曝氣生物蠕動(dòng)床在污水處理工藝中的應(yīng)用及前景

貢則真

（武漢工程大學(xué)，湖北 武漢430205）

1 概述

新中國成立以來，環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)取得了突出成績和長足進(jìn)步。環(huán)保意識(shí)不斷強(qiáng)化、環(huán)保措施扎實(shí)推進(jìn)、污染治理成效日益彰顯。從改革開放以來污水廠經(jīng)過前期的大規(guī)模建設(shè)，隨著社會(huì)科技的發(fā)展，城市人口的大規(guī)模增加，城市污廢水排放量的增大，以及工業(yè)開發(fā)區(qū)的成立，而導(dǎo)致污水性質(zhì)也與早期相比發(fā)生了巨大的改變。并且隨著我國環(huán)保力度的加強(qiáng)，越來越多的省、市、區(qū)將污染減排與地表水環(huán)境質(zhì)量改善的抓手聚焦到更嚴(yán)格的綜合污水處理廠排水標(biāo)準(zhǔn)上來。所以需要采用一種處理效果好、高效穩(wěn)定、占地小、投資少、操作穩(wěn)定的技術(shù)設(shè)計(jì)改造方法?；诖颂岢隽艘环N新型的生物曝氣蠕動(dòng)床方法，兼顧好養(yǎng)、厭氧、脫氮除磷工藝于一體，方便污水廠改造的新工藝設(shè)計(jì)方式。

2 曝氣生物蠕動(dòng)床的構(gòu)造

曝氣生物蠕動(dòng)床的主要作用是通過好氧微生物降低污水中的BOD 和氨氮。依據(jù)載體性能可維持生物的多樣性，使好氧、厭氧菌和兼性菌同時(shí)存在，這一特點(diǎn)在去除高濃度、大分子、難降解有機(jī)物和NH3-N 方面有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。曝氣生物蠕動(dòng)床分成多級(jí)，串聯(lián)運(yùn)行。采用下進(jìn)水上出水逐級(jí)溢流方式布水，在進(jìn)水管頂部設(shè)篦子，下部水平管采用穿孔管進(jìn)行配水。池內(nèi)安裝載體，這種載體的主要特點(diǎn)是空隙小，密度與水接近，脫氮效果明顯，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)。底部安裝曝氣機(jī)用于曝氣。

圖1 曝氣生物蠕動(dòng)床的分級(jí)曝氣

3 曝氣生物蠕動(dòng)床的特點(diǎn)

在傳統(tǒng)污水處理工藝中，同時(shí)脫氮除磷的作用機(jī)理是當(dāng)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機(jī)配合下完成的。在好氧段，硝化細(xì)菌將入流污水中的氨氮及有機(jī)氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細(xì)菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖萑氪髿庵?，從而達(dá)到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級(jí)脂肪等易降解的有機(jī)物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷去除。[3]由于在曝氣生物蠕動(dòng)床工藝中由于使用了特殊的海綿做載體如圖2 所示，微生物進(jìn)入類海綿載體的空隙后在曝氣的作用下大量繁殖，在海綿內(nèi)部堵塞空隙，無法排出，從而達(dá)到厭氧的條件。會(huì)形成一種載體表面好養(yǎng)，中部兼性缺氧，內(nèi)部厭氧的條件。即同時(shí)滿足脫氮除磷的必要條件。該工藝BOD 去除率85%-95%，NH3-N去除率85%-99%。曝氣生物蠕動(dòng)床工藝，大大減少了傳統(tǒng)工藝中既要有好氧池、厭氧池又需有缺氧池才能脫氮除磷的建筑費(fèi)用及運(yùn)行成本，同時(shí)在處理相同水量的污水時(shí)大大減小了占地面積。對(duì)比傳統(tǒng)污水處理工藝，曝氣生物蠕動(dòng)床還具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）生物負(fù)載量大，平均32g/L，最高達(dá)60g/L，是傳生物處理工藝的5-10 倍。

（2）微生物耐毒、抗沖擊能力強(qiáng)性，對(duì)大分子、難降解化合物有優(yōu)異的降解能力對(duì)高濃度有機(jī)污水和氨氮有獨(dú)特處理效果。

（3）對(duì)氨氮在1400mg/L 以下的高氨氮廢水可直接進(jìn)行生化處理，突破了污水中氨氮含量高于200mg/L 時(shí)將對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用的定論。

（4）占地小，投資省，運(yùn)行成本低。

（5）污泥量少只有傳統(tǒng)生物處理工藝的四分之一。

（6）有除臭功能,可減少臭味污染。

圖2 曝氣生物蠕動(dòng)床固定載體

4 曝氣生物蠕動(dòng)床與類似傳統(tǒng)工藝的數(shù)據(jù)對(duì)比（表1-3）

5 曝氣生物蠕動(dòng)床處理一些工業(yè)廢水的指標(biāo)（表4-6）

6 發(fā)展前景

曝氣生物蠕動(dòng)床工藝的突出優(yōu)點(diǎn)是容積負(fù)荷高，且不需要二次沉淀池，故占地面積較其他一般的生物處理工藝都要小，特別適用于土地緊張的地方及污水廠的升級(jí)改造使用，由于出水SS 的濃度可以達(dá)到很低，故可以提供高質(zhì)量的出水，可接近于過濾的三級(jí)處理水水質(zhì)，達(dá)到出水BOD5和SS 在10mg/L 以下并有脫氮除磷的能力，尤其是較強(qiáng)的氨氮處理能力，可深度硝化去除氨氮。由于在曝氣過程中空氣泡是通過濾料層曲折的空隙通道上升的，在水中的停留時(shí)間長，空氣利用效率高，并且是逐級(jí)曝氣在進(jìn)水處微生物消耗氧氣量大，故曝氣量大，出水口處消耗氧氣量小，可適當(dāng)逐級(jí)降低曝氣量，大大節(jié)省能耗及運(yùn)行費(fèi)用。在生物曝氣濾池的流程中，由于各環(huán)節(jié)處理設(shè)施，暴露在空氣中的水面積較小，池面積不大，污水廠臭味較低，衛(wèi)生條件好，故也更適用于對(duì)周圍環(huán)境質(zhì)量要求較高的地方，如風(fēng)景旅游區(qū)，市區(qū)附近或周圍人群活動(dòng)較多的地方。[4]因而對(duì)現(xiàn)有污水處理廠的改擴(kuò)建，曝氣生物蠕動(dòng)床是一種優(yōu)秀的供選擇方法，同時(shí)因?yàn)樗嫉孛娣e小，運(yùn)行成本低。若用作三級(jí)處理來改善現(xiàn)有污水廠的出水水質(zhì)，可有很高的水力負(fù)荷，需要的面積約相當(dāng)于一級(jí)處理所需的面積并且生物曝氣蠕動(dòng)床的泥齡很長，產(chǎn)生的污泥量很少，這對(duì)處理單位污水量的工程造價(jià)與污水處理的后期維護(hù)，污泥的處置也有巨大優(yōu)勢。與活性污泥相比，污水處理的規(guī)模越大，采用曝氣生物蠕動(dòng)床的造價(jià)越便宜，對(duì)日污水處理量超過數(shù)千立方米的大中型污水處理工程，采用曝氣生物蠕動(dòng)床是有利的。隨著服務(wù)于工業(yè)區(qū)污水廠以及對(duì)原有生活污水廠的擴(kuò)建、提標(biāo)改造等工程的大規(guī)模實(shí)施。能夠有較強(qiáng)耐沖擊負(fù)荷，較高的脫氮除磷效果，低工程造價(jià)及運(yùn)行成本，占地較小的曝氣生物蠕動(dòng)床反應(yīng)池必將迎來應(yīng)用的高頻期。

表1 曝氣生物蠕動(dòng)床與高效生物濾池的比較

表2 曝氣生物蠕動(dòng)床與生物流化床的比較

表3 曝氣生物蠕動(dòng)床與與接觸氧化池的比較

表4 處理煉油廢水效果 單位（mg/L）

表5 處理苯胺、硝基苯、硝基酚廢水效果 單位（mg/L）

表6 處理高氨氮城市廢水效果 單位（mg/L）