上流式曝气生物滤池工艺处理生活污水

郑俊，程寒飞，王晓焱
（冶金部马鞍山钢铁设计研究院，安徽马鞍山 243005）

　　摘要：上流式曝气生物滤池工艺为国际先进的生化处理方法，首次 应用于国内生活污水处理工程中并获得成功。该工艺容积负荷高，能耗低，不需设置二沉池 ，操作管理简单，投资省，出水达到国家一级排放标准。
　　关键词：生活污水；上流式曝气生物滤池；强化预处理
　　中图分类号：X799.3
　　文献标识码：C　
　　文章编号： 1000-4602(2001)01-0051-03　

　　上流式曝气生物滤池(up-flow biofiltration reactor)是近年来在欧洲发展起来的新 型污水处理技术，能有效地去除SS、CODCr、BOD5、NH3-N等。其工 艺原理是在滤池内部装填粒状陶料，其表面长有生物膜，污水由下至上流过滤料层，池底则 提供曝气，气水同为上向流，使 废水中的有机物得 以降解和硝化。陶粒粒径为3.5～4 mm，密度为1.35～1.42 g/cm³ ，堆积密度为0.75～0.9 g/cm³，比表面积可达3.98 m²/cm³，因此可积累高浓度的微生物量(达10～15 g/L)，使曝气生物滤池的容积负荷增 大到6～10kgBOD5/(m³·d)，池容和占地面积大大降低(是普通活性污泥法或接触氧化 法的1/10左右)，并起到生物过滤的作用，不需再设二沉池。另外，为避免积累的生物污泥和悬浮固体堵塞生物滤池，只需定期利用处理后出水进行反冲洗。
　　上流式曝气生物滤池在进水BOD5容积负荷为6 kgBOD5/(m³·d )时，出水SS和 BOD5＜20 mg/L，CODCr＜60mg/L，远低于国家《污水综合排放标准》(GB 8 978—1996)之一级标准。它采用气水平行上向流，防止了气泡在滤层中的凝结，氧利用率高，能耗低。上向流过滤持续在整个滤池高度上提供正压条件，可更好地避免沟流或短流，即使采用高滤速和高负荷，仍能保证工艺的持久稳定性和有效性，并使空间过滤被更好地运用，即空气将固体物质带入滤床深处，保持高负荷、均衡的运行，延长反冲洗周期，减少 清洗时间和清洗时的用水、用气量。

　　1  污水水质

　　处理污水主要由辽河油田机械修造总厂生活区生活污水和厂区部分工业废水组成，生活污水 与工业废水的组成比例为7∶3。根据盘锦市环境监测站对总厂综合污水水质的监测，污水水质参数：CODCr为350～500 mg/L，BOD5为150～250 mg/L，SS为170～ 200 mg/L，石油类为60～80 mg/L。废水的BOD5/CODCr约为0.43～0.50，可生化性较好。

　　2  工艺流程

　　2.1设计水量、水质及排放要求
　　工艺设计参数：流量为1 200 m³/d，进水CODCr为500 mg/L，BOD5为 250 mg/L，SS为200mg/L，石油类为80 mg/L；出水CODCr＜100 mg/L，B OD5＜30 mg/L，SS＜70 mg/L，石油类＜5 mg/L。
　　2.2工艺流程
　　工艺流程如图1。

图1   工艺流程图

　　原水先经格栅去除粗大漂浮物，再由泵提升至强化预处理系统，即具有沉砂、除油、沉淀作 用的斜管沉淀池，在其进水口投加聚合铝和天然高分子油絮凝剂，出水流入中间水池并由泵提升至上流式曝气生物滤池。

　　3  主要处理构筑物

　　3.1斜管沉淀池
　　表面负荷为3 m³/(m²·h)，实际运行的表面负荷为2.7～4.2 m³/(m²·h)，单池尺寸为7.5 m×2.5 m×4.5 m，聚合铝投加量(浓度为3%)为6～8 mg/L，油絮凝剂投加量(浓度为3%)为7～9 mg/L(污水中含油量＜15 mg/L时不需投加)。
　　3.2  上流式曝气生物滤池
　　BOD5容积负荷为6 kgBOD5/(m³·d)，实际运行的BOD5容积 负荷为3 .82～7.56 kgBOD5/(m³·d)，气水比为4∶1，单池尺寸为4.0，高5.6m，反 冲洗水流 速为15 m/h，反冲洗气速为60 m/h，反冲洗周期为4～5 d，滤料层高度为4 m。

　　4  运行结果

　　2000年初开始进行微生物培养(挂膜)及系统调试，3月底曝气生物滤池出水已达到设计要求 并运行至今。 从半年的实际运行数据看，当BOD5容积负荷为5～6 kgBOD5/(m3·d)，COD Cr容积负荷为8～12 kgCODCr/(m3·d)时，出水BOD5＜15 mg/L， CODCr＜60mg/L，远低于GB 8978—1996之一级标准。表1为2000年4月—7月整个处 理设施的水质监测数据。

表1  污水处理的效果

　　5  运行结果分析

　　5.1关于斜管沉淀池
　　①表面负荷及投药量对SS去除率的影响
　　根据运行情况分析，SS去除率受表面负荷的影响较大，表面负荷越大其去除率越低。聚 合铝药剂投加量在6～8 mg/L范围内，SS去除率能保持在70%以上；投加量小于此值时，SS去除率明显降低；大于此值时，SS去除率没有明显增加。油絮凝剂的投加量 对SS去除率没有明显影响。
　　②SS及药剂投加量对油类去除率的影响
　　根据运行情况分析，油类去除率受SS浓度的影响较大。当聚合铝药剂和油絮凝剂投加量 分别在6～8 mg/L和7～9 mg/L范围内时，SS浓度越高对油类去除率越大。药剂投加量和投加次序对油类去除率有较大影响，聚合铝药剂和油絮凝剂投加量分别在6～8 m g/L与7～9 mg/L范围内，油类去除率能保持在80%以上，投加量小于此值时油类去除率明显降低，大于此值时油类去除率没有明显增加。另外，在投加药剂时必须先投加聚合铝药剂 后投加油絮凝剂，反之则会降低对油类的去除效果，但对SS去除率没有太大影响。
　　5.2关于上流式曝气生物滤池
　　①水力负荷对CODCr、BOD5去除率的影响
　　根据半年来的运行数据分析，当水力负荷一定时，出水CODCr和BOD5随容 积负荷的增加而增加，呈线性关系；但当容积负荷一定时，水力负荷在3～8 m³/(m ²·h)范围内 对出水CODCr和BOD5浓度的影响不大，说明曝气生物滤池耐冲击能力较强 。工程投产后最大水力负荷约8 m³/(m2·h)，最小约3 m³/(m2·h)，但最 佳水力负荷为4～6 m³/(m²·h)，最佳CODCr容积负荷为10～12 kgCODCr/(m³·d)，最佳BOD5容积负荷为 5～6 kgBOD5/(m³·d)，在该工况范围内CODCr的去除率＞85%，BOD 5的去除率＞92%。
　　②曝气生物滤池的反冲洗
　　根据实际运行经验，曝气生物滤池处理生活污水反冲洗周期一般为4～5d，若进水 浓度长期高于设计值则应缩短反冲洗周期。滤池反冲洗采用气、水联合反冲洗，反冲洗水流速度可控制在10～30m/h，反冲洗气流速度可控制在50～70m/h，反冲洗历时约10～15min。在一个反冲洗周期内，压力损失在980Pa/m2以下。
　　③滤池曝气的气水比
设计气水比为4∶1，但根据实际运行情况来看偏大。气水比大，一方面容易使截留在滤料中的悬浮物在短时间内穿透滤料层，影响出水水质；另一方面由于生物滤池氧的利用率高，气水比偏大将增加能耗。根据实际运行经验，在处理生活污水及类似水质时，气水比控制在2∶1较合适，但在处理其他水质的废水时，确定最佳气水比。
　　④微生物膜的培养
　　曝气生物滤池滤料的微生物膜培养为自然挂膜，整个挂膜过程分为两个阶段。第一阶段是在滤池中连续曝气的情况下，每间隔0.5 h泵入污水5 m³，水流速度可控制在2m/h；第二阶段是在滤池中连续曝气的情况下连续泵入污水，水流速度由2m/h逐渐 增至最佳值4～6 m/h。第一阶段约需15d，第二阶段约需10d，共计25d，此后检测到 较稳定的出水时表明挂膜成功。

　　6  结论

　　上流式曝气生物滤池工艺是一种新型、经济和可靠的污水处理方法。其优点是流程短、耐冲击力强、占地和投资省、可省却二沉池、处理效果好，但对预处理的要求较高 (需要投加药剂)，使操作过程略显复杂。由于该工艺采用加药斜管沉淀处理，故斜管沉 淀池的最佳表面负荷为3～3.5 m³/(m²·h)，投加聚合铝(浓度为3%)量为6～8 mg/L ，投加油絮凝剂(浓度为3%)量为7～9 mg/L。在设计曝气生物滤池处理生活污水时， 最佳水力负荷为4～6 m³/(m2·h)，最佳CODCr容积负荷为10～12 kg COD Cr/(m³·d)，最佳BOD5容积负荷为5～6 kgBOD5/(m³·d)。

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　　收稿日期：2000-08-07