導(dǎo)讀:：因此要更好地發(fā)揮生物濾池的生物處理功能�？疾炝藶V池的啟動過程中運行穩(wěn)定后的除污效果。啟動期間控制反沖洗周期在6～7d。

關(guān)鍵詞：生物濾池，啟動，污泥碳化濾料，反沖洗周期

生物膜法是利用生物膜內(nèi)附著生長的微生物的生物氧化作用來凈化水質(zhì)，因此要更好地發(fā)揮生物濾池的生物處理功能，必須在濾料表面形成穩(wěn)定的生物膜。濾料是生物濾池的核心部分，它的表面結(jié)構(gòu)、物理和化學(xué)特性對生物膜的附著生長起著至關(guān)重要的作用。本試驗以“混凝+沉淀+生物過濾”工藝為基礎(chǔ)，采用新型的污泥碳化載體作為生物濾池濾料，考察了濾池的啟動過程中運行穩(wěn)定后的除污效果。

1 試驗裝置與方法

1.1試驗裝置

生物濾池采用下流式，試驗裝置如圖1所示，生物濾柱由14cm×14cm的有機玻璃柱制成。濾柱高為2100mm，承托層高300mm，濾料層高度1000mm，填料層以上過濾水頭600mm，超高200mm。濾柱底部設(shè)有曝氣和配水裝置。沉砂池與生物濾池之間設(shè)有旁通管道，啟動期間為了提高進水中的污

染物質(zhì)的負荷，沉砂池的出水直接進入生物濾池過濾。

圖1 試驗裝置圖

Fig.1Test apparatus

1.2 試驗水質(zhì)與監(jiān)測方法

本研究以受污染的河流水為原水，試驗期間原水主要水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。試驗中各項水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測均根據(jù)《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)中的標(biāo)準(zhǔn)方法進行，水量及氣量的計量均采用流量計。

表1 原水主要水質(zhì)指標(biāo)

Tab.1Quality of raw water

2 掛膜啟動過程

生物濾池的掛膜方式一般可采用自然富集培養(yǎng)掛膜和人工接種掛膜[1, 2]。有研究表明[3, 4]，自然掛膜有利于異養(yǎng)菌的生長，形成的生物膜抗沖擊負荷能力比接種掛膜好，且逐漸增加進水流量的方法的啟動時間明顯少于直接采用設(shè)計流量進水的方法畢業(yè)。所以本試驗中生物濾池的啟動采用了逐漸增大流量的自然富集培養(yǎng)的方法，啟動過程設(shè)計了三個運行工況，如下表2所示。

表2 試驗運行工況

Tab.2Experimental working conditions

3 結(jié)果與分析

3.1 對CODMn的去除及分析

啟動期間，生物濾池對CODMn的去除效果的變化趨勢如圖2所示。

圖2 啟動期間生物濾池對CODMn的去除效果

Fig.2 Removalof CODMn by Bio-filter during start-up period

由圖2可以看出，啟動初期，生物濾池對CODMn表現(xiàn)出了一定的去除率，第2、3天分別達到了16.93%和19.72%，運行9天后去除率達到了30%以上，運行17天后去除率高達41.7%。分析認為，對有機物的去除在運行初期主要憑借于濾料對部分非溶解態(tài)的有機物吸附及截留，而生化作用對有機物的去除主要是靠異養(yǎng)型好氧菌的作用，這些微生物世代時間大多比較短，因此生長和代謝比較旺盛，生物膜的形成和穩(wěn)定過程較快，隨著運行時間的延長，使得濾池對CODMn的去除率上升較快。由圖2還可以看出，當(dāng)水力負荷加大后(即由工況1調(diào)整為工況2)，生物濾池對CODMn的去除率由28.75%下降到27.98%，繼續(xù)運行1天后去除率上升到了29.94%;第13天將工況2調(diào)整為工況3運行，生物濾池對CODMn的去除率從37.3%下降到34.62%，穩(wěn)定2天后去除率達到了38.24%。這主要是因為生物濾池中的微生物量與有機物容積負荷是相對應(yīng)的，容積負荷較低的穩(wěn)態(tài)條件下濾池中的微生物量相對較少，容積負荷隨著進水量的增加而提高，然而微生物量的增加需要一定的時間環(huán)境保護，因此濾池出水CODMn會出現(xiàn)短時間的增加，運行一段時間以后，生物量會隨著進水流量增而增加，此時CODMn的去除率得到了恢復(fù)和提高。

3.2 對NH4+-N及NO2—N的去除及分析

啟動期間，生物濾池對NH4+-N及NO2--N的去除效果的變化趨勢分別如圖3、圖4所示。

圖3 啟動期間生物濾池對NH4+-N的去除效果

Fig.3 Removalof NH4+-N by Bio-filter during start-up period

NH4+-N的去除依賴于硝化細菌的數(shù)量和活性。由圖3可見，在啟動初期，NH4+-N的去除率較低，第2、3天分別僅為4.69%和8.06%。這是因為硝化細菌的生長繁殖速度與好氧異養(yǎng)菌相比要慢的多。隨著運行時間的延長，硝化菌在濾料上逐漸富集和生長繁殖，NH4+-N的去除率逐漸得到增加，生物濾池在第 11天NH4+-N的去除率達到61.40%，掛膜成功[5,6]。這說明采用較低的濾速進水延長了空床接觸時間，改變運行工況的逐漸增大流量的運行方式有利于生長緩慢、世代周期長的硝化菌的繁殖和固定，縮短了濾池的啟動時間。當(dāng)生物濾池運行到15天后，NH4+-N的去除率大于73.58%，出水NH4+-N的濃度隨進水水質(zhì)的變化較小，去除率保持相對穩(wěn)定，最高可達79.89%。

圖4 生物濾池出水亞硝酸鹽氮的變化曲線

Fig.4 NO2--Nconcentration in the effluent by Bio-filter

由圖4可以看出，在第2～11天，出水NO2--N濃度均高于進水濃度，主要是因為運行初期生物膜微生物的量及其活性在不斷的積累和增強，亞硝酸菌和硝酸菌的生長速率和轉(zhuǎn)化能力沒有得到協(xié)調(diào)穩(wěn)定，造成了亞硝酸鹽的積累[7]。隨著硝化細菌在濾料上的逐步富集生長與繁殖，使得氨氮向硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化能夠順利進行，出水中NO2--N濃度逐漸降低。第13天，進出水的NO2--N濃度分別為0.2mg/L和0.14mg/L。在生物膜成熟后，出水NO2--N濃度基本保持穩(wěn)定。

3.3 對濁度的去除及分析

啟動期間，生物濾池對濁度的去除效果的變化趨勢分別如圖5所示。

圖5 啟動期間生物濾池對濁度的去除效果

Fig.5 Removalof turbidity by Bio-filter during start-up period

生物濾池對濁度的去除主要是由濾料的吸附截留作用和生物吸附作用共同完成的[8,9]。由圖5可以看出環(huán)境保護，在第2～6天，生物濾池對濁度的去除率基本處于上升趨勢，這是因為啟動初期濾料之間的孔隙較大，能很好地發(fā)揮吸附截留作用。第7天，濁度的去除率下降了2.36%，這可能是因為隨著運行時間的延長濾料的吸附容量趨于飽和，但是隨后隨著反沖洗后濾料截留能力的恢復(fù)和濾料上微生物的數(shù)量逐漸增多，第8～12天，生物濾池對濁度的處理效果也在逐漸上升。運行10天后，濾池對濁度的去除率達到了81.11%格式。第11天，生物膜成熟后，生物吸附作用的增強使得生物濾池對濁度有很好的去除效果，除濁率均高于80%，最高可達84.11%。

3.4運行周期

啟動過程中，由于進水濁度較低，濾料吸附截留的雜質(zhì)量相對較少;再加之進水的有機物濃度較低，所以沒有觀察到濾床的堵塞現(xiàn)象，因此原則上可以不進行反沖洗。但是運行時間過長，污泥碳化載體容易板結(jié)成塊，從而影響出水水質(zhì)，而且定期的反沖洗有助于保持濾料表面的高生物活性[10]。因此，啟動期間控制反沖洗周期在6～7d，反沖洗后生物濾池的除污能力可在3～4.5h內(nèi)得到較好的恢復(fù)。

4 結(jié)論

(1)啟動初期，生物濾池對CODMn的去除率主要憑借與濾料的吸附和截留，隨著生物膜的成熟CODMn的去除率在逐步增加，第 9天CODMn的去除率達到了30%以上，運行17天后高達41.7%。NH4+-N的去除在啟動初期較低，第2、3天分別僅為4.69%和8.06%環(huán)境保護，第15天以后去除率大于73.58%，最高可達79.89%，且保持相對穩(wěn)定。啟動初期出水中NO2--N濃度高于進水，隨著生物膜的成熟，出水中NO2--N濃度逐漸降低，生物膜成熟后，出水NO2--N濃度基本保持穩(wěn)定。生物濾池對濁度的去除率均處于上升趨勢，生物膜成熟后，對濁度的去除率均高于80%，最高可達84.11%。

(2)硝化細菌的生長繁殖速度與好氧異養(yǎng)菌相比要慢的多，因此，應(yīng)以氨氮的去除率作為判斷生物膜是否成熟的依據(jù)。濾池運行11天后NH4+-N去除率達到60%以上，掛膜成功。

(3)啟動期間為了保持濾料表面的高生物活性，反沖洗周期應(yīng)控制在6～7d，反沖洗后生物濾池的除污能力可在3～4.5h內(nèi)得到較好的恢復(fù)。

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