地埋式循環(huán)濾料曝氣生物濾池處理博物館污水
摘 要：采用以循環(huán)濾料曝氣生物濾池(BAF)為主體的地埋式一體化設(shè)備處理博物館污水。運(yùn)行結(jié)果表明，設(shè)計(jì)水量為80 m ／d，進(jìn)水COD、SS、NH 一N平均濃度分別為320、200、40 mg／L時(shí)，處理后出水相應(yīng)指標(biāo)分別降至45、3O、8 mg／L，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：博物館污水,曝氣生物濾池,循環(huán)濾料,地埋式一體化設(shè)備
采用以曝氣生物濾池(BAF)作為生化處理單元的一體化設(shè)備處理城市生活污水具有占地面積小、處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用 J，但是該工藝存在濾料易堵塞、反沖洗周期較短、出水水質(zhì)波動(dòng)大的缺點(diǎn)。江西省某大型博物館污水處理工程采用以循環(huán)濾料曝氣生物濾池為主體的地埋式一體化處理設(shè)備，取得了較好的效果。該工程通過了江西省環(huán)保局的驗(yàn)收，出水各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
1 工程概況
江西省某大型博物館無化糞池，污水主要來源于沖廁和洗滌。污水處理工程采用地埋式，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為80 m。／d，于2007年8月建成，出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
1．1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)
設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。
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1．2 工藝流程
工藝流程見圖1。污水經(jīng)格柵去除漂浮物后，大顆粒懸浮雜質(zhì)進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池進(jìn)行沉降分離，同時(shí)調(diào)節(jié)水量，再經(jīng)提升泵提升至循環(huán)濾料BAF，絕大部分有機(jī)物和SS被去除，之后在二沉池進(jìn)行泥水分離，清水池儲(chǔ)存反沖洗水，最終出水從清水池溢流口排放。
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2 主要構(gòu)筑物、設(shè)備及工程特點(diǎn)
2．1 主要構(gòu)筑物及設(shè)備
主要構(gòu)筑物及設(shè)備見表2。
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2．2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)
① 循環(huán)濾料BAF
循環(huán)濾料BAF與傳統(tǒng)BAF的主要區(qū)別是在中心曝氣管的曝氣提升下，濾料由下向上循環(huán)流動(dòng)，避免了濾料的板結(jié)問題，可以延長(zhǎng)BAF的沖洗周期。設(shè)計(jì)采用的有機(jī)負(fù)荷為3 kgBOD ／(m3·d)，水力負(fù)荷為1．3 m3／(m2·h)。
a．濾池高度包括濾料層厚(2．0 m)、配水室高 (0．3m)、清水區(qū)高(0．6m)、承托層厚(0．2m)、濾板厚(0．1m)、超高(0．3m)，總高為3．5m。
b．配水系統(tǒng)采用長(zhǎng)柄濾頭配水方式，并可兼氣水反沖洗配水布?xì)庥。濾頭布置按25個(gè)／m2 設(shè)計(jì)，采用污水專用大縫隙長(zhǎng)柄濾頭。中心回流管直徑為 0．4m，長(zhǎng)度為1．8 m，底部高出濾料層0．3m。
c．選用輕質(zhì)陶粒濾料，直徑為3～5mm，濾料層厚為2m，濾料體積為5m3；承托層厚為0．2 m，卵石級(jí)配，粒徑為8～20mmm。
d．反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗方式，水反沖強(qiáng)度為6 L／(m2·S)，氣沖強(qiáng)度為12 L／(m2·s)，一次反沖洗歷時(shí)10 min，反沖洗周期為15 d。
② 二沉池
采用豎流式二沉池，上升流速為1．2 m3／(m2· h)，中心管直徑為0．35 m，泥斗高為0．8m，沉淀區(qū)高為1．8 m。二沉池中污泥定期通過氣提管排入調(diào)節(jié)沉淀池。
2．3 工程特點(diǎn)
① 采用地埋式鋼制設(shè)備，對(duì)博物館景觀影響很小。
② 提升泵及反沖洗泵采用潛水泵，調(diào)節(jié)池設(shè)有浮球液位計(jì)，水泵及風(fēng)機(jī)啟閉均采用PLC自動(dòng)控制，管理方便。
③ 二沉池污泥通過氣提管回流到調(diào)節(jié)沉淀池，池內(nèi)安裝有吸泥管，定期用吸泥車將污泥抽出運(yùn)送到污水處理廠集中處理。
④ 循環(huán)濾料BAF內(nèi)設(shè)濾料管道回流系統(tǒng)，在氣流帶動(dòng)下，中心回流管內(nèi)生物濾料得到有效循環(huán)，使濾料產(chǎn)生有效摩擦，能更好地沖刷濾料生物膜外的惰性層，使生物膜活性始終保持在較高水平。由于生物膜能得到及時(shí)更新，使濾料反沖洗周期延長(zhǎng)。
⑤ 為了降低成本，利用二沉池出水補(bǔ)充反沖洗用水。清水池容積為4．8 m3。，反沖洗一次需清水 9m3，在二沉池后設(shè)置清水池，循環(huán)濾料BAF反沖洗排水進(jìn)入二沉池，二沉池中的清水不斷補(bǔ)充清水池水量，使反沖洗水形成內(nèi)循環(huán)，節(jié)省了清水池體積。
3 調(diào)試運(yùn)行及處理效果
3．1 調(diào)試運(yùn)行
工程竣工后，先清水試車，確保整套工藝運(yùn)轉(zhuǎn)良好。將接種污泥(來自附近城市污水處理廠)投入曝氣生物濾池，采用間歇進(jìn)水方式，每悶曝2天換水一次，l0天后采用連續(xù)進(jìn)水方式，水量由0．5 m ／h 逐步加大直到滿負(fù)荷運(yùn)行，濾料表面產(chǎn)生一層薄而均勻的灰黑色生物膜。運(yùn)行1個(gè)月后，鏡檢發(fā)現(xiàn)許多菌膠團(tuán)及豆形蟲、鐘蟲等；穩(wěn)定運(yùn)行2個(gè)月后，生物膜逐漸成熟，厚度約為1 mm，濾料表面附著的微生物分泌膠質(zhì)粘膜，覆蓋已形成的膜層，膜層不斷增厚且由內(nèi)向外擴(kuò)展，最后形成成熟的生物膜。
3. 2 系統(tǒng)處理效果及分析
循環(huán)濾料BAF在微生物逐步馴化階段處理效率比較低。在連續(xù)運(yùn)行階段，分別測(cè)定COD、NH 一 N、ss等指標(biāo) ，取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均值作為最后結(jié)果。氣水比控制在12：1左右，進(jìn)水和出水水樣分別取自調(diào)節(jié)沉淀池出水口和清水池進(jìn)水口，取樣頻率為1 d，運(yùn)行時(shí)間為3個(gè)月。
① 對(duì)COD的去除效果
在連續(xù)進(jìn)水前10天，由于生物膜還未完全成熟，對(duì)COD的去除還處于較低水平，但是隨著生物膜上原生動(dòng)物(如豆形蟲、鐘蟲等)的大量繁殖，去除效率得到迅速提高。運(yùn)行45天后，系統(tǒng)對(duì)COD 的去除率維持在85％ 以上。連續(xù)運(yùn)行30天后，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，原水COD的變化會(huì)使COD去除率有些波動(dòng)，不過系統(tǒng)出水COD整體上維持在相對(duì)穩(wěn)定的水平，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。分析認(rèn)為，由于填料本身在氣動(dòng)作用下會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的機(jī)械摩擦作用，一方面使填料表面生物膜不斷得到更新，生物膜處于薄膜狀態(tài)，生物活性強(qiáng)，微生物降解有機(jī)物速率高，處理效果好；另一方面由于填料的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)了有機(jī)物的傳質(zhì)過程，使污染物更容易到達(dá)生物膜內(nèi)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質(zhì)，有類似于化學(xué)絮凝劑的作用，對(duì)水中有機(jī)物具有較強(qiáng)的吸附凝聚作用，對(duì)穩(wěn)定去除COD也有良好作用。
② 對(duì)NH-N的去除效果
在穩(wěn)定運(yùn)行階段對(duì)系統(tǒng)的出水氨氮進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。由于填料表面生物膜由外向內(nèi)DO逐漸遞減，使填料本身具備同步硝化反硝化的條件，而填料上層的缺氧條件也給反硝化細(xì)菌提供了生存空間。在連續(xù)進(jìn)水初期，氨氮去除率<50％ ，出水氨氮>40 mg／L，這是因?yàn)檎{(diào)試初期生物膜處于逐步成熟階段，由于生物菌體間的競(jìng)爭(zhēng)作用，使得硝化菌的生長(zhǎng)受到抑制，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的硝化效果不好。系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水35天后，氨氮去除率得到穩(wěn)步提高，隨著生物膜逐步成熟，硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)空間不斷拓展，生物膜的厚度也相應(yīng)增加，系統(tǒng)硝化效果明顯提高。在導(dǎo)流筒中填料處于好氧上升狀態(tài)，在下降過程中逐步消耗溶解氧，最終出現(xiàn)厭氧情況，在厭氧環(huán)境下反硝化細(xì)菌迅速生長(zhǎng)繁殖，使系統(tǒng)具有脫氮功能。系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水60天后，出水氨氮趨于穩(wěn)定，經(jīng)過20天的監(jiān)測(cè)，氨氮去除率>82％ ，出水氨氮<8 mg／L。
③ 對(duì)ss的去除效果
總體來看，雖然原水有一定的波動(dòng)，經(jīng)過循環(huán)濾料BAF和沉淀池后，出水ss相對(duì)穩(wěn)定，ss去除率> 70％。由于填料的機(jī)械攔截和生物膜胞外酶的吸附凝聚作用，使得調(diào)試初期系統(tǒng)出水水質(zhì)較為穩(wěn)定，但是隨著生物膜不斷更新，氣、水的不斷沖刷和填料本身的循環(huán)流動(dòng)，使出水夾帶生物膜碎片，出水ss升高，而后脫落的生物膜又可以起到生物絮凝劑的作用，與細(xì)小的懸浮顆粒形成大絮體沉降下來。在連續(xù)進(jìn)水40天后，出水ss穩(wěn)定在50 mg／L以下，通過 3個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行，最終出水SS<30 mg／L。
4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析
該工程總投資約為15萬元，包括土建費(fèi)、設(shè)備與材料費(fèi)等。單位污水處理費(fèi)用約為0．35元／m3，其中電費(fèi)為0．2 元／m3、人工費(fèi)為0．15元／m3。
5 結(jié)語
① 經(jīng)過3個(gè)月的調(diào)試，工藝系統(tǒng)對(duì)COD、NH 一N、ss的去除率分別達(dá)到了91．2％ 、82．4％ 、 98．3％ ，出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 8978-1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，順利通過江西省環(huán)保局組織的驗(yàn)收。
② 采用地埋式循環(huán)濾料BAF處理博物館污水，出水水質(zhì)好、運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便、產(chǎn)泥量少、對(duì)景觀影響小。
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