二段曝氣生物濾池處理生活污水BATA（貝塔）系列

　　人們的日常生活會(huì)產(chǎn)生大量生活污水，對(duì)其進(jìn)行有效處理可以避免水環(huán)境以及周圍生態(tài)環(huán)境被破壞。探究二段曝氣生物濾池對(duì)生活污水的處理，并借助試驗(yàn)的方式證明其處理效能，可以為深入落實(shí)生活污水的有效處理提供重要的參考思路和指導(dǎo)幫助。

　　1、試驗(yàn)材料、裝置及試驗(yàn)方法

　　1.1 試驗(yàn)材料、裝置

　　本文在研究二段曝氣生物濾池處理生活污水的試驗(yàn)時(shí)，結(jié)合相關(guān)研究資料，使用了由BAFC段與BAFN段共同構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)裝置。研究還在二段曝氣生物濾池中加設(shè)了厭氧池，并將其HRT分別控制在4.4h與3.6h，以此有效達(dá)到增強(qiáng)水質(zhì)穩(wěn)定性的目的。試驗(yàn)中，BAFC段與BAFN段采用的填料分別為半軟性與酶促好氧生物填料，并且酶促好氧生物填料顆粒粒徑在3~6mm之間。

　　1.2 試驗(yàn)方法

　　在試驗(yàn)過(guò)程中，二段曝氣生物濾池將污水廠的初沉池出水作為其進(jìn)水水源。本文在此次試驗(yàn)中選取了COD、氨氮和總氮、SS與pH等眾多指標(biāo)作為水質(zhì)指標(biāo)，并結(jié)合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)其具體變化范圍進(jìn)行了規(guī)范。例如，水質(zhì)pH值需控制在6.7~7.9之間，總氮?jiǎng)t需控制在50.4~74.5mg/L之間。

　　2、試驗(yàn)結(jié)果與分析

　　2.1 基于污染物容積負(fù)荷的影響

　　2.1.1 COD容積負(fù)荷

　　結(jié)合本次試驗(yàn)結(jié)果以及其他相關(guān)研究結(jié)論，可知在COD容積負(fù)荷介于0.3~1.0kg/(m3·d)時(shí)，二段曝氣生物濾池去除COD的效能良好，此時(shí)COD去除率不僅相對(duì)較高，而且具有一定的穩(wěn)定性。本文通過(guò)分析本地某污水處理廠的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)該污水處理廠在運(yùn)用BAF工藝的過(guò)程中，當(dāng)COD容積負(fù)荷達(dá)到10kg/(m3·d)時(shí)，也可以保持良好的COD去除效能。但隨著COD容積負(fù)荷的逐漸增加，出水COD濃度也會(huì)隨之有所增加。另外，在該二段曝氣生物濾池處理生活污水時(shí)，BAFC段與BAFN段分別產(chǎn)生異養(yǎng)菌與自養(yǎng)硝化菌，這兩種生長(zhǎng)細(xì)菌的出現(xiàn)有利于實(shí)現(xiàn)污水中的氨氮硝化。根據(jù)最終得到的試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)COD容積負(fù)荷逐漸加大時(shí)，氨氮去除率并未隨之出現(xiàn)明顯提升，這主要是由于BAFN段負(fù)責(zé)硝化處理污水中的氨氮，而B(niǎo)AFC段在將大部分有機(jī)物去除之后，減小了有機(jī)物濃度變化對(duì)硝化菌活性的影響。從去除總氮的角度來(lái)看，當(dāng)COD容積負(fù)荷越來(lái)越大時(shí)，總氮去除率反而會(huì)逐漸降低。這與二段曝氣生物濾池缺乏后端碳源以及工藝好氧環(huán)境有一定關(guān)系。

　　2.1.2 氨氮容積負(fù)荷

　　在此次試驗(yàn)當(dāng)中，當(dāng)氨氮容積負(fù)荷在0.05~0.25kg/(m3·d)時(shí)，二段曝氣生物濾池的氨氮去除率相對(duì)較高。隨著氨氮容積負(fù)荷的逐漸增加，氨氮去除率會(huì)略有下降。這也表示BAF可有效去除污水中的氨氮，實(shí)現(xiàn)生活污水的凈化。但在試驗(yàn)當(dāng)中，當(dāng)氨氮容積負(fù)荷越來(lái)越大時(shí)，出水中的氨氮濃度反而會(huì)出現(xiàn)小幅上升的情況。這是因?yàn)檫M(jìn)水的流量和氨氮濃度直接控制著氨氮容積負(fù)荷，當(dāng)水力負(fù)荷相對(duì)較大時(shí)，會(huì)縮減水力停留時(shí)間，受此影響，出水氨氮濃度將會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)增大的情況。另外，在試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)水氨氮容積負(fù)荷逐漸增大時(shí)，二段曝氣生物濾池去除總氮的能力則出現(xiàn)了明顯減弱的情況。本文認(rèn)為，這一情況的出現(xiàn)，除了氨氮容積負(fù)荷不斷增加會(huì)影響硝化效果這一原因外，還與好氧工藝無(wú)法為反硝化提供良好的外部環(huán)境，以及當(dāng)氨氮容積負(fù)荷逐漸增加時(shí)，水力停留時(shí)間會(huì)越來(lái)越短有關(guān)。

　　2.2 基于水溫的影響

　　通過(guò)參考相關(guān)研究資料可知，有諸多研究人員認(rèn)為，當(dāng)水溫降至15℃以下時(shí)，曝氣生物濾池降解有機(jī)物以及氨氮硝化等性能，均會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降變化。而當(dāng)水溫在10℃以下時(shí)，反應(yīng)器基本無(wú)法進(jìn)行正常的硝化。根據(jù)此次得到的相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可知，在不超過(guò)規(guī)定水溫的情況下，當(dāng)水溫逐漸升高時(shí)，二段曝氣生物濾池去除COD與氨氮的能力將會(huì)隨之有所增強(qiáng)。例如，在進(jìn)水水溫為24℃時(shí)，COD去除率約為80%，但當(dāng)進(jìn)水水溫升高至27℃時(shí)，COD去除率則提升至88%。同樣，在進(jìn)水水溫為24℃時(shí)，二段曝氣生物濾池的氨氮去除率約為85%，而當(dāng)進(jìn)水水溫超過(guò)27℃時(shí)，氨氮去除率也超過(guò)了88%。

　　2.3 基于水力負(fù)荷的影響

　　從最終得到的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，當(dāng)水力負(fù)荷逐漸增加時(shí)，二段曝氣生物濾池去除污染物的能力反而會(huì)有所減弱。當(dāng)水力負(fù)荷為0.208m3(/m2·h)時(shí)，平均出水污染物濃度最小;而當(dāng)水力負(fù)荷增加至0.417m3/(m2·h)時(shí)，平均出水污染物濃度最大。這主要是由于隨著水力負(fù)荷的增大，反應(yīng)器污染物負(fù)荷也不斷提高，導(dǎo)致水力停留時(shí)間被大大縮短。在水力負(fù)荷越來(lái)越大的情況下，二段曝氣生物濾池的COD與SS平均去除率，出現(xiàn)了小幅下降的變化趨勢(shì)。同樣呈下降趨勢(shì)的還有二段曝氣生物濾池的氨氮與總氮平均去除率。例如：在水力負(fù)荷為0.208m3/(m2·h)時(shí)，對(duì)應(yīng)的氨氮與總氮平均去除率接近93%；但當(dāng)水力負(fù)荷增加至0.417m3(/m2·h)時(shí)，氨氮與總氮平均去除率只有不足30%。

　　根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，水力負(fù)荷分別為0.208m3/(m2·h)、0.260m3(/m2·h)、0.339m3(/m2·h)時(shí)，對(duì)應(yīng)的平均進(jìn)水COD濃度各為219mg/L、312mg/L、225mg/L，對(duì)應(yīng)的平均出水COD濃度則分別為25mg/L、38mg/L和36mg/L。由此可見(jiàn)當(dāng)水力負(fù)荷范圍一定的情況下，隨著水力負(fù)荷的持續(xù)增加，進(jìn)水COD濃度將會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)增加，但并不會(huì)影響去除COD的效能。由此證明二段曝氣生物濾池具有較好的耐沖擊負(fù)荷能力。

　　2.4 基于溶解氧的影響

　　2.4.1 去除BAFC段

　　通過(guò)結(jié)合相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可知當(dāng)溶解氧濃度為1.0~3.0mg/L時(shí)，隨著溶解氧濃度的逐漸加大，BAFC段的COD去除率也有所增加，而當(dāng)溶解氧濃度不超過(guò)2.0mg/L時(shí)，對(duì)應(yīng)的COD去除率出現(xiàn)了顯著降低的變化情況。但當(dāng)溶解氧濃度達(dá)到3.0mg/L以上，隨著溶解氧濃度的繼續(xù)增加，COD去除率反而會(huì)出現(xiàn)小幅下降的情況。這與生物膜活性、反應(yīng)物當(dāng)中的生物膜濃度有著直接關(guān)系。如果曝氣量相對(duì)較大，就會(huì)使得BAFC段中填料的生物膜沖刷明顯增強(qiáng)，最終使得生物膜脫落導(dǎo)致COD去除率下降。因此在BAFC段中，需要將溶解氧濃度控制在2.0~3.0mg/L才能獲得較為理想的污水處理效果。

　　2.4.2 去除BAFN段

　　在去除BAFN段的COD的過(guò)程中，當(dāng)溶解氧濃度在2.0~5.0mg/L、出水COD的濃度為32~45mg/L時(shí)，反應(yīng)器的COD去除率相對(duì)較高。當(dāng)溶解氧濃度超過(guò)4.0mg/L，隨著曝氣量越來(lái)越大，填料生物膜受到的沖刷也越來(lái)越強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致在BAFN段中，在溶解氧濃度越來(lái)越大的情況下，出水COD濃度會(huì)有所增加，出水COD去除率則會(huì)略有下降。整體來(lái)看，在BAFN段中，COD去除效能幾乎不受溶解氧濃度變化的影響，但當(dāng)溶解氧濃度逐漸增加時(shí)，BAFN段去除氨氮與SS的效果反而越來(lái)越不理想，因此本文認(rèn)為，對(duì)于二段曝氣生物濾池，需要在BAFC段和BAFN段中，分別將溶解氧濃度設(shè)定在2~3mg/L和3~5mg/L，才能獲得較好的污水處理成效。

　　2.5 基于填料的影響

　　在本次試驗(yàn)中，二段曝氣生物濾池所采用的填料分別為半軟性與酶促好氧填料，兩者在二段曝氣生物濾池中，去除COD的能力基本相同。但相比于使用單一的新型酶促厭氧填料，在二段曝氣生物濾池中搭配使用半軟性與酶促好氧填料，可以獲得更高的氨氮去除率[3]。這主要是由于酶促好氧填料的生物親和性較好，加之該填料的粒徑相對(duì)較小、具有較大的比表面積等優(yōu)勢(shì)特性，因此有助于去除污水中的氨氮。但在去除總氮方面，相比于搭配使用半軟性與酶促好氧填料，反倒是只在BAFC段中使用酶促厭氧填料可以獲得更高的COD去除率。另外，在試驗(yàn)中也顯示出，當(dāng)填料層高度不超過(guò)0.2m時(shí)，對(duì)應(yīng)的COD與SS去除率相對(duì)更高，而當(dāng)填料層高度在0.6m以內(nèi)時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)相對(duì)較好的TN與TP去除效果，這也證明生物同化作用是去除污水中TN與TP的主要原因。

　　2.6 基于pH值的影響

　　微生物自身代謝活性直接受到污水pH值的影響。對(duì)于好氧生物而言，當(dāng)pH值在6.5~8.5，比較適宜生長(zhǎng)繁殖。而相關(guān)研究顯示，污水中的氨氮在硝化反應(yīng)時(shí)，如果pH值超過(guò)7.0或不超過(guò)6.5，硝化作用速度將會(huì)明顯減慢。但在此次試驗(yàn)中，反應(yīng)器進(jìn)水pH值始終穩(wěn)定在6.7~8.5，因此并未出現(xiàn)pH值顯著變化而影響生活污水處理效能的情況。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)本文的分析研究可知，隨著污染物容積負(fù)荷越來(lái)越大，二段曝氣生物濾池的污染物去除率會(huì)逐漸降低。當(dāng)水力負(fù)荷變化相對(duì)較大時(shí)，二段向上流BAF也能夠完全承受。隨著進(jìn)水水溫的逐漸升高，反應(yīng)器運(yùn)行性能也會(huì)有所提高。在BAFC段和BAFN段中，應(yīng)將溶解氧濃度分別設(shè)定在2~3mg/L、3~5mg/L之間，才能獲得較好的污水處理成效。同時(shí)建議二段分別使用半軟性填料與小粒徑酶促好氧填料，以便進(jìn)一步優(yōu)化污水處理效果。而在試驗(yàn)中pH值對(duì)生活污水處理效能的影響并不明顯。