曝氣生物濾池對生活污水處理的試驗研究

王 輝

（山西省交通環(huán)境保護中心站（有限公司），山西 太原 030032）

水資源為人類賴以生存的基礎(chǔ)，尤其是近些年隨著工業(yè)生產(chǎn)和人民生活水平的不斷提高，對水資源造成嚴重污染，使得淡水資源嚴重短缺，成為制約我國乃至全球經(jīng)濟發(fā)展的主要原因。在此背景下，實現(xiàn)對中水資源的回收利用不僅可以在一定程度上緩解淡水資源緊缺的情況，而且其對解決水資源危機具有重要意義[1]。曝氣生物濾池為一種新型污水處理工藝，其具有處理效率高、占地面積小以及運行費用低等優(yōu)勢。本文重點以曝氣生物濾池為例開展研究，對提升生活污水處理效果的工藝參數(shù)進行試驗研究。

1 曝氣生物濾池工藝概述

所謂曝氣生物濾池工藝指的是將生物接觸氧化法與給水過濾法有機融合的對污水實現(xiàn)處理的工藝，該處理工藝根本上屬于生物膜法，其主要利用了物理層面上的濾料攔截技術(shù)以及相關(guān)生物（包括好氧或缺氧生物）代謝的作用將污水中的污染物處理的工藝[2]。目前，曝氣生物濾池處理工藝已經(jīng)在國內(nèi)工業(yè)廢水、生活污水中廣泛應用，并取得了良好的效果。

結(jié)合國外曝氣生物濾池的使用經(jīng)驗，對污水處理常采用的工藝參數(shù)如表1 所示。

表1 曝氣生物濾池廠采用的工藝參數(shù)

結(jié)合曝氣生物濾池處理工藝的原理，影響污水處理效果的因素包括有進水底物濃度、溶液氧水平、填料層高度和填料特性、水力停留時間與負荷率等。上述表1 中曝氣生物濾池工藝參數(shù)范圍將為后續(xù)關(guān)鍵參數(shù)影響污水治理效果的試驗提供參考。

2 曝氣生物濾池工藝填料的選擇

從整體上分析，曝氣生物濾池氧化和過濾作用的發(fā)揮主要依靠所選擇的填料類型以及在填料基體上形成的生物膜。因此，可以說填料是影響曝氣生物濾池發(fā)揮其凈化作用的主要因素；而且，填料是一次性添加的物質(zhì)，其對后續(xù)曝氣生物濾池作用以及運行成本的影響較大。故，針對曝氣生物濾池工藝的研究，首先對填料的選擇展開試驗研究[3]。

2.1 填料的選擇原則

可選擇的填料包括有有機硬性材料和無機硬性填料。其中，無機硬性材料包括有陶粒、活性炭、石英砂、焦炭等；有機硬性材料包括有聚乙烯、PVC 以及聚丙烯等。針對曝氣生物濾池工藝中填料的選擇需綜合如下原則：

1）所選擇的填料應有利于微生物在其表面生長和附著，重點關(guān)注填料表面的帶正電荷及其親水性兩項指標。

2）要求所選擇的填料應具有相對穩(wěn)定的化學穩(wěn)定性，即具有較高的惰性，在對污水處理過程中具有較強的抗化學腐蝕特性，不容易被污水中的微生物降解[4]。

3）所選擇的填料在物理特征和機械性能兩方面適用于后續(xù)的反沖洗要求。

綜合上述技術(shù)要求和工藝成本的約束條件，本次試驗所選擇的填料包括有活性炭、混合添加以及碎石等，其主要性能參數(shù)如下頁表2 所示。

表2 所選擇填料的主要性能參數(shù)

2.2 試驗設(shè)計

本次試驗所采用的曝氣生物濾池裝置如下頁圖1所示。

圖1 曝氣生物濾池裝置結(jié)構(gòu)示意圖

在上述不同填料對污水處理的基礎(chǔ)上，對影響污水處理效果的關(guān)鍵參數(shù)，包括停留時間、氣水比、水力負荷以及填料高度等進行對比試驗研究。對不同工藝參數(shù)處理后所得水質(zhì)的COD、氨氮、濁度以及pH 值等指標進行測定，涉及到的檢測儀器包括有回流裝置、整流裝置、電熱鼓風干燥爐以及濁度儀等。

2.3 試驗結(jié)果分析

以不同填料影響污水處理效果為例對試驗結(jié)果進行分析。本次試驗所選擇的氣水比為4∶1，填料高度為700 mm，對水力停留時間為2、4、6 h 下對應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質(zhì)的CODcr、氨氮和濁度的處理效果進行對比。

以對CODcr處理效果為例開展研究，當水力停留時間為6 h，不同填料對CODcr的處理結(jié)果如表3 所示。

表3 水力停留時間為6h 且不同填料對CODcr 去除率對比 %

如表3 所示，以活性炭為填料時對應CODcr去除率最高，其次為混合填料，最后為碎石填料。同理，當水力停留時間為4 h，活性炭填料對應CODcr的去除率為86.31%；當水力停留時間為2 h，活性炭填料對應CODcr的去除率為68.47%。得出，水力停留時間越長對應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顆粒直徑較小，而且活性炭填料顆粒的平均直徑為2.5 mm～4 mm，混合填料顆粒的平均直徑為2.5 mm～6 mm；顆粒直徑越小對應的比表面積越大，即在單位體積內(nèi)所生成的微生物含量越高。因此，活性炭為填料對污水的處理效果越好[5]。

同理，在上述試驗思路下得出曝氣生物濾池處理生活污水的最佳工藝參數(shù)如下：最佳停留時間為6 h，最佳氣水比為4，最佳水力負荷為2.5 m3/（m2·d），最佳填料高度為800 mm。

3 結(jié)語

淡水資源為人類生存的主要資源，如今快速的生產(chǎn)、生活等均對水資源造成一定程度的污染，使得水資源出現(xiàn)了緊缺的現(xiàn)狀。鑒于曝氣生物濾池處理工藝易掛膜、啟動快等優(yōu)勢，其被廣泛應用于污水的治理中。針對上述現(xiàn)狀，本文開展了曝氣生物濾池對生活污水的處理試驗研究，并總結(jié)如下：

1）活性炭填料相比于碎石填料和混合填料由于其顆粒直徑小，其對污水具有較好的處理效果；

2）基于曝氣生物濾池處理方法，針對生活污水的處理對應的最佳工藝參數(shù)如下：最佳停留時間為6 h，最佳氣水比為4，最佳水力負荷為2.5 m3/（m2·d），最佳填料高度為800 mm。