资讯
联系我们
公司名称：化工填料厂家
公司QQ：27749890
联系人：龙经理
业务电话：18779917026
联系地址：江西萍乡湘东陶瓷工业园
塑料填料曝气生物滤池处理河水的应用研究
2019-08-15 阅读：次
以曝气生物滤池(BAF)处理河水时出水氨氮小于0．5m L为目标，通过试验室小试对几种新型塑料填料的挂膜性能、硝化速率等进行了对比研究，选出了佳填料为4号。通过现场中试对 4号填料的挂膜运行情况、气量要求、硝化速率及氨氮冲击负荷等情况进行了研究。结果表明，在试验条件下，4号填料完够满足处理要求。同时具有压力损耗低、反冲洗频率低的点。
曝气生物滤池 (BAF)作为一种有效的水处理工艺，以其出水效果好、运行稳定、占地小等点在水处理中得到重视，特别是在净水处理和处理中应用广泛 。
填料是 BAF的重要组成部分，它是微生物的载体，决定了反应器内附着生长的微生物量，也影响着内部传质效果，同时对悬浮物有一定的过滤作用。不同的填料，其基建投资、运行成本和处理的效果都会有差异，选择一种合适的填料是 BAF工 艺的关键环节，有着重要的意义。
近年来一些研究和实践显示，塑料填料与传统的陶粒滤料相比，具有曝气量和曝气压力损失小、反冲洗时不易破碎、更换频率低、能耗及运行成本低等点。因此，本研究以河水为水源，以出水氨氮小于 0．5mg／L为目标，通过小试比选了四种塑料填料，并对通过中试对比选出的佳填料的运行条件和效果进行了研究，
曝气生物滤池 (BAF)作为一种有效的水处理工艺，以其出水效果好、运行稳定、占地小等点在水处理中得到重视，特别是在净水处理和处理中应用广泛 。
填料是 BAF的重要组成部分，它是微生物的载体，决定了反应器内附着生长的微生物量，也影响着内部传质效果，同时对悬浮物有一定的过滤作用。不同的填料，其基建投资、运行成本和处理的效果都会有差异，选择一种合适的填料是 BAF工 艺的关键环节，有着重要的意义。
近年来一些研究和实践显示，塑料填料与传统的陶粒滤料相比，具有曝气量和曝气压力损失小、反冲洗时不易破碎、更换频率低、能耗及运行成本低等点。因此，本研究以河水为水源，以出水氨氮小于 0．5mg／L为目标，通过小试比选了四种塑料填料，并对通过中试对比选出的佳填料的运行条件和效果进行了研究，
为实际设计提供了参考依据。
1 试验材料与方法
1．1 塑料填料比选小试
1．1．1 试验材料
试验中四种化工填料性能参数和形状如表 1所示 。
1．1．2 试法
接种：分别将4种填料用河水淘洗之后浸入河水中放置一夜待用；分别将取白某污水处理厂的回流污泥10L，生活污水 10L，以及河水 25L，注入 1～4号反应器中，然后放入准备好的填料，进行曝气并采集初始样品。
试验流程：
a．每天8：30、20：30采集样品，测定水体中氨氮与 COD 值，计算其耗氧速率与硝化速率。采集样品后，加入碳源(醋酸钠)与氮源(氯化铵)，维持反应器内氨氮浓度为 15mg／L，BOD 为 50mg／L。
b．在挂膜初期阶段，为了降低加入碳源和氮源带入的盐分，每天停止曝气半小时后，排出上清液 15L，并注入等体积的新鲜河水。为了适当降低器内 MLSS的浓度，从六天开始，每天排出 15L混合液，并注入等体积的河水。
c．用 CaCO 缓冲溶液调节反应器内 pH，使其维持在 7～8之 间。
d．测定培养期间溶解氧、pH及硝化速率变化状况。
1．2 填料中试
1．2．1 挂膜
根据小试结果，将选出的佳填料在中试现场进行接种挂膜。BAF反应器直径 1m，总高度 4．5m，填料高度 2．5m，填充率约 80％。
将经过河水浸泡 24h的填料 同取白污水处理厂的活性污泥共同注入反应池中。填料在反应器中经过四周左右的培养，以利于生物膜在填料表面的生长。整个挂膜过程中，一天内测定 1～3次 氨氮、COD 、溶解氧、MLSS以及碱度，并根据测定结果，将 KH PO 、NaCO 、CH COONa、和 NH HCO 加入反应器中以维持适宜的磷酸盐、氨氮、COD 氨氮浓度和碱度。
在整个挂膜过程中，各试验参数见表 2。
表 2 挂膜过程各营养物浓度指标
1．2．2 BAF运行试验
经过四周左右的试验，挂膜完成，此时排空 BAF后开始向 BAF连续注入河水 ，初 BAF中河水 的流量为 1m ／h；不断减少 BAF的进气量 ，使 BAF出水 DO维持在小 4mg／L。此后四周中逐 步 BAF中河水流量，大至 6m ／h。
1．2．3 硝化速率的测定
通过两种方法对其测定：
a．先从反应器中取 12L填料，轻轻地用河水将填料冲洗 3次，表面附着的悬浮物，并将填料平均放入三个烧杯中；然后将河水注入烧杯中直至 5L；将氨氮加入烧杯中以提高氨氮浓度，并进行曝气，每隔1h取一次样品并测定氨氮浓度。
b．利用 1，2．2中 BAF运行试验所测定的进、出水氨氮浓度计算 BAF的硝化速率。
1．3 BAF氨氮冲击负荷试验
为确保 BAF出水氨 氮能稳定达标，进行 BAF冲击负荷试验。在上述试验完成后，通过人为改变进水氨氮浓度，并测定、计算各浓度下 BAF的硝化速率 ，以确定 BAF的处理水量与进水氨氮浓度之间的关系，计算不同处理水量下的大氨氮负荷，为设计运行提供可靠参数。
2 试验结果与分析
2．1 填料比选小试
2．1．1 各填料挂膜与运行情况
由图 1可见 ，硝化速率与水温的变化趋势一致。在培养的前 7天 ，硝化速率明显上升，一方面是因为水温上升，另一方面可能是由于微生物量的增加。从培养 7天开始，水温降低，而且换水过程使各反应器内活性污泥浓度降低，因此硝化速率显著下降。随着水温回升和微生物量的增加，在培养 13天后各反应体系硝化速率均出现上升趋势。与培养前期相比，在相同的水温条件下，培养后期即使在各反应体系活性污泥浓度已大幅下降的情况下，其硝化速率仍维持在较高的水平，对于 3、4号反应体系而言，硝化速率还硝化速率还略高于前期培养阶段，可见培养期间填料表面生物膜生长良好。
2．1．2 各填料硝化速率测定
从图 2可见 ，3号填料硝化速率好，两次测试中分别为 0．8、1．0mgNH3-N／L／h以上 ；其次为 4号填 料，其两次测试结果分别为 0．6、0．8mgNH 一N／L／h左右；l、2号填料则几乎没有发生硝化反应。从填料表面形态看，3、4号填料有明显的生物膜生长，1、2号则不明显。
与 4号填料相 比，3号填料比重较大，在曝气量小的情况下，基本沉在底层，便于生物膜的生长。但是在实际运行过程中，特别是在反冲洗阶段，可能会造成生物膜的大量脱落，影响处理效果。而 4号 填料流化效果好，即使在小曝气量情况下，仍然会相互碰撞，因此生长的生物膜会相对牢固。鉴于此，本研究认为 4号填料为佳填料，并用4号填料进行后续试验。
2．2 中试运行
2．2．1 BAF运行情况
图 3显示 了 BAF在不 同进水量情况下氨氮的去
除情况。从图 3可见，在各个水量条件下，出水氨氮均能够满足低于 0．5mg／L的处理要求，其平均值为0．33mg／L。当进水流量到 6m。／h时，出水氨氮稍微增加，这表明 BAF的处理能力可能达到大 限度。
2．2．2 气量要求
在 BAF正常 运行状况下，相比陶粒而言，塑料填料需要的气量更少。经过气体流量计测定，显示上述反应阶段的平均气量为 3m ／h，即气水比为 1：2，这一气量能充分满足 DO值保持 4mg／L的要求。而对于陶粒滤料，一般气水比为 3：1，是当前所用气量的6倍。
2．2．3 硝化速率测定
2．2．3．1 烧杯试验测定结果
试验中进行了四次硝化速率测定，并对测定结果进行了 Michaelis—Menten动力 学拟合 ，如图 4所 示。大硝化速率为 1．67mg／(L•h)，以此所得填料表面积的大硝化速率为 50．1mg／(m •d)。
2．2．3．2 BAF运行试验计算结果
利用图 3中所测定的进、出水氨氮浓度计算 BAF的硝化速率，并与烧杯试验拟合结果进行比较，如图5所示。
在 BAF运行 到 7O～75天之间时 ，保持进水量为 6m ／h，进水氨氮浓度提高到 1．44～1．92mg／L，此时出水氨氮浓度为 0．53～0．89mg／L，基 本上不达标；而当BAF运行在 43～54天之间时，进水量为 5m。／h左右，进水氨氮浓度在2．0mg／L以上，出水氨氮超标率为55％。通过 SPSS17．0相关分析，得出进水氨氮负荷和出水氨氮浓度在 0，01水平上存 在显著双侧正相关关系，相关系数为 0．77，两者关系如图 7所示 。
2．2．3．2 BAF运行试验计算结果
利用图 3中所测定的进、出水氨氮浓度计算 BAF的硝化速率，并与烧杯试验拟合结果进行比较，如图5所示。
从图5可见，通过 BAF运行试验结果计算得到的硝化速率波动较大，其大硝化速率为 3．0mg／L•h，这一结果明显高于烧杯试验所得的结果。之所以出现这种差异，是因为 BAF运行过 程中所得的测量结果精确性较差，且一个进水、出水和流量数据，而烧杯试验每组数据点较多，精确性较好。
2．3 BAF氨氮冲击负荷试验
在 BAF运 行 30天 后，开始向进水中人工投加NH HCO ，并在不同流量下对进出水氨氮浓度及体系的气量进行测定，如图 6所示 。
从图 6可看 出，在未投加 NH HCO 前，进水氨氮浓度在 0．43～1．29mg／L之间 ，当进水量从 1m ／h逐渐升至6m ／h，出水氨氮浓度稍微增加但仍小于 0．5mg／L,表明 BAF的处理能力可能接近大限 ；在 BAF运行到59～64天时，提高进水量到 7m ／h，进水氨氮浓度维持在0．79～1．5mg／L，出水氨氮浓度为0．48～0．68mg／L，基本上不能达到 0．5mg／L的控制标 准。可见，在正常进水条件下，BAF能保持氨氮稳定达标的大进水量为 6m ／h。
从图 6可看 出，在未投加 NH HCO 前，进水氨氮浓度在 0．43～1．29mg／L之间 ，当进水量从 1m ／h逐渐升至6m ／h，出水氨氮浓度稍微增加但仍小于 0．5mg／L,表明 BAF的处理能力可能接近大限 ；在 BAF运行到59～64天时，提高进水量到 7m ／h，进水氨氮浓度维持在0．79～1．5mg／L，出水氨氮浓度为0．48～0．68mg／L，基本上不能达到 0．5mg／L的控制标 准。可见，在正常进水条件下，BAF能保持氨氮稳定达标的大进水量为 6m ／h。
在 BAF运行 到 7O～75天之间时 ，保持进水量为 6m ／h，进水氨氮浓度提高到 1．44～1．92mg／L，此时出水氨氮浓度为 0．53～0．89mg／L，基 本上不达标；而当BAF运行在 43～54天之间时，进水量为 5m。／h左右，进水氨氮浓度在2．0mg／L以上，出水氨氮超标率为55％。通过 SPSS17．0相关分析，得出进水氨氮负荷和出水氨氮浓度在 0，01水平上存 在显著双侧正相关关系，相关系数为 0．77，两者关系如图 7所示 。
从图中可以看出，当氨氮出水浓度为 0．5mg／L时 ，进水氨氮负荷为0．18kg／d，即91．72gNH3一N／(m3•d)，—q 邑退 )季重现率为 85．2％ 。因此可-1'哥FI出 ，BAF大氨氮进水负荷为 91．72gNH 一N／(m •d)。
3 结论和建议
a．小试中，通过对比四种塑料填料的硝化速率和运行效果，4号填料为佳填料。
b．中试采用 4号填料，在正常河水进水条件下，BAF系统大进水量为 6 Il／h，出水氨氮可以稳定达到小于 0．5mg／L，气量要求远低 于常规陶粒滤料；此时填料表面积的大硝化速率为 50．1mg／(m •d)。
c．BAF在冲击负荷下大氨氮进水负荷为91．72gNH3-N／(m。•d)。A
相关信息