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污染物的去除
曝气生物滤池工艺上的独特性及明显的空间梯度特征决定了其对污染物去除的高效性。
有机物和悬浮物的去除
曝气生物滤池内填料的物理吸附和过滤截留作用以及生物膜的生物氧化作用决定了池内SS和有机物的高效去除,国内外该领域的研究及应用也充分证明了上述观点。对中试规模的淹没式生物滤池连续进行18 个月的试验研究表明BOD5和SS去除率均大于95%。Gilbert Desbos等在研究SS和COD的去除率同滤速之间的关系时发现,当负荷的增大并不是因为进水中更多的SS,而是由于更高的流量和低停留时间时,去除效率是相当稳定的,总的SS去除率在80% ～90%之间,而COD去除率在70% ～80%之间波动。国内,齐兵强等[采用B IOFOR工艺,以生活污水为处理对象, COD、BOD5、SS出水水质指标均达到了生活杂用水水质标准。大连市马栏河污水处理厂采用B IOFOR型BAF,在处理量为12万m3 /d, COD负荷大6 kg COD /m3 •d的情况下,出水COD小于75 mg/L。以上国内外研究与应用结果表明,曝气生物滤池对有机物和悬浮物的处理机能成熟,处理量大,去除*,在污水碳有机物去除应用中潜力巨大。 氨氮的去除
氨氮是污水处理中主要的目标去除物之一。曝气生物滤池将较短的水力停留时间与长的污泥龄有机统一起来,有利于硝化细菌这类世代期较长的细菌生长,对氨氮具有较高的去除效率,因此,被广泛应用于污水中氨氮的去除。硝化作用,有关BAF硝化性能的研究已得到越来越多研究者的重视,通过优化运行参数BAF的硝化效率已得到了明显的提高。利用上向流曝气生物滤池处理含氨的富营养化水时,在气水比1∶1,滤速5118 m /h,温度10 ℃以上条件下,硝化效率可达100%。英国水研究中心对BAF的硝化能力研究结果表明当氮容积负荷为0163 kg/m3 • d 时, NH 2N 去除率可达90%。通过对法国巴黎Achresh处理厂的上向流曝气生物滤池两年的研究认为,在滤速4 ～6m /h, 6～8 m /h, 8～10 m /h运行条件下,当NH32N的容积负荷为115 kg NH32N /m3 •d时,曝气生物滤池氨氮去除率始终保持在80% ～100% ,滤速的提高不仅不是影响反应器硝化速度的限制因素,反而会对硝化有积极的促进作用。等对淹没式曝气生物滤池硝化过程中异养菌和硝化菌的空间分布情况进行研究时发现:当COD∶NH 42N为4∶1,进水COD低于200 mg/L 时不影响硝化效能;当进水COD高于200 mg/L 时,硝化效能将无法达到100%;尽管BAF的氨氮去除效能在实践中得到了检验,但有关进水负荷,有机物浓度以及硝化细菌分布特征还需进一步探讨。目前的研究表明,曝气生物滤池的硝化性能与有机物浓度、温度、停留时间等因素有密切的关系,因此硝化性能的研究有待进一步的深入。 反硝化作用,由于曝气生物滤池中存在厌氧和兼性微生物,使得反硝化得以进行。Pujol研究认为,反硝化好采用外加碳源的办法,在佳滤速为10 ～ 15 m /h 时, 脱氮能力可达到100%。还比较了前置反硝化和后置反硝化的优劣,认为反硝化过程应采用上向流的进水方式进行。Chen等研究生物过滤反应器与活性污泥反应器以及流化床的反硝化特性时,发现在不同水力条件下,反应器内微生物种群会发生一定的变化,但优势种群———杆菌属基本稳定。
另外,曝气生物滤池独特的空间梯度分布特征及运行特点使其具备了一定的短程硝化反硝化能力,曝气生物滤池采用粒状颗粒作为过滤和生物氧化的介质和载体,在整体上和每一单元填料表面所附着生物膜中都存在着基质和溶解氧的浓度梯度分布,这为各种不同生态类型的微生物在生物膜内不同部位占据优势生态位提供了条件。Puzava等在曝气生物滤池一体化硝化反硝化方面取得了一定进展,他们通过调整曝气量将反应器内的溶解氧浓度控制在015～3 mg/L,从而控制溶解氧不扩散到生物膜内部,实现同步硝化反硝化。中试结果表明,通过实时曝气,即使将曝气量降低50% ,也可达到同样的处理效果。显然,曝气生物滤池的硝化,反硝化能力已经得到了很好的实践验证,对去除污水中氨氮的技术发展具有一定的推动作用。
磷的去除
单独利用BAF的生物作用除磷是很难达到排放标准的,通常情况下需采取化学方法除磷。Gon2calves等[ 13 ]进行曝气生物滤池同步脱氮除磷的研究时发现,进水方式对磷去除效果影响不大。德国科隆污水处理厂采用曝气生物滤池进行的同步硝化除磷实验表明,曝气生物滤池除磷率可达70% ,总磷可降至015 mg/L。Aesªy等发现,利用曝气生物滤池反硝化脱氮时,如利用水解污泥或水解固体废物做外加碳源,可同时去除比微生物生长需要量高3倍的磷。研究了利用2级生物滤池在交替好氧、厌氧条件下运行对污水中氮磷的去除情况,发现影响除磷的因素为COD /TP值和水力停留时间,好氧过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐对磷的释放有一定影响。Pedro A. Castillo等研究序批式曝气生物滤池生物除磷时,在保持原水中COD∶N∶P为20∶5∶1,进水COD < 15 g/m2 •d 情况下,磷的去除率为72%。而T. Clark等在BAF中用化学沉淀法除磷的研究结果表明, BAF化学加药除磷比生物除磷效率要高,同时BOD5、COD的去除效果未受影响。从目前研究可知,单纯采用曝气生物滤池除磷效果较差,如何在滤池中创造良好的厌氧2好氧环境有待进一步探讨。 MBR 工艺生化系统参数设计
1.1污泥浓度
我们在设计膜生物反应器系统时，按照理论要求，一般我们会提议选择较高的MLSS浓度。但从笔者实际工程中的经验，存在如下问题：
①在实际进水有机物浓度低于设计进水水质情况下，MLSS值难以达到设计值，通过减少排泥来维持MLSS值时会造成MLVSS/MLSS值偏低，导致生化池表面产生大量的浮泥，致使生物活性降低，影响处理效率; ②由于MLSS是基本的设计参数，当实际值与设计值偏差较大时会影响相
关设计参数( 如SRT、空气量) 的准确度，从而影响实际运行效果。
因此，对于进水有机物浓度较高的工业废水，可选取较高的污泥浓度值( ～10g/L) 以尽量增大对有机物的去除能力; 而对于城镇综合污水处理工程而言，由于进水浓度相对不高，宜选取较低的污泥浓度( 6 ～8g/L) 。 以上笔者从实际项目出发的经验数据，个人觉得值得我们从事设计工作的借鉴，对于设计好一项好的环保工程作品至关重要。
1.2泥龄
对于有脱氮要求的城镇综合污水处理工程，SRT宜根据硝化泥龄和反硝化泥龄来计算确定。需要注意的是: 由于系统内的MLSS值较高，因此MBR工艺的泥龄通常较传统工艺长。但实践表明: 过长(30d) 或过短的泥龄均会使膜的TMP增势加剧，而泥龄在20d左右时，跨膜压差增长趋势变缓。因此，泥龄不宜太长，以20d左右为宜。
一般我们建议泥龄在30d左右，看来合适的泥龄还是很重要的。
1.3水力停留时间(HRT)
由于MBR系统的MLSS值较高，以SRT 计算确定的生物池容积较小，相应的所需HRT较短( 7～10h) 。实践证明，如果考虑到系统有较高的硝化和反硝化处理要求时，过短的HRT将难以保证其效果，因此应适当加大系统的 HRT(12h) ，同时可相应降低SRT，有利于控制膜污染。 |
