影响生物滤池性能的主要因素
生物滤池中有机物的降解过程复杂,同时发生着有机物在污水和生物膜中的传质过程;有机物的好氧和厌氧代谢;氧在污水和生物膜中的传质过程和生物膜的生长和脱落等过程。这些过程的发生和发展决定了生物滤池净化污水的性能。影响这些过程的主要因素如下;
(1)滤池高度 滤床的上层和下层相比,生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同。滤床上层,污水中有机物浓度较高,微生物繁殖速率高,种属较低级以细菌为主,生物膜量较多,有机物去除速率较高。随着滤床深度增加,微生物从低级趋向高级,种类逐渐增多,生物膜量从多到少。这是因为微生物的生长和繁殖同环境因素息息相关,所以当滤床各层的进水水质互不相同时,各层生物膜的微生物就不相伺,处理污水(特别是含多种性质相异的有害物质的工业废水)的功能也随着不同。
由于生化反应速率与有机物浓度有关,而滤床不同深度处的有机物浓度不同,自上而下递减。因此,各层滤床有机物去除率不同,有机物的去除率沿池深方向呈指数形式下降。生物滤池的处理效率,在一定条件下是随着滤床高度的增加而增加,在滤床高度超过某一数值(随具体条件而定)后,处理效率的提高是微不足道,不经济的。滤床不同深度处的微生物种群不同,反映了滤床高度对处理效率的影响同污水水质有关。对水质比较复杂的工业废水来讲,这一点是值得注意的。
(2)负荷率 生物滤池的负荷率是一个集中反映生物滤池工作性能的参数,它直接影响生物滤池的工作。
水处理设施的负荷习惯上都以流量为准。生物滤池的负荷以污水流量表示时,负荷率的单位是m3(水)/ m3•d或m3(水)/ m2•d,后一单位相当于m/d,又称平均滤率。但是,由于生物滤池的作用是去除污水中有机物或特定污染物,因此,它的负荷率应以有机物或特定污染物质为准较合理,对于一般污水则常以BOD5为准,负荷率的单位以kg(BOD5或特定物质)/ m3•d表示。这样,生物滤池的负荷率有三种表达方式。以流量为准的负荷率常称水力负荷率,水力负荷率采用滤率为单位时,又称为表面水力负荷率。以BOD5为准的负荷率常称有机负荷率。
以往,城市污水厂采用普通生物滤池,滤率一般在1-2m/d左右,不超过 4m/d。在此低负荷率的条件下,随着滤率的提高,污水中有机物的传质速率加快,生物膜量增多,滤床特别是它的表层很容易堵塞;因此,生物滤池的负荷率曾长期停留在较低的水平(当污水浓度和滤床高度为定值时,滤率与负荷率的比值是常数)。但是,当滤率提高到8m/d以上时,下渗污水对生物膜的水力冲刷作用,使生物滤池堵塞现象又获改善。在高负荷条件下,随着滤率的提高,污水在生物滤池中的停留时间缩短,出水水质将相应下降。为此,可以利用污水厂出水回流(回流滤池),或提高滤床高度(塔式生物滤池)来改善进水水质,从而提高滤率和保证出水水质。
滤率对处理效率有影响,但对不同的污染物质,影响不同。如对氰的影响较小,对挥发酚和COD的影响颇为明显。城市污水中低负荷滤池出水硝化程度较高,而高负荷滤池,仅在负荷较低时才可能出现硝化。这也说明滤率对处理效率有影响。
讨论负荷率时,应与处理效率相对应。例如,采用生物滤池处理城市污水,要求处理效率在80%~90%左右(城市污水的BOD5一般在200~300mg/L左右,用生物滤池处理后,出水BOD5一般在25mg/L左右),这时,低负荷生物滤池的负荷率常在0.2kg/ m3•d,高负荷生物滤池的负荷率在1.1 kg/ m3•d左右,若提高负荷率,出水水质将相应有所下降。
(3)回流 利用污水厂的出水,或生物滤池出水稀释进水的做法称回流,回流水量与进水量之比叫回流比。
回流对生物滤池性能有下述影响:①可提高生物滤池的滤率,使生物滤池由低负荷率演变为高负荷率(增大滤床高度也可提高负荷率);②提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭;③当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有害物质时,回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒物浓度;④进水的质和量有波动时,回流有调节和稳定进水的作用。
回流将降低人流污水的有机物浓度,减少流动水与附着水中有机物的浓度差,因而降低传质和有机物去除速率。另一方面,回流增大流动水的紊流程度,增快传质和有机物去除速率,当后者的影响大于前者时,回流可以改善滤池的工作。
一些研究表明,用生物滤池出水回流,增加滤床的生物量,可以改善滤池的工作。但是,悬浮微生物的增加,又可能影响氧向生物膜的转移,影响生物滤池的效率。可见,回流对生物滤池性能的影响是多方面的,不可以一概而论。回流滤池的回流比与污水浓度有关。
(4)供氧 生物滤池中,微生物所需的氧一般直接来自大气,靠自然通风供给。影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。自然拔风的推动力是池内温度与气温之差,以及滤池的高度。温度差愈大,通风条件愈好。当水温较低,滤池内温度低于气温时(夏季),池内气流向下流动;当水温较高,池内温度高于气温时(冬季),气流向上流动。若池内外无温差时,则停止通风。正常运行的生物滤池,自然通风可以提供生物降解所需的氧量。
人流污水有机物浓度较高时,供氧条件可能成为影响生物滤池工作的主要因素。当进水有机物浓度低时,氧的供给是充足的,当COD>400~500mg/L时,生物滤池供氧不足,生物膜好氧层厚度变薄。为保证生物滤池正常工作,有人建议滤池进水COD应小于 400mg/L。当进水浓度高于此值时,可以通过回流的方法,降低滤池进水有机物浓度,以保证生物滤池供氧充足,正常运行。
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