隨著工業(yè)的高速發(fā)展，水資源的需求量越來越大，而水資源日益匱乏。因此將城市污水廠二級出水作為循環(huán)冷卻水的水源是一種比較可行的辦法。但二級出水水質(zhì)不符合循環(huán)冷卻水對CODCr、氨氮、磷等營養(yǎng)元素的要求，營養(yǎng)元素過多將引起細(xì)菌的滋生，產(chǎn)生黏泥，尤其是氨氮含量高時(shí)，硝化菌的繁殖將消耗堿度，造成pH值下降，嚴(yán)重危害循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。美國冷卻循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)給水的水質(zhì)基準(zhǔn)建議NH3-N限值為1.0mg/L，因此，必須將二級出水經(jīng)深度處理后再應(yīng)用于循環(huán)冷卻水。

傳統(tǒng)的再生水回用工藝通常為在二級生物處理的基礎(chǔ)上采用混凝沉淀過濾工藝[2]，該工藝比較成熟， 但是工藝水質(zhì)出水水質(zhì)不穩(wěn)定，且對氨氮的去除率很低。曝氣生物濾池(BAF)由于基建投資小、處理效果高、占地面積小、脫氮效果顯著，同時(shí)可去除CODCr、磷等其他營養(yǎng)元素而被廣泛作為中水回用技術(shù)[3]。筆者以曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝對城市污水處理廠二級出水進(jìn)行深度處理，以實(shí)現(xiàn)污水的回用。

1 試驗(yàn)條件

1.1 試驗(yàn)裝置及流程

試驗(yàn)裝置圖如圖1所示。所有罐體都由鋼板焊制而成，原水由加壓泵送至曝氣生物濾池，濾層厚度為4m，填料為生物陶粒，粒徑為3mm~5mm。試驗(yàn)采用的曝氣生物濾池為上流式，即下部進(jìn)水，上部出水。BAF出水加藥（所有加藥設(shè)備都為計(jì)量泵）混凝后流到澄清池沉淀，同時(shí)往澄清池中加石灰。澄清池出水加酸后由重力流到濾池過濾出水。

1.2原水水質(zhì)

本試驗(yàn)在某污水處理廠進(jìn)行，試驗(yàn)用水取自污水廠二級出水，其各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示。

表 1 原水水質(zhì)

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1生物膜的培養(yǎng)與馴化
生物濾池的啟動(dòng)一般來說有3種方法：直接以正常的工作濾速啟動(dòng)；直接通入要處理的水逐步提高濾速啟動(dòng)；用活性污泥接種后循環(huán)曝氣一定時(shí)間后再通入要處理的污水。本試驗(yàn)采用直接通入要處理的水逐步提高濾速啟動(dòng)，考慮到進(jìn)水為污水廠二級出水，污染物濃度低，生化可降解性差。所以在啟動(dòng)初期往其中添加了一部分甲醇作為其營養(yǎng)物質(zhì)來源。

生物膜培養(yǎng)初期，先小水量進(jìn)水，曝氣生物濾池進(jìn)水量為1m3/h，曝氣量為2m3/h，以調(diào)節(jié)溶解氧>3mg/L為標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行一個(gè)月內(nèi)，濾速從1m3/h逐步提升到5m3/h，通過觀察反沖時(shí)帶出的污泥對濾池中的生物相進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)其中菌膠團(tuán)細(xì)菌是生物膜的主體，邊緣有絲狀菌、藻類生長，并有大量原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，如草履蟲、鞭毛蟲、滴蟲、輪蟲、線蟲等（見圖2）。生物濾池中存在種群豐富、結(jié)構(gòu)完整、功能穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，生物膜馴化階段基本完成。
 
2.2工藝參數(shù)的確定

根據(jù)再生回用水水質(zhì)的要求，以及污水廠二級出水水質(zhì)的具體情況，我們設(shè)計(jì)了一套曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝，該工藝設(shè)計(jì)進(jìn)水量為5m3/h。

通過靜態(tài)燒杯試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，最終確定混凝劑、助凝劑分別采用聚合硫酸鐵（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）。運(yùn)行工藝參數(shù)如表2所示。

表 2 試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)

2.3對有機(jī)物（CODCr）的去除

該組合工藝對CODCr具有較好的去除效果，CODCr平均去除率達(dá)49.9%，處理后水中的CODCr穩(wěn)定在30mg/L以下。這主要有兩個(gè)方面作用的結(jié)果：一方面是附著在陶粒表面的生物膜對有機(jī)污染物吸附后，通過異養(yǎng)菌的生物代謝去降可溶性的CODCr，另一方面為不可生物降解的CODCr以及曝氣生物濾池帶出來的生物膜可通過后續(xù)澄清池沉淀、過濾等工藝去除。

2.4對NH3-N的去除

傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀工藝對二級出水中NH3-N的去除率僅為10%~20%。因此試驗(yàn)考慮用曝氣生物濾池來降解NH3-N。
 
NH3-N平均進(jìn)水濃度為12.6mg/L，出水濃度為0.41mg/L，平均去除率為96.2%，完全滿足循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求。研究中發(fā)現(xiàn)溶解氧是影響硝化反應(yīng)的重要因素，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的高低直接影響著硝化反應(yīng)的速率和硝化菌的增殖。研究表明：曝氣生物濾池內(nèi)溶解氧一般控制3mg/L，也即是氣水比為3左右，出水NH3-N均小于1 .0mg/L。

2.5對SS、TP的去除效果

試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝對SS具有良好的去除效果，出水SS都在5以下。主要是因?yàn)樵疄槎壋鏊?，進(jìn)水中含有的SS就比較低，而曝氣生物濾池顆粒填料對懸浮物的捕捉能力強(qiáng)，而且填料表面的生物膜對懸浮物有很強(qiáng)的吸附作用，同時(shí)化學(xué)沉淀過濾也為懸浮物的穩(wěn)定去除提供了有利的保障。試驗(yàn)中采用聚合硫酸鐵（PFS）、石灰來去除有機(jī)物、TP、總硬度和其他懸浮物，結(jié)果表明：當(dāng)PFS投加量為30 mg/L ，石灰投加量為150~240 mg/L時(shí)，沉淀物質(zhì)的量最大，除磷率可達(dá)90%以上，出水TP都小于0.5mg/L。出水總硬度(CaCO3)小于110mg/L。

2.6沖擊負(fù)荷試驗(yàn)
 
以進(jìn)水量為5m3/h；氣水比為3∶1為正常態(tài)，把進(jìn)水量逐步的從5 m3/h提高到10m3/h，其中每兩天提高1 m3/h，同時(shí)也相應(yīng)的提高曝氣量，滿足氣水比為3∶1。圖4為進(jìn)水沖擊負(fù)荷對NH3-N去除效果的影響。由圖4可知：進(jìn)水沖擊負(fù)荷對出水的NH3-N值基本無影響，說明曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)。在中水回用中，若以去除水中NH3-N為主要目標(biāo)，水力負(fù)荷還可以進(jìn)一步增大或使反應(yīng)器填料高度進(jìn)一步降低，這樣就能進(jìn)一步降低投資成本。

3 結(jié)論

（1）采用曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝對城市污水處理廠二級出水進(jìn)行深度處理，當(dāng)PFS投加量為30 mg/L ，石灰投加量為150~240 mg/L時(shí)，沉淀物質(zhì)的量最大，該組合工藝對CODCr、NH3-N具有較好的去除效果，CODCr平均去除率達(dá)49.9%，處理后水中的CODCr穩(wěn)定在30mg/L以下；平均NH3-N出水濃度為0.41mg/L，平均去除率為96.2%；工藝對其它指標(biāo)也具有良好的去除效果，出水SS都在5 mg/L以下，除磷率可達(dá)90%以上，出水TP都小于0.5 mg/L。出水總硬度(CaCO3)小于110mg/L。

（2）曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)。在中水回用中，若以去除水中NH3-N為主要目標(biāo)，水力負(fù)荷還可以進(jìn)一步增大或使反應(yīng)器填料高度進(jìn)一步降低。
 
參考文獻(xiàn)：

[1]PolancoFF，MendezE，AuruenaM，etal.Spaial distribution of heterotrophs and nitriers in a submerged biofiter for nitrificartion[J].Wat.Res.，2000，(10).

[2]邵青.水處理及循環(huán)再利用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.362-363.ShaoQing.Water disposaland reuse technology[M].Beijing:Chemical IndustryPress，2004.362-363

[3] 張杰，曹相生，孟雪征.曝氣生物濾池的研究進(jìn)展[J].中國給水排水，2002，18(8):26-29.ZhangJie，CaoXiangsheng，MengXuezheng.Progress of biological aeration filter
[J].China Water and Wastewater，2002，18(8):26-29.

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