同样的处理效果，其水力停留时间和填料负荷分别为高效生物滤池的两倍或两倍以上。
　　③高效生物滤池的出水SS值为2～17mg/L表明其过滤效果也十分显著，并且克服了普通生物滤池后的二沉池由于厌氧或其他原因造成的浮泥现象。

3　应用实例

　　应用于华东某食品厂的生产废水处理。
3.1　工艺流程

3.2　设计参数
　　设计流量：最大处理能力为3500m³/d(k=1.5)。
　　设计水质：进水COD=600mg/L，BOD₅=200mg/L，SS=300mg/L，出水COD≤100mg/L，BOD₅≤30mg/L，SS≤70mg/L。NH₃-N因进水浓度低不作为控制指标。
　　一级滤池填料的BOD₅负荷为5.5kgBOD₅/(m³·d)，曝气量为8.92m³/min；二级滤池填料的BOD₅负荷为5.2kgBOD₅/(m³·d)，曝气量为10.39m³/min。反冲洗周期为24h，反冲洗时间脉冲3次，反冲洗时滤料下降高度＞10cm，单格池反冲洗气量不大于曝气气量。
　　一级滤池是由原初沉池改建的，共有8格，每格的平面尺寸为3m×3m，下部为泥斗，总水深为2.9m，填料层厚度为1.4m；二级生物滤池是利用原辅助曝气池改造，共有4格，每格平面尺寸为2.9m×3.9m,总水深3.3m，填料层厚度为1.3m。
3.3　运行状况及分析
　　2000年1月、8月、10月废水处理运行状况见表3。

表3　2000年废水处理运行状况日期进水量
(m³/d)一级滤池进水COD
(mg/L)二级滤池出水COD
(mg/L)一级滤池填料负荷
［kgCOD/(m³·d)］2000年1月1157109541.252000年8月1827114582.072000年10月2400149493.56

　　由表3可见：进水COD值变化幅度较大，但出水COD值很稳定，说明高效生物滤池对冲击负荷的承受能力较强。

4 结论

　　高效生物滤池具有如下特点：
　　①耐冲击负荷能力强
　　在较宽的进水COD负荷范围内［4.1～7.5kgCOD/(m³·d)］，出水COD、SS保持稳定，说明生物滤池可以承受较高的负荷。
　　②占地面积小
　　生物滤池构筑物体积是活性污泥法的1/3；占地面积是活性污泥法曝气池的1/4(省去二沉池和污泥回流泵)。
　　③填料性能好
　　EPS发泡塑料粒子滤料的比表面积大(650m²/m³)；耐用性好(不变形、不损耗)；采用空气脉冲反冲洗，省去水力反冲。
　　④生物滤池管理要求
　　滤料的浮力大使过滤效果好但易结块，要求定期(1～2次/d)反冲洗，而且反冲洗并沉淀一段时间后要大流量排泥。

参考文献：

　　［1］邹伟国，孙群，王国华，等.新型BIOSMEDI滤池的开发研究［J］.中国给水排水，2001，17(1)：1-4.

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