后置石英砂濾池強化UBAF生物過濾效果的試驗研究

李秀芳，吳建堃

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術學院化工學院，江蘇徐州221140；2.徐州規(guī)劃設計院市政所，江蘇徐州221100）

化工設備

后置石英砂濾池強化UBAF生物過濾效果的試驗研究

李秀芳1，吳建堃2

（1.徐州工業(yè)職業(yè)技術學院化工學院，江蘇徐州221140；2.徐州規(guī)劃設計院市政所，江蘇徐州221100）

因氣水同向流，在升流式曝氣生物濾池（UBAF）運行中，濾料表面脫落的生物膜易隨出水流出，影響出水水質。利用后置石英砂濾池的截濾能力，可有效截留UBAF出水中夾帶的細小懸浮物和微型生物，提升出水水質。試驗表明，后置石英砂濾池可使UBAF工藝對污水中COD、NH3-N、SS、色度等污染指標的去除率均有提高。

石英砂濾池；升流式曝氣生物濾池（UBAF）；去除率

曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter）是近年來發(fā)展起來的一種新型水處理工藝，該工藝集生物降解、泥水分離、生物過濾、定期反沖洗等多種處理過程于一體，具有占地少、投資省、管理簡單、抗沖擊負荷能力強[1]等優(yōu)點。在升流式曝氣生物濾池（UBAF）中，污水自下而上流過濾料層，與設置于池底的曝氣系統(tǒng)產(chǎn)生的微氣泡同為上向流。氣水同向流可使UBAF布氣、布水均勻,濾池內(nèi)不會出現(xiàn)負水頭及溝流現(xiàn)象[2]；而且截留在底部的SS可在氣泡的上升過程中被帶入濾池中上部，加大填料的納污率，延長了運行周期[3]。但在實踐中也發(fā)現(xiàn)，由于氣泡的沸騰作用引起強烈的紊動，填料表面的生物膜容易從UBAF的出水端流出，導致出水懸浮物相對較高，影響了出水水質的達標。為克服UBAF的這一不足，試驗工藝在UBAF后續(xù)接石英砂快濾池，截留出水中的細小懸浮物，強化UBAF的處理效果。

1 實驗部分

1.1 裝置及流程

實驗采用上向流曝氣生物濾池串聯(lián)砂濾池的處理工藝。兩個濾池均為高1500mm，直徑DN100mm的有機玻璃管制作，生物濾池填料選用粒徑3～6mm的生物陶粒濾料，砂濾池填料選用粒徑1～2mm石英砂。工藝流程見圖1。

圖1 實驗工藝流程簡圖Fig.1 Flow chart of experimental process

1.2 實驗條件和方法

實驗中將BAF和砂濾池串聯(lián)使用。污水自下而上流經(jīng)曝氣生物濾池，在有氧條件下脫除水中的有機物和NH3-N，BAF出水下向流入砂濾池，以去除因BAF升流式運行產(chǎn)生的脫落生物膜等污染物，提升出水水質。

水質測定方法依據(jù)《水和廢水檢測分析方法》進行。其中：氨氮采用納氏試劑分光光度法；COD采用重鉻酸鉀法測定色度采用稀釋倍數(shù)法；濁度采用分光光度法；SS采用103～105℃烘干的總不可過濾殘渣；pH值：玻璃電極法。

2 結果與討論

上向流曝氣生物濾池運行過程中，脫落生物膜會隨出水一起排出，試驗中肉眼可見在曝氣生物濾池反應器的出水區(qū)有少量懸浮狀生物膜，這一現(xiàn)象在每個運行周期即將結束，濾池需要反沖洗時尤為突出。為確保出水水質，在上向流曝氣生物濾池后串聯(lián)石英砂濾池，其主要目的是為了截留曝氣生物濾池出水中攜帶的少量生物膜。

2.1 砂濾對有機物去除率的影響

圖2是實試驗運行過程中曝氣生物濾池出水與經(jīng)過砂濾池過濾后出水中有機物去除率的逐日變化（圖中生物去除率代表曝氣生物濾池對COD的去除率，總去除率則是砂濾后對COD的去除率，圖3～6與此相同）：

圖2 曝氣生物濾池出水和砂濾池出水COD去除率的比較Fig.2 COD romoval effects after UBAF or sang filter

由圖2可明顯看出，曝氣生物濾池出水經(jīng)過砂濾池再次過濾后，CODCr濃度進一步降低，有機物的去除率有所提高。說明要得到優(yōu)質出水時，在上向流曝氣生物濾池后附加砂濾池工藝是十分必要的。

2.2 砂濾對NH3-N去除率的影響

圖3是試驗運行過程中曝氣生物濾池出水與經(jīng)過砂濾池過濾后出水中有機物去除率的逐日變化：

圖3 曝氣生物濾池出水和砂濾池出水NH3-N去除率的比較Fig.3 NH4-N romoval effects after UBAF or sang filter

從圖2中看到，經(jīng)過砂濾池后，NH3-N去除率并沒有象CODCr的去除率那樣繼續(xù)上升，而是在個別點出現(xiàn)了下降，這種情況出現(xiàn)在試驗裝置運行大約半個月后，當時連續(xù)測了數(shù)天，砂濾池的NH3-N濃度一直是出水高于進水，在尋找原因時，發(fā)現(xiàn)砂濾池反應器內(nèi)壁及上部濾料層出現(xiàn)大量綠色藻類，而且砂濾池出水明顯帶有魚腥味且顏色發(fā)綠。初步推斷NH3-N濃度升高可能與這些藻類有關，為驗證推斷，將砂濾池徹底清洗并更換石英砂濾料后用報紙包裹起來，避開陽光照射，NH3-N濃度果然不再升高。

在系統(tǒng)運行了近兩個月后，砂濾池出水NH3-N濃度增加的情況又偶有發(fā)生。綜合各方面原因，發(fā)現(xiàn)NH3-N濃度升高多發(fā)生在曝氣生物濾池氣水比較小或進水COD濃度較低的情況下。說明石英砂濾池進水有機物含量相對較低和缺氧環(huán)境影響了自養(yǎng)型硝化菌的生長，從而制約了砂濾池的脫N效果[4]。由此說明，為保證出水水質，曝氣生物濾池出水中的溶解氧濃度應不僅滿足該反應器內(nèi)生物氧化和NH3-N硝化的要求，還應保證后續(xù)砂濾池內(nèi)存留一定量的DO。

2.3 砂濾對SS去除率的影響

石英砂濾池的主要去除對象是曝氣生物濾池出水中的少量脫落生物膜，因此可以推測砂濾對出水SS的去除率會有較大影響。圖4給出了試驗過程中所測得的生物去除率與總去除率：

圖4 曝氣生物濾池出水和砂濾池出水SS去除率的比較Fig.4 SS romoval effects after UBAF or sang filter

由圖4可知，曝氣生物濾池出水經(jīng)過砂濾池過濾后，SS去除率明顯提高。在曝氣生物濾池出水中因為含有部分脫落生物膜的緣故，SS濃度可高達8.38 mg·L-1，平均去除率為70%，而經(jīng)過砂濾池處理后出水SS僅為0.3mg·L-1，平均去除率可達到98.9%。SS去除率的顯著提高也可以作為圖2中COD去除率升高的原因。進一步證明，在上向流曝氣生物濾池工藝后附加石英砂濾池的重要性。

2.4 砂濾對濁度和色度去除率的影響

如上所述，砂濾池可去除曝氣生物濾池出水中的部分懸浮物，因而對濁度和色度的總去除率也有一定影響，圖5、6是試驗所測得的濁度和色度去除率：

圖5曝氣生物濾池出水和砂濾池出水濁度的比較Fig.5 Turbidity romoval effects after UBAF or sang filter

圖5 中，曝氣生物濾池對濁度平均去除率為57.8%，經(jīng)過砂濾后濁度去除率上升為86.6%;出水平均濁度由9.26NUT降到3.5NUT，說明砂濾池可以進一步提高上向流曝氣生物濾池出水水質。

圖6 曝氣生物濾池出水和砂濾池出水色度的比較Fig.6 chrominance romoval effects after UBAF or sang filter

圖6 中，色度平均去除率從55.4%提高到86.4%，出水平均色度由35度降低至10度，系統(tǒng)最終出水滿足生活雜用水水質要求。同時也表明上向流曝氣生物濾池在去除污水濁度和色度方面表現(xiàn)一般，必須附加砂濾池才可保證出水水質。

3 結論及建議

上向流曝氣生物濾池（UBAF）采用氣、水平行上向流態(tài)，使氣、水分布更加均勻，防止了氣泡在濾料中的凝結。在上向流曝氣生物濾池的出水端，由于氣泡的沸騰作用引起強烈的紊動，導致出水懸浮物相對于下向流濾池稍高。在UBAF后續(xù)接石英砂濾池后能有效防止細小懸浮物隨出水排出，而且后置石英砂濾池能通過濾砂強大的過濾作用對UBAF出水的微型生物進行截濾[5]，在大幅提高SS去除率的同時也使得有機污染物的去除率有較大提高，系統(tǒng)最終出水的色度和濁度有了明顯改善。

［1］邱珊.曝氣生物濾池處理城市生活污水的特性研究及工藝改良究［D］：哈爾濱工業(yè)大學博士學位論文,2010,（6）.

［2］鄭俊，吳浩汀，程寒飛.曝氣生物濾池污水處理新技術及工程實例［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2002.26-38.

［3］張智,陽春,鄧曉莉，等.復合變速生物濾池深度處理城市污水研究［J］.中國給水排水，2000，16（1）：5-8

［4］李方，楊波，田晴，等.濾層高度對升流式曝氣生物濾池硝化性能的影響［J］.水處理技術，2008，34（10）:46-49.

［5］邵志昌，陸少鳴，廖偉，等.針對03--BAC工藝生物泄露問題后置砂濾池級配研究［J］.水處理技術，2008，38（3）:111-117.

Experimental study on biological filtration effects of UBAF with rear-set quartz sand filter

LI Xiu-fang1，WU Jian-kun2
（1.Chemical Engineering Institute Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221100，China;2.Xuzhou Municipal Institute of Urban Planning,Xuzhou&Design Institute,Xuzhou 221100,China）

Beacuse of the same direction of water and gas,biological membrane shed from the surface of filtration material will flow out easily when the up flow biological aerated filter（UBAF）is running.Then the quality of water can be affected.After addding a quartz sand filter,small suspended solids can be effectively hold back.Experiments show that the post of quartz sand filter can make the UBAF impove the removal rates of COD,ammonia nitrogen wastewater,SS,chrominance and turbidity.

quartz sand filter；upflow biological aerated filter（UBAF）；removal efficiency

1002-1124（2014）03-0047-03

2014-01-06

李秀芳（1973-），女，陜西人，西安建筑科技大學碩士研究生，副教授，主要研究方向：水凈化技術。

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