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磐,护黑然慰、一·城镇排水·后置反硝化iBosytrBAF工艺运行特性研究王延辉,董文艺,王宏杰`(哈尔滨工业大学深圳研究生院,深圳市水资源利用与环境污染控制重点实验室,深圳518055)摘要:通过连续动态试验,考察了后置反峭化iBostyrBAF工艺对污水的处理效果及其反冲洗周期内的运行特性。试验结果表明:后置反硝化iBosytrBAF工艺对生活污水具有很好的去除效果,出水COD、NH3一N、NT和sS含量分别为26.4m岁L、1.lm留L、9.4m岁L和6.7m扩L,达到一级A标准。在反冲洗周期内,反应器对COD、NH3一N、TN和SS总的去除效果均维持在较高水平,无明显波动。关键词:iBostyrBAF;后置反稍化;反冲洗周期;运行特性iBosytrBAF采用的是比重小于1的聚苯乙烯新型轻质悬浮填料,相比与重质滤料曝气生物滤池,具有如下特点:①反冲洗方便,节约能耗;②滤料不易磨损和流失,补充费用低;③采用不锈钢穿孔管曝气,节省设备投资和维护费;④上部出水为清水,滤头不易堵塞,检修和维护容易〔`〕。为适合越来越高的的水质和处理要求,iBosytrBAF多采取两级或多级串联的运行方式[’,,】。常见的有以下3种不同的运行模式:前置反硝化模式,后置反硝化模式和同时硝化/反硝化模式,其中后置反硝化模式最常见。BAF在运行过程中,由于曝气生物滤池内部的机械截留、生物膜的生长更替等作用会使曝气生物滤池运行工况和出水水质均发生动态变化,因此需对其进行反冲洗以维护其正常运行[’]。但是,由于反冲洗过程对生物膜和絮体的冲刷作用,可能导致生物量过少、微生物种群混合等问题,从而导致出水水质有所波动川。目前,对于重质滤料的BAF工艺的反冲洗特性研究较多〔6,,〕,而对基于轻质滤料的iBsrytrBAF工艺的反冲洗特性研究较少。本文在考察后置反硝化iBosytrBAF工艺连续运行效果的基础上,研究了其反冲洗周期内的处理效果,为后置反硝化iBosytrBAF的推广应用提供借鉴。1材料与方法1.1试验装置与运行条件试验装置如图1所示。萦萦萦555厂厂厂厂1.好氧滤柱,2.缺氧滤柱,3.二级柱进水泵;4.反冲洗水蓄水池;5.反冲洗水泵;6.甲醇投加点。图1试验装置图试验装置如图1所示,主要由好氧滤柱1和缺氧滤柱2构成。好氧滤柱内径为25Omm,滤料度为3.sm,有效体积为170L;缺氧滤柱内径为180mm,滤料层高度为Zm,有效体积为51L。柱内填料均为聚苯乙烯轻质滤料,粒径3一smm,比表面积losom,/m,,堆积密度4ok岁m,,空隙率40%。好氧滤柱距滤料层下端10em、7oem、13oem、25oem和400cm自下而上设有5个取样口;缺氧滤柱距滤料层下端10em、40em、100Cm和250em自下而上设有4个取样口。9个取样口的编号依次是1、2、3、4、144城镇供水增刊2011·城镇排水·盆竺认.叠cITY月刀刀万刀下抓N孙乞万万月浑助丹叹Y,.尸5、6、7、8和9。缺氧柱出水收集到一容积为1.2耐的水桶中,储存的水用做反冲洗水。各级滤柱的运行参数如下:好氧段进水流量为170Uh,停留时间为lh,气水比为3:;l缺氧段的进水流量也为170口h,停留时间为0.h3。为满足后续反硝化脱氮的碳源需求,在二级滤柱的进水人口处投加40m岁L的甲醇。滤柱运行一定时间后进行反冲洗,具体过程如下:先以30而h的速度放水lmin,然后以50而h气冲lmin,之后以30耐h的速度由上至下水冲Zmin,如此循环6次,最后以20耐h的速度放水Zmin进行漂洗。1.2试验原水原水取自大学城校园的市政排水管道,具体水质见表1。1.3水质检测方法水质分析方法均参照国家环保总局编写的《水与废水分析检测方法》(第四版)进行。SS采用比色计测定(HACHD8R00,美国哈希);COD采用重铬酸钾密闭消解法;NH3一N采用纳氏试剂光度法;N03一N采用紫外分光光度法;NO:一N采用N-(1一蔡基)一乙二胺光度法;TN采用过硫酸钾氧化一紫外分光光度法。2结果与讨论2.1长期运行效果在连续运行的3个月过程中,反应器的进出水水质如表1所示。表1Bi叫叭BAF工艺长期运行处理效果量的NT去除,但去除量有限,仅为3m岁L左右,而缺氧段的反硝化作用是,Nr去除主要部分。2.2反冲洗周期内运行特性2.2.1COD去除效果反冲洗周期内,COD含量随运行时间的变化如图2所示。一原水~缺氧段出水一刁卜-好权段出水叫冷一去除率ē求à哥截米02图246810121416182022242628运行时间伺反冲洗周期内COD含.艘运行时间的变化由图2可知,在反冲洗周期内,后置反硝化iBosytrBAF工艺对COD均保持较好的去除效果,无明显波动,出水COD含量在30m岁L以下,总去除率在80%左右。原水中的COD主要通过好氧柱的氧化作用去除,虽然在缺氧柱前端投加了40m留L的甲醇,增加了整个系统的有机负荷,但这部分碳源能充分用于反硝化,对出水COD无明显影响。2.2.2NH3一N去除效果反冲洗周期内,NH3一N含量随运行时间的变化如图3所示。一原水一缺氧段出水一好氧段出水-今卜一去除率菠铃稍参参数数原水水好氧段出水水总出水水CCCOD(m岁L)))90.44430.11126.444NNNH3一N(m岁L)))26.9991.3331.111NTTT(m『L)))28.11125.3339.4445555(m『L)))136.22216.6666.777誉砰冷、丫井~洲一并、-一.~一.~一味loo80盆10403020由表1可知,后置反硝化iBostyrBAF工艺对污水具很好的去除效果,在原水COD、NH3一N、TN和55含量分别为90.4m扩L、26.gm岁L、28.lm酬L和136,Zm岁L的条件下,对应的出水含量分别为26.4m扩L、1.lm岁L、9.4m岁L和6.7m岁L,均达到国家一级A的标准。其中COD和NH3一N主要通过好氧段去除,缺氧段基本上无去除作用;TN的去除主要通过缺氧段实现,虽然好氧段通过生物的同化作用和局部的缺氧区域形成的反硝化作用能有少。{.碑毛补,卜一一卜一~-一布*~一一,00246810121416182022242628运行时间伪)圈3反冲洗周期内NH3一N含,随运行时间的变化由图3可知,在反冲洗周期内,后置反硝化iBosytrBAF工艺对NH,一N的去除效果的规律与对COD的去除规律基本一致,系统对NH3一N一直维持很好的去除效果,出水含量低于lm『L,去除率在95%以上。后置反硝化iBosytrBAF工艺对NH3-城镇供水增刊2011145番:{袱撇敛、r·城镇排水·N的去除主要通过好氧段完成,好氧段反冲洗过程中,主要是生长于滤料间的絮体和离滤料层较远的微生物被冲刷出滤柱,而这部分微生物以异养菌为主,硝化菌主要生长在滤料表面,较难冲刷出去。因此,反冲洗后对硝化效果无明显影响,反冲洗周期内均能保持很好的NH3一N去除效果。2.2.3TN去除效果反冲洗周期内,NT随运行时间的变化如图4所不。~原水一缺氧段出水一好氧段出水州玲-去除率10050录哥逝米604020nU亡1ù0亡JO内j,1,`,且l价蕊日àZ曰0246810121416182022242628运行时间伍)图4反冲洗周期TN含,随运行时间的变化由图4可知,在反冲洗周期内,后置反硝化BIOsytrBAF工艺对TN始终维持较好的去除效果,出水TN在10m梦L左右,去除率在60%左右。后置反硝化iBostyrBAF工艺对NT的去除主要通过缺氧段的反硝化作用实现。虽然反冲洗过程中导致部分微生物被冲刷出滤柱,但由于反硝化菌主要是异养菌,增殖很快,同时微生物进行反硝化速率较快,因此,反冲洗过程中本工艺的TN去除效果基本上无明显变化。2.2.455去除效果反冲洗周期内,55随运行时间的变化如图5所由图5可知,在反冲洗周期内,后置反硝化iBosytrBAF工艺对SS均维持较好的去除效果,出水SS始终低于10m岁L,去除率在95%左右。后置反硝化iBosytrBAF工艺对SS的去除主要通过滤柱的截留和微生物的吸附实现。对于好氧滤柱,反冲洗后初期,由于大量微生物被冲刷出滤柱,使滤料间孔隙增大,使滤柱对SS的截留效果变差;同时,反冲洗过程中脱落的部分生物膜,漂洗过程并不能完全把这部分生物膜带出反应器,而在正常运行过程,在气水的冲刷作用下,这部分生物膜将进行到下一级滤柱中。因此,好氧滤柱在反冲洗后10h左右,出水SS含量较高。但这部分SS能通过后续的缺氧柱进行截留,并且缺氧滤柱内无曝气作用,对滤料的冲刷作用较弱,反冲洗过程中残余的部分脱落生物膜仍能截留在滤料间,保证了出水SS含量维持较低水平。3结论通过连续动态试验,考察了后置反硝化iBostyrBAF工艺运行特性,得出以下结论:(l)在连续运行过程中,本工艺对污水具有很好的去除效果,出水COD、NH3一N、TN和sS含量分别为26.4m岁L、1.lm酬L、9.4m岁L和6.7m岁L,均达到国家一级A标准;(2)反冲洗周期内,本工艺对COD、NH3一N和NT总的去除效果可以有效的保证出水水质,各段滤柱的对上述污染物的去除规律也无明显变化;(3)反冲洗周期内,本工艺对SS总的去除率维持在较高水平,但在反冲洗后的前期,好氧段对SS的截留效果较差,需在运行10h后才能达到稳定的去除效果。不。~原水基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大~缺氧段出水~好氧段出水~去除率专项(2008zx07317一02)。ǎ岁à哥逝邢nnù00on1010`U4,`\丫人\.一丹,二冬一~一,开0000nUō、曰门`06八,一ǎ锰日à的S0246图5810121416182022242628运行时间h()反冲周期内55随运行时间的变化参考文献「1〕李进伟,平文凯,唐孝国.新一代曝气生物滤池lBosYTR工艺及其应用[Jl.中国给水排水,2009,25(22):76一53.[2」王舜和,郭淑琴.不同功能曝气生物滤池的设计要点「J〕.给水排水,2008,11:47一51.[3」邓征宇,杨春平,曾光明,等。两阶段曝气生物滤池的硝化性能仁J].环境工程学报,2010,4(s):1714一1715.[4〕郑俊,吴浩汀.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用「M].北京:化学工业出版社,2004.〔5]凌霄,胡勇有.曝气生物滤池反冲洗关键因子的确定及机理146城镇供水增刊2011城簇供水·城镇排水·_溯......叫...曰..IcTYA刀DZ’O开W环沁了石盈S之IPPLY番解析.给水排水.2加5,31(10):19一23.【6]张杰,陈秀荣.曝气生物滤池反冲洗的特性.环境科学.2X()3.24(5):86一91.【7]彭举威,王晓轩,王宏哲,等.曝气生物滤池反冲洗过程的研究.中国资源综合利用,2X(拓,24(11):31一33.〔8JJinshuiYans,Weijieuu,BaohzenU,etal·Applieaitonof·novelbackwashingp,essinupnowbioloigealaeartdeiflter[J].JoumalfOEnv如nmen回cSienese,2010,22.(3):362一3肠.【9」胡宏博,韩洪军,张凌瀚,等.BIOFOR生物滤池的反硝化/厌氧氨氧化协同脱氮研究〔J].中国给水排水,2〕为,11:18一2.0〔or]魏复盛等.水和废水监测分析方法(第四版).北京:中国环境科学出版社,2002.〔川孙漓清,甘一萍,魏薇,等.iB此ytr曝气生物滤池中试研究[J].给水排水,2005,s:14一15.OperatingCltaacrteirsUcsofPost一De川tir6eationBiostyrBafWangYanhui,DongWen厂,WangHon自ie(HabrinIsnittuetOfTeehnolo盯ShenzhenGraduatecShool,ShenzheneKyl刘比ratoyrOfWaterResou二eApplieatio