曝氣生物濾池在入庫水處理中的應用
在低溫情況下，對官廳水庫入庫水進行了曝氣生物濾池的生物預處理可行性研究，結果表明，水溫低于5e，該工藝對有機物和氨氮的去除率較常溫有所下降，在015~5e時，COD平均去除率為3311%，氨氮平均去除率為4311%。
官廳水庫是我國20世紀50年代修建的大型水庫，在80年代之前曾作為北京市一個重要的地表水源地。80年代后期，由于水庫上游工業發展，入庫水質污染嚴重，加之來水量減少，庫水已不能達到飲用水源的標準，只能滿足于工農業和景觀用水的要求。90年代水質繼續惡化，導致京西部分工廠機器不能正常工作，不能再作為工業水源。
通過工程治理和管理手段，恢復官廳水庫作為飲用水水源功能的任務已迫在眉睫。削減上游進入水庫的污染物負荷能很大程度地改善入庫水質，生物預處理是廣泛使用的一種經濟有效的方法。由于官廳水庫冬季持續時間長，溫度是影響生物預處理的重要因子，因此筆者重點考查了生物預處理工藝在低溫下的運行特性。
曝氣生物濾池(BiologicalAeratedFilter，BAF)也叫淹沒式曝氣生物濾池(SubmergedBiologicalAeratedFilter)，是20世紀80年代末在歐美發展起來的一種新型污水處理技術。該工藝主要是占地面積小；基建和運行費用低；不需設二沉池和污泥回流泵房；管理方便；處理效率高；出水水質好；無氣味和噪音；抗沖擊負荷能力強；模塊化結構便于改!擴建及與其他處理工藝易結合等特點。
有關低溫曝氣生物濾池研究的報道很少，國外幾乎沒有資料報道，清華大學的王占生教授等人于1992~1993年在邯鄲滏陽做過河水生物處理中試研究，于1993~1994年在大同冊田水庫做過相關試驗研究。作者就低溫條件下曝氣生物濾池對COD和NH3-N的去除效果進行了試驗研究。結果表明:水溫低于5e時對有機物和NH3-N的去除率較常溫有所下降，在0.5~5e時，CODMn!NH3-N的平均去除率分別為33.1%!43.1%。
1 試驗概況
試驗采用兩級淹沒式生物濾池，在現場對官廳水庫入庫水進行預處理可行性試驗，流程如圖1所示。濾柱為有機玻璃圓柱，高為3m，內徑20cm。濾柱底部約為30cm承托層(鵝卵石)，填料層濾柱I為112m，濾柱為115m，填料均為陶粒，粒徑2~5mm。濾柱不曝氣，濾柱曝氣。
 |
去除率為1810%~4714%，平均3311%。這一試驗結果表明，低溫下絕大多數微生物的生化活性受到強烈抑制，從而影響了生物陶粒工藝降解有機物的能力，工藝性能有所降低。但生物陶粒濾池此時仍保持一定的去除污染物的能力，原因可能為:(1)有資料表明，水溫從20e降至5e以下，生物活性一般降低35%。雖然低溫時大多數微生物的活性受到抑制，但濾池中仍有某些屬的微生物適應了低溫環境而保持了一定的活性。(2)本試驗中的生物陶粒裝置從8月份掛膜起，到11~12月，經歷了從高溫(25e)至低溫(015~5e)的漸變過程，因而濾池內的微生物對于低溫有了較強的適應性。(3)低溫下生物陶粒濾池中仍有生物量較高的試驗從2001年8月開始自然掛膜，約4周后掛膜成功。運行數日，系統穩定，可認為生物膜基本成熟。經數月運行后可得出:水溫在10e以上時，該工藝對有機物和氨氮均有良好的去除效果。試驗是在低溫條件下，以濾速為4m3/(m2#h)進行。下面分析運行效果和有機物及氨氮的去除情況。
2 結果與討論
2.1 有機物運行試驗效果
官廳水庫因地處我國北方，入庫水長時間處于低溫狀態。試驗期間，最低水溫達015e，在冬季，試驗現場濾池進水平均為2e，低于10e的時間長達5個月之多。據研究表明，在接近0e的環境中，微生物很難維持其基本的生命運動；而對于生物工藝，在低溫狀態下的研究資料十分少。本試驗著重考察了015~5e狀態下工藝運行情況，圖2示出了曝氣生物濾池去除有機物的效果。
由圖看出，水溫在6e以上時，生物濾池CODMn平均出水質量為514mg/L，對有機物具有較好的去除效果。015~5e低溫情況下，該工藝對有機物的固定生物膜，以及活性較強的存在于陶粒間隙間的生物絮體，能發揮一定的吸附!凝聚作用，達到良好的截留懸浮物的效果，有利于有機物的部分去除。
2.2 氨氮運行試驗效果
生物濾池對氨氮的去除效果示于圖3，由圖可知，水溫在15e以上，溫度對氨氮的去除效果影響不大，去除率維持在80%~100%。研究資料表明，硝化反應的適宜溫度為30~35e，在5~35e的范圍內，反應速度隨溫度升高而加快，當溫度低于5e時，硝化細菌的生命活動幾乎停止。對于同時去除有機物和進行硝化反應的系統，溫度低于15e即發現硝化速率迅速降低，低溫對硝化細菌的抑制更為強烈。陳漢輝的研究表明，水溫是影響生物生長和生命代謝活性的主要因素，水溫越低，活性越小。硝化細菌的繁殖速率較碳化菌低幾個數量級，在低溫下，繁殖速率更低，5~10e時，氨氮的硝化率大約僅為20~30e時的一半
 |
由于常溫下氨氮的去除效果較好，而低溫時去除效果較差，可見對于曝氣生物濾池來說，吸附作用不是去除氨氮的主要原因。王占生等人對飲用水低溫微生物預處理機理研究表明，在陶粒生物膜中分離出6個優勢菌屬，其中假單胞菌屬占絕對優勢。假單胞菌屬中有幾種適合在4e以下生存的菌種，這可能是反應器在低溫下仍能去除部分氨氮的主要菌種，也許是生物陶粒反應器在低溫下仍然保持一定去除率的原因。
由圖3看出，在12月初水溫急劇下降時，氨氮的去除率也急劇下降，但大約經15d后，去除率又有所上升。可能是隨著水溫的下降，生物膜的活性下降，但經過一段時間的適應，生物膜的活性又有所恢復。大約1月15日，試驗地受寒流影響，氣溫再度下降，河面冰層厚達20cm，反應器進水溫度長時間維持在0~015e，導致生物膜活性受到強烈抑制，致使去除率再度下降。
3 結 論
考察了曝氣生物濾池系統在低溫情況下，對北方官廳水庫入庫水生物預處理作了探索性的研究。結果表明:(1)在生物陶粒反應器中，低溫對有機物和氨氮的去除影響較大；(2)在冬季，當水溫在5e以下時，氨氮和CODMn的去除效果較常溫(15e以上)有所降低，去除率平均為4311%和3311%；(3)在極端低溫的情況下，該工藝仍有較好的去除效果；(4)由于官廳水庫入庫水在冬季時的水質與一般城市相似，故證明該試驗填補了兩級曝氣生物濾池在低溫下處理城市污水的空白，為其用于寒冷地區的城市污水處理提供了第一手資料。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
