地埋式循环滤料曝气生物滤池处理博物馆污水
摘 要：采用以循环滤料曝气生物滤池(BAF)为主体的地埋式一体化设备处理博物馆污水。运行结果表明，设计水量为80 m ／d，进水COD、SS、NH 一N平均浓度分别为320、200、40 mg／L时，处理后出水相应指标分别降至45、3O、8 mg／L，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。
关键词：博物馆污水,曝气生物滤池,循环滤料,地埋式一体化设备
采用以曝气生物滤池(BAF)作为生化处理单元的一体化设备处理城市生活污水具有占地面积小、处理效率高等优点，现已得到广泛应用 J，但是该工艺存在滤料易堵塞、反冲洗周期较短、出水水质波动大的缺点。江西省某大型博物馆污水处理工程采用以循环滤料曝气生物滤池为主体的地埋式一体化处理设备，取得了较好的效果。该工程通过了江西省环保局的验收，出水各项指标均优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准。
1 工程概况
江西省某大型博物馆无化粪池，污水主要来源于冲厕和洗涤。污水处理工程采用地埋式，设计处理规模为80 m。／d，于2007年8月建成，出水水质执行《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的一级标准。
1．1 设计进、出水水质
设计进、出水水质见表1。
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1．2 工艺流程
工艺流程见图1。污水经格栅去除漂浮物后，大颗粒悬浮杂质进入调节沉淀池进行沉降分离，同时调节水量，再经提升泵提升至循环滤料BAF，绝大部分有机物和SS被去除，之后在二沉池进行泥水分离，清水池储存反冲洗水，最终出水从清水池溢流口排放。
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2 主要构筑物、设备及工程特点
2．1 主要构筑物及设备
主要构筑物及设备见表2。
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2．2 主要构筑物设计参数
① 循环滤料BAF
循环滤料BAF与传统BAF的主要区别是在中心曝气管的曝气提升下，滤料由下向上循环流动，避免了滤料的板结问题，可以延长BAF的冲洗周期。设计采用的有机负荷为3 kgBOD ／(m3·d)，水力负荷为1．3 m3／(m2·h)。
a．滤池高度包括滤料层厚(2．0 m)、配水室高 (0．3m)、清水区高(0．6m)、承托层厚(0．2m)、滤板厚(0．1m)、超高(0．3m)，总高为3．5m。
b．配水系统采用长柄滤头配水方式，并可兼气水反冲洗配水布气用。滤头布置按25个／m2 设计，采用污水专用大缝隙长柄滤头。中心回流管直径为 0．4m，长度为1．8 m，底部高出滤料层0．3m。
c．选用轻质陶粒滤料，直径为3～5mm，滤料层厚为2m，滤料体积为5m3；承托层厚为0．2 m，卵石级配，粒径为8～20mmm。
d．反冲洗采用气水联合反冲洗方式，水反冲强度为6 L／(m2·S)，气冲强度为12 L／(m2·s)，一次反冲洗历时10 min，反冲洗周期为15 d。
② 二沉池
采用竖流式二沉池，上升流速为1．2 m3／(m2· h)，中心管直径为0．35 m，泥斗高为0．8m，沉淀区高为1．8 m。二沉池中污泥定期通过气提管排入调节沉淀池。
2．3 工程特点
① 采用地埋式钢制设备，对博物馆景观影响很小。
② 提升泵及反冲洗泵采用潜水泵，调节池设有浮球液位计，水泵及风机启闭均采用PLC自动控制，管理方便。
③ 二沉池污泥通过气提管回流到调节沉淀池，池内安装有吸泥管，定期用吸泥车将污泥抽出运送到污水处理厂集中处理。
④ 循环滤料BAF内设滤料管道回流系统，在气流带动下，中心回流管内生物滤料得到有效循环，使滤料产生有效摩擦，能更好地冲刷滤料生物膜外的惰性层，使生物膜活性始终保持在较高水平。由于生物膜能得到及时更新，使滤料反冲洗周期延长。
⑤ 为了降低成本，利用二沉池出水补充反冲洗用水。清水池容积为4．8 m3。，反冲洗一次需清水 9m3，在二沉池后设置清水池，循环滤料BAF反冲洗排水进入二沉池，二沉池中的清水不断补充清水池水量，使反冲洗水形成内循环，节省了清水池体积。
3 调试运行及处理效果
3．1 调试运行
工程竣工后，先清水试车，确保整套工艺运转良好。将接种污泥(来自附近城市污水处理厂)投入曝气生物滤池，采用间歇进水方式，每闷曝2天换水一次，l0天后采用连续进水方式，水量由0．5 m ／h 逐步加大直到满负荷运行，滤料表面产生一层薄而均匀的灰黑色生物膜。运行1个月后，镜检发现许多菌胶团及豆形虫、钟虫等；稳定运行2个月后，生物膜逐渐成熟，厚度约为1 mm，滤料表面附着的微生物分泌胶质粘膜，覆盖已形成的膜层，膜层不断增厚且由内向外扩展，最后形成成熟的生物膜。
3. 2 系统处理效果及分析
循环滤料BAF在微生物逐步驯化阶段处理效率比较低。在连续运行阶段，分别测定COD、NH 一 N、ss等指标 ，取监测数据均值作为最后结果。气水比控制在12：1左右，进水和出水水样分别取自调节沉淀池出水口和清水池进水口，取样频率为1 d，运行时间为3个月。
① 对COD的去除效果
在连续进水前10天，由于生物膜还未完全成熟，对COD的去除还处于较低水平，但是随着生物膜上原生动物(如豆形虫、钟虫等)的大量繁殖，去除效率得到迅速提高。运行45天后，系统对COD 的去除率维持在85％ 以上。连续运行30天后，系统处于稳定状态，原水COD的变化会使COD去除率有些波动，不过系统出水COD整体上维持在相对稳定的水平，具有较强的耐冲击负荷能力。分析认为，由于填料本身在气动作用下会产生较强的机械摩擦作用，一方面使填料表面生物膜不断得到更新，生物膜处于薄膜状态，生物活性强，微生物降解有机物速率高，处理效果好；另一方面由于填料的机械运动，加强了有机物的传质过程，使污染物更容易到达生物膜内部，微生物的降解效果好。此外，微生物胞外酶含有多聚糖等粘性物质，有类似于化学絮凝剂的作用，对水中有机物具有较强的吸附凝聚作用，对稳定去除COD也有良好作用。
② 对NH-N的去除效果
在稳定运行阶段对系统的出水氨氮进行了监测。由于填料表面生物膜由外向内DO逐渐递减，使填料本身具备同步硝化反硝化的条件，而填料上层的缺氧条件也给反硝化细菌提供了生存空间。在连续进水初期，氨氮去除率<50％ ，出水氨氮>40 mg／L，这是因为调试初期生物膜处于逐步成熟阶段，由于生物菌体间的竞争作用，使得硝化菌的生长受到抑制，从而导致系统的硝化效果不好。系统连续进水35天后，氨氮去除率得到稳步提高，随着生物膜逐步成熟，硝化细菌的生长空间不断拓展，生物膜的厚度也相应增加，系统硝化效果明显提高。在导流筒中填料处于好氧上升状态，在下降过程中逐步消耗溶解氧，最终出现厌氧情况，在厌氧环境下反硝化细菌迅速生长繁殖，使系统具有脱氮功能。系统连续进水60天后，出水氨氮趋于稳定，经过20天的监测，氨氮去除率>82％ ，出水氨氮<8 mg／L。
③ 对ss的去除效果
总体来看，虽然原水有一定的波动，经过循环滤料BAF和沉淀池后，出水ss相对稳定，ss去除率> 70％。由于填料的机械拦截和生物膜胞外酶的吸附凝聚作用，使得调试初期系统出水水质较为稳定，但是随着生物膜不断更新，气、水的不断冲刷和填料本身的循环流动，使出水夹带生物膜碎片，出水ss升高，而后脱落的生物膜又可以起到生物絮凝剂的作用，与细小的悬浮颗粒形成大絮体沉降下来。在连续进水40天后，出水ss稳定在50 mg／L以下，通过 3个月的稳定运行，最终出水SS<30 mg／L。
4 经济技术分析
该工程总投资约为15万元，包括土建费、设备与材料费等。单位污水处理费用约为0．35元／m3，其中电费为0．2 元／m3、人工费为0．15元／m3。
5 结语
① 经过3个月的调试，工艺系统对COD、NH 一N、ss的去除率分别达到了91．2％ 、82．4％ 、 98．3％ ，出水各项指标均达到《污水综合排放标准》 (GB 8978-1996)的一级标准，顺利通过江西省环保局组织的验收。
② 采用地埋式循环滤料BAF处理博物馆污水，出水水质好、运行费用低、管理方便、产泥量少、对景观影响小。
参考文献：
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