生物粒子浮動(dòng)床是綜合了接觸生物氧化法、生物膜流化床的優(yōu)點(diǎn)并加以改進(jìn)的一種新型生物處理工藝。它主要采用懸浮粒子作為載體，微生物附著在懸浮粒子上形成生物膜，并以鼓風(fēng)曝氣或機(jī)械曝氣為動(dòng)力，使填料處于流化狀態(tài)，讓污水與生物膜充分接觸，加速對(duì)污水中污染物的降解、凈化。同時(shí)，通過(guò)懸浮粒子之間劇烈的碰撞，使老化的生物膜自行脫落。該方法在北歐國(guó)家尤其是挪威，已應(yīng)用在城市污水處理以及造紙、食品等工業(yè)廢水的處理上，在去除污水中的有機(jī)物污染以及脫氮除磷方面都取得了令人滿意的效果。該工藝可用于好氧、缺氧、厭氧三種處理環(huán)境，在處理城市污水方面，挪威Lillehammer市以該技術(shù)為基礎(chǔ)改造了原有傳統(tǒng)處理方法，在同樣低溫、低濃度的條件下，脫氮達(dá)70%以上(挪威規(guī)范要求)，該方法只需大約3 h，而傳統(tǒng)活性污泥法則需15～20 h。在處理食品廢水方面，挪威最大的土豆生產(chǎn)廠曾于1994年以該方法為基礎(chǔ)增強(qiáng)原有生物轉(zhuǎn)盤(pán)的處理效果，興建了最大處理能力為400 m3/d的處理裝置，進(jìn)水COD為9 175 mg/L，出水COD為74 mg/L，去除率為99.2%。進(jìn)水P為37.8 mg/L，出水P為2.2 mg/L，去除率為94.2%。在處理造紙廢水方面，挪威Sande造紙廠的污水處理廠是一個(gè)成功的例子。該廠主要為中性亞硫酸鹽半化學(xué)紙漿工藝，原水COD在300～38 000 mg/L之間變化，最大設(shè)計(jì)流量為110 m3/h，控制有機(jī)負(fù)荷＜60 kgCOD/(m3．d)時(shí)，COD、BOD7去除率可達(dá)70%和96%。

1　中試工藝流程及研究情況

1.1　中試工藝流程
　　
1997年在中挪株洲環(huán)保項(xiàng)目中，以株洲市南區(qū)城市污水為研究對(duì)象，建立了一座污水處理中試廠(水質(zhì)分析見(jiàn)表1)。

表1　株洲市南區(qū)城市污水水質(zhì)分析　　mg/L  COD BOD SS TP TN NO-3-N
81～300 40～132 52～246 0.45～3.07 9.6～23.1 0.03～0.84

通過(guò)對(duì)三套不同工藝(活性污泥法、生物膜法、化學(xué)混凝法)的比較研究，選擇最佳工藝及其運(yùn)行參數(shù)(主要針對(duì)去除有機(jī)物污染)。中試廠的總處理能力約為150 m3/d，其工藝流程見(jiàn)圖1，本文僅介紹生物粒子浮動(dòng)床處理城市污水的試驗(yàn)情況。

1.2　填料
　　
懸浮粒子采用挪威KMT公司贈(zèng)送的新形填料，其結(jié)構(gòu)形狀合理，類(lèi)似長(zhǎng)7mm、直徑9 mm的圓柱體顆粒，比表面積為330 m2/m3(一般為300～500 m2/m3)，體積質(zhì)量為0.95 g/cm3(一般為0.92～0.95 g/cm3)，主要為聚乙烯材料。停止曝氣時(shí)，能懸浮于水中，并結(jié)實(shí)耐用，抗機(jī)械攪拌之磨損。掛膜時(shí)間短，一般為20 d，無(wú)需特設(shè)脫膜裝置。此次填充率為水容積的67%，流化狀態(tài)好，無(wú)堵塞、擁擠現(xiàn)象出現(xiàn)，管理非常方便。

2　試驗(yàn)情況與結(jié)果

2.1　HRT與填料負(fù)荷的影響
　　
曝氣池的水力停留時(shí)間(HRT)及填料容積負(fù)荷對(duì)該工藝處理效果的影響比較明顯。由表2可知，當(dāng)流量為1 m3/h的COD、BOD去除率最高分別為80%和87%。在各種不同水力停留時(shí)間下的出水COD變化在30～70 mg/L之間，BOD變化在10～20 mg/L的范圍，均達(dá)到了國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)中試廠原設(shè)計(jì)，該裝置可承受進(jìn)水COD負(fù)荷范圍為2～20 kgCOD/(m3．d)。但由于原水濃度太低，進(jìn)水COD為150 mg/L左右，致使反應(yīng)器中生物膜養(yǎng)料不充足。為了保證工況試驗(yàn)條件，必須靠提高流量來(lái)增加負(fù)荷，而提高流量則縮短了曝氣時(shí)間，影響了處理效果。當(dāng)填料負(fù)荷為10.5 kgCOD/(m3．d)時(shí)，COD去除率只達(dá)到69%，即使這樣，處理負(fù)荷也較傳統(tǒng)工藝大有提高。

2.2　水溫、DO的影響和對(duì)氨氮的去除
　　
水溫對(duì)該工藝處理影響不大。由表3可知，當(dāng)水溫高于10 ℃時(shí)，COD、BOD去除率基本維持不變；當(dāng)水溫低于8 ℃時(shí)，COD、BOD去除率才有明顯下降，但適當(dāng)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間就可使出水水質(zhì)變好，可見(jiàn)該工藝抗低溫的能力是很強(qiáng)的。

DO值對(duì)處理效果的影響不如前兩者明顯，只要反應(yīng)器中DO值保持在2～3 mg/L時(shí)，COD、BOD的去除率基本保持不變，一般選擇水氣比1∶6較合適。
　　
由于整個(gè)中試裝置設(shè)計(jì)只考慮好氧狀態(tài)去除有機(jī)物污染為主，故TN、TP去除效果不佳。而NH3-N的去除效果在流量為1 m3/h時(shí)，可使出水達(dá)3 mg/L左右，去除率可達(dá)70%。

3　結(jié)論

①　中試研究表明：生物粒子浮動(dòng)床工藝完全適合我國(guó)一般城市污水的現(xiàn)行處理要求。對(duì)于處理一般城市污水，浮動(dòng)床曝氣時(shí)間48 min，容積負(fù)荷6.1 kgCOD/(m3．d)，水氣比1∶6，CODCr、BOD5的去除率分別達(dá)73.5%、83.5%。出水CODCr≤70.4 mg/L，BOD5≤18.8 mg/L，SS≤16 mg/L，基本達(dá)到國(guó)家城市污水二級(jí)處理的出水標(biāo)準(zhǔn)。
　　
②　該工藝的特點(diǎn)
　　
a.　高負(fù)荷，抗沖擊能力強(qiáng)。
　　
b.　無(wú)堵塞和污泥異常等現(xiàn)象出現(xiàn)。由于該工藝生物膜載體采用懸浮粒子，避免了接觸氧化法中采用固定生物膜載體經(jīng)常堵塞難于維護(hù)的缺點(diǎn)。同時(shí)因是生物膜法，不以活性污泥為載體，基本不需要回流污泥，故也少有污泥異常現(xiàn)象。
　　
c.　建設(shè)投資少。由于該工藝具有高負(fù)荷、曝氣時(shí)間短、抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)，所以處理環(huán)節(jié)緊湊，處理構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其容積也比傳統(tǒng)的活性污泥法所用容積大大縮小，可大幅度節(jié)省建設(shè)投資。
　　
d.　曝氣池中的曝氣方式靈活。該工藝可用鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩種方式保持其流化狀態(tài)，因此在設(shè)計(jì)工藝流程中很容易通過(guò)采用不同曝氣方式來(lái)提供微生物所需好氧、缺氧、厭氧的各種環(huán)境，達(dá)到去除污水中不同有害成分的目的。
　　
e.　便于傳統(tǒng)工藝的改造。由于該工藝在曝氣方式上與傳統(tǒng)工藝有相近之處，因此只需對(duì)原有傳統(tǒng)工藝稍加改造，即可大大提高其處理效果(在挪威已有不少成功的例子)。
　　
f.　能耗低。由于相對(duì)傳統(tǒng)工藝未增加更多耗能部分，并省去了回流污泥所需能耗，故新工藝的能耗低于傳統(tǒng)工藝的能耗，降低了運(yùn)行成本。
　　
g.　適合自動(dòng)控制。由于該工藝抗沖擊能力強(qiáng)，并且曝氣過(guò)程對(duì)均勻布?xì)庖蟛⒉桓?，基本上沒(méi)有污泥異常現(xiàn)象，管理上無(wú)需太多的監(jiān)測(cè)人員，完全可實(shí)現(xiàn)全流程的自動(dòng)化控制。

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