地埋式循環(huán)濾料曝氣生物濾池處理博物館污水
摘 要：采用以循環(huán)濾料曝氣生物濾池(BAF)為主體的地埋式一體化設備處理博物館污水。運行結(jié)果表明，設計水量為80 m ／d，進水COD、SS、NH 一N平均濃度分別為320、200、40 mg／L時，處理后出水相應指標分別降至45、3O、8 mg／L，出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的一級標準。
關(guān)鍵詞：博物館污水,曝氣生物濾池,循環(huán)濾料,地埋式一體化設備
采用以曝氣生物濾池(BAF)作為生化處理單元的一體化設備處理城市生活污水具有占地面積小、處理效率高等優(yōu)點，現(xiàn)已得到廣泛應用 J，但是該工藝存在濾料易堵塞、反沖洗周期較短、出水水質(zhì)波動大的缺點。江西省某大型博物館污水處理工程采用以循環(huán)濾料曝氣生物濾池為主體的地埋式一體化處理設備，取得了較好的效果。該工程通過了江西省環(huán)保局的驗收，出水各項指標均優(yōu)于《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準。
1 工程概況
江西省某大型博物館無化糞池，污水主要來源于沖廁和洗滌。污水處理工程采用地埋式，設計處理規(guī)模為80 m。／d，于2007年8月建成，出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準。
1．1 設計進、出水水質(zhì)
設計進、出水水質(zhì)見表1。
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1．2 工藝流程
工藝流程見圖1。污水經(jīng)格柵去除漂浮物后，大顆粒懸浮雜質(zhì)進入調(diào)節(jié)沉淀池進行沉降分離，同時調(diào)節(jié)水量，再經(jīng)提升泵提升至循環(huán)濾料BAF，絕大部分有機物和SS被去除，之后在二沉池進行泥水分離，清水池儲存反沖洗水，最終出水從清水池溢流口排放。
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2 主要構(gòu)筑物、設備及工程特點
2．1 主要構(gòu)筑物及設備
主要構(gòu)筑物及設備見表2。
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2．2 主要構(gòu)筑物設計參數(shù)
① 循環(huán)濾料BAF
循環(huán)濾料BAF與傳統(tǒng)BAF的主要區(qū)別是在中心曝氣管的曝氣提升下，濾料由下向上循環(huán)流動，避免了濾料的板結(jié)問題，可以延長BAF的沖洗周期。設計采用的有機負荷為3 kgBOD ／(m3·d)，水力負荷為1．3 m3／(m2·h)。
a．濾池高度包括濾料層厚(2．0 m)、配水室高 (0．3m)、清水區(qū)高(0．6m)、承托層厚(0．2m)、濾板厚(0．1m)、超高(0．3m)，總高為3．5m。
b．配水系統(tǒng)采用長柄濾頭配水方式，并可兼氣水反沖洗配水布氣用。濾頭布置按25個／m2 設計，采用污水專用大縫隙長柄濾頭。中心回流管直徑為 0．4m，長度為1．8 m，底部高出濾料層0．3m。
c．選用輕質(zhì)陶粒濾料，直徑為3～5mm，濾料層厚為2m，濾料體積為5m3；承托層厚為0．2 m，卵石級配，粒徑為8～20mmm。
d．反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，水反沖強度為6 L／(m2·S)，氣沖強度為12 L／(m2·s)，一次反沖洗歷時10 min，反沖洗周期為15 d。
② 二沉池
采用豎流式二沉池，上升流速為1．2 m3／(m2· h)，中心管直徑為0．35 m，泥斗高為0．8m，沉淀區(qū)高為1．8 m。二沉池中污泥定期通過氣提管排入調(diào)節(jié)沉淀池。
2．3 工程特點
① 采用地埋式鋼制設備，對博物館景觀影響很小。
② 提升泵及反沖洗泵采用潛水泵，調(diào)節(jié)池設有浮球液位計，水泵及風機啟閉均采用PLC自動控制，管理方便。
③ 二沉池污泥通過氣提管回流到調(diào)節(jié)沉淀池，池內(nèi)安裝有吸泥管，定期用吸泥車將污泥抽出運送到污水處理廠集中處理。
④ 循環(huán)濾料BAF內(nèi)設濾料管道回流系統(tǒng)，在氣流帶動下，中心回流管內(nèi)生物濾料得到有效循環(huán)，使濾料產(chǎn)生有效摩擦，能更好地沖刷濾料生物膜外的惰性層，使生物膜活性始終保持在較高水平。由于生物膜能得到及時更新，使濾料反沖洗周期延長。
⑤ 為了降低成本，利用二沉池出水補充反沖洗用水。清水池容積為4．8 m3。，反沖洗一次需清水 9m3，在二沉池后設置清水池，循環(huán)濾料BAF反沖洗排水進入二沉池，二沉池中的清水不斷補充清水池水量，使反沖洗水形成內(nèi)循環(huán)，節(jié)省了清水池體積。
3 調(diào)試運行及處理效果
3．1 調(diào)試運行
工程竣工后，先清水試車，確保整套工藝運轉(zhuǎn)良好。將接種污泥(來自附近城市污水處理廠)投入曝氣生物濾池，采用間歇進水方式，每悶曝2天換水一次，l0天后采用連續(xù)進水方式，水量由0．5 m ／h 逐步加大直到滿負荷運行，濾料表面產(chǎn)生一層薄而均勻的灰黑色生物膜。運行1個月后，鏡檢發(fā)現(xiàn)許多菌膠團及豆形蟲、鐘蟲等；穩(wěn)定運行2個月后，生物膜逐漸成熟，厚度約為1 mm，濾料表面附著的微生物分泌膠質(zhì)粘膜，覆蓋已形成的膜層，膜層不斷增厚且由內(nèi)向外擴展，最后形成成熟的生物膜。
3. 2 系統(tǒng)處理效果及分析
循環(huán)濾料BAF在微生物逐步馴化階段處理效率比較低。在連續(xù)運行階段，分別測定COD、NH 一 N、ss等指標 ，取監(jiān)測數(shù)據(jù)均值作為最后結(jié)果。氣水比控制在12：1左右，進水和出水水樣分別取自調(diào)節(jié)沉淀池出水口和清水池進水口，取樣頻率為1 d，運行時間為3個月。
① 對COD的去除效果
在連續(xù)進水前10天，由于生物膜還未完全成熟，對COD的去除還處于較低水平，但是隨著生物膜上原生動物(如豆形蟲、鐘蟲等)的大量繁殖，去除效率得到迅速提高。運行45天后，系統(tǒng)對COD 的去除率維持在85％ 以上。連續(xù)運行30天后，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，原水COD的變化會使COD去除率有些波動，不過系統(tǒng)出水COD整體上維持在相對穩(wěn)定的水平，具有較強的耐沖擊負荷能力。分析認為，由于填料本身在氣動作用下會產(chǎn)生較強的機械摩擦作用，一方面使填料表面生物膜不斷得到更新，生物膜處于薄膜狀態(tài)，生物活性強，微生物降解有機物速率高，處理效果好；另一方面由于填料的機械運動，加強了有機物的傳質(zhì)過程，使污染物更容易到達生物膜內(nèi)部，微生物的降解效果好。此外，微生物胞外酶含有多聚糖等粘性物質(zhì)，有類似于化學絮凝劑的作用，對水中有機物具有較強的吸附凝聚作用，對穩(wěn)定去除COD也有良好作用。
② 對NH-N的去除效果
在穩(wěn)定運行階段對系統(tǒng)的出水氨氮進行了監(jiān)測。由于填料表面生物膜由外向內(nèi)DO逐漸遞減，使填料本身具備同步硝化反硝化的條件，而填料上層的缺氧條件也給反硝化細菌提供了生存空間。在連續(xù)進水初期，氨氮去除率<50％ ，出水氨氮>40 mg／L，這是因為調(diào)試初期生物膜處于逐步成熟階段，由于生物菌體間的競爭作用，使得硝化菌的生長受到抑制，從而導致系統(tǒng)的硝化效果不好。系統(tǒng)連續(xù)進水35天后，氨氮去除率得到穩(wěn)步提高，隨著生物膜逐步成熟，硝化細菌的生長空間不斷拓展，生物膜的厚度也相應增加，系統(tǒng)硝化效果明顯提高。在導流筒中填料處于好氧上升狀態(tài)，在下降過程中逐步消耗溶解氧，最終出現(xiàn)厭氧情況，在厭氧環(huán)境下反硝化細菌迅速生長繁殖，使系統(tǒng)具有脫氮功能。系統(tǒng)連續(xù)進水60天后，出水氨氮趨于穩(wěn)定，經(jīng)過20天的監(jiān)測，氨氮去除率>82％ ，出水氨氮<8 mg／L。
③ 對ss的去除效果
總體來看，雖然原水有一定的波動，經(jīng)過循環(huán)濾料BAF和沉淀池后，出水ss相對穩(wěn)定，ss去除率> 70％。由于填料的機械攔截和生物膜胞外酶的吸附凝聚作用，使得調(diào)試初期系統(tǒng)出水水質(zhì)較為穩(wěn)定，但是隨著生物膜不斷更新，氣、水的不斷沖刷和填料本身的循環(huán)流動，使出水夾帶生物膜碎片，出水ss升高，而后脫落的生物膜又可以起到生物絮凝劑的作用，與細小的懸浮顆粒形成大絮體沉降下來。在連續(xù)進水40天后，出水ss穩(wěn)定在50 mg／L以下，通過 3個月的穩(wěn)定運行，最終出水SS<30 mg／L。
4 經(jīng)濟技術(shù)分析
該工程總投資約為15萬元，包括土建費、設備與材料費等。單位污水處理費用約為0．35元／m3，其中電費為0．2 元／m3、人工費為0．15元／m3。
5 結(jié)語
① 經(jīng)過3個月的調(diào)試，工藝系統(tǒng)對COD、NH 一N、ss的去除率分別達到了91．2％ 、82．4％ 、 98．3％ ，出水各項指標均達到《污水綜合排放標準》 (GB 8978-1996)的一級標準，順利通過江西省環(huán)保局組織的驗收。
② 采用地埋式循環(huán)濾料BAF處理博物館污水，出水水質(zhì)好、運行費用低、管理方便、產(chǎn)泥量少、對景觀影響小。
參考文獻：
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