新型填料應用于BAF處理普通生活污水處理試驗研究

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063）

曝氣生物濾池（BAF）是一種新興污水處理工藝，具有節省土地資源、降低污水處理建設和運行成本的優勢[1]。填料作為BAF 工藝核心部分，對工藝處理效果和運行控制有至關重要作用，研發經濟高效、廉價耐用的填料是改善BAF 處理性能的重要途徑[2]。

本研究研制的低耗、高效輕質粉煤灰陶粒填料，不僅可以為粉煤灰的資源化利用開辟有效途徑；還可以在不增加工藝繁瑣程度、減少能耗的前提下改善BAF 去除污染物的能力。研究考察了采用新型粉煤灰陶粒填料填裝的BAF 反應器對普通生活污水的處理效果，為新型填料及BAF 工藝的推廣應用提供了理論依據和數據支持。

1 材料和方法

1.1 主要原料、試劑、儀器

填料：新型粉煤灰陶粒填料[3]；模擬污水：葡萄糖、氯化銨、磷酸二氫鉀按C：N：P=100：5：1 比例配制，加入少許微量元素。試劑：重鉻酸鉀，硫酸亞鐵銨等。儀器：HACH COD 消解儀，制粒機等。

1.2 實驗裝置及方法

根據BAF 工藝運行特性，設計試驗裝置見圖1。BAF 反應器直徑10cm，總高度為1.16m，填料層高度為 0.7m，底部承托層布置有進氣、水口。承托層與填料層間由均勻穿孔濾板和法蘭盤連接。反應器采用氣水同向、上流式運行，氣洗、氣-水聯合反沖洗。

采用污泥接種法對反應器進行生物掛膜，接種污泥取自武漢市某污水處理廠。采用人工配水對反應器進行調試運行。反應器運行依次經過悶曝-啟動-穩定運行三個階段。對連續運行的啟動和穩定階段反應器進出水作連續取樣測試，判斷其運行效果。

圖1 BAF 反應器裝置示意圖

2 結果與分析

2.1 啟動階段反應器運行效果

啟動階段控制反應器氣水比為6:1，HRT=10h，環境溫度為20～25℃，進水COD 為300mg/L 左右，該條件下運行情況見圖2。反應器啟動第1 天COD去除率為66.42%，出水COD 為97mg/L，反應器處于生物膜形成的吸附截留階段[4]，該階段由于陶粒填料表面粗糙，吸附能力強，接種的微生物以及進水中部分有機物被吸附在陶粒表面以促進了微生物生長。此后反應器COD去除率持續上升，反應器內生物掛膜依次進入快速增殖及成熟階段[4]。在啟動第6d 之后，COD 去除率趨于穩定，介于在92.77%～94.87%，出水COD介于10.82 mg/L ～25.96mg/L，且可觀察到反應器填料層中陶粒間隙間有大量黃褐色的絮狀污泥顆粒及黃褐色生物薄膜，故判斷反應器內生物膜已經成熟，啟動階段完成。

圖2 反應器啟動階段進出水COD 及去除率

2.2 穩定階段反應器運行效果

圖3考察了HRT 對反應器運行效果的影響，控制運行條件同啟動階段。結果表明：在HRT 值為10h 的5d 內，反應器運行平穩，COD 去除率達到90.41%～94.83%，出水COD 為28.74 mg/L ～13.41mg/L。隨著HRT 縮短，反應器對COD 去除率均存在先下降后緩慢回升的過程。COD 去除率在第11d 降至84.06%，而后逐步回升至96.55%，出水COD 則由47.59 mg/L 降低至10.82 mg/L。圖4考察了環境溫度對反應器運行效果的影響。控HRT=5h，當環境溫度由20～25℃降低到0～10℃時，反應器COD 去除率未出現明顯下降，均保持在92.11%～97.06%的較高水平，出水COD 值介于10.82mg/L～25.96mg/L之間。故在較低溫度下（0～10℃），反應器內微生物仍可保持較好活性，對生活污水仍保有良好處理效果。

圖3 不同HRT 下反應器運行效果

圖4 不同環境溫度下反應器運行效果

進一步提高污水進水有機物濃度，反應器對污水COD 去除效果見圖5。當進水COD 濃度由300mg/L 左右提升至500mg/L 左右時，反應器5d 內COD去除率保持在91.11%～93.02%之間，出水COD 略增至30.28mg/L～41.10 mg/L。此外測試出水NH3-N 介于0.40 mg/L～1.52 mg/L，基本穩定。故反應器可在較高容積負荷下仍有良好運行效果。

圖5 不同進水負荷下反應器運行效果

3 結論

①采用本研究研制的低耗、高效輕質粉煤灰陶粒填充的BAF 反應器對普通生活污水有著良好處理效果，可在較低溫度及較高容積負荷下保持高效運行。

②在氣水比=6:1，HRT=5h，環境溫度0～10℃，進水COD 濃度約為500mg/L 時，BAF 反應器對污水COD 的平均去除率仍可達91.11%～93.02%，出水COD 濃度30.28mg/L～41.10 mg/L，出水NH3-N 濃度 0.40 mg/L～1.52 mg/L，達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A 標。