UBAF預處理微污染水實驗研究

郝兆亮，劉建廣

（山東建筑大學 市政與環境工程學院，濟南 250101）

隨著飲用水處理技術的不斷發展，微污染源水的生物預處理技術成為水處理工作者的研究熱點。其中，曝氣生物濾池（BAF）技術已被成功引入到水處理領域，逐漸成為對微污染源水進行生物預處理的有效手段之一。研究表明，曝氣生物濾池能有效去除微污染源水中有機物、氨氮等污染物，其中對氨氮的去除率達80%以上，對耗氧量、濁度、色度、鐵、錳等污染物的去除效果也相當有效［1～2］。本實驗研究采用上向流曝氣生物濾池（UBAF）對模擬微污染水進行預處理實驗，并對實驗進行分析探討。

1 實驗裝置與方法

1.1 實驗裝置

實驗裝置如圖1所示。UBAF濾柱用有機玻璃制作，規格為Φ100mm×1500mm，內裝陶粒濾料，粒徑2～5mm，外表為褐色，堆積 密 度 1.06g/cm3， 運 行 方 式 為氣、水同向流（下進水上出水），填料層高度為0.9m，在濾料層與濾板之間設卵石層。以濾板為零點，在濾柱壁上每隔30cm設置一個取樣口，取樣管內徑15mm，以利于取水樣與填料樣品。

圖1 UBAF實驗裝置示意圖

1.2 原水水質

本實驗原水采用實驗室配水方式，水質變化范圍見表1。

表1 原水水質

1.3 主要檢測項目與方法

水質指標CODMn、氨氮、NO－2－N、NO－3－N均按國家標準方法，DO采用便攜式溶氧儀（HANNA HI－9143），濁度采用（SZD－2）。

2 實驗結果與討論

試驗裝置從2009年6月底開始進水運行，連續運行到2009年8月底，水溫變化范圍為22～35℃，曝氣量按氣水比為1∶1，分別進行了不同進水濾速的試驗。

2.1 UBAF對氨氮的去除

2.1.1 掛膜期

本實驗采用某高校中水站的原水進行接種掛膜，并且在原水中投加一定量的回流污泥。實驗自2009年6月20日開始，水溫為25～30℃之間，掛膜期間流量為25L/h，氣水比為1∶1，水力停留時間為0.28h。經過14d掛膜運行，用肉眼可以看到填料之間有灰色粘稠物質，氨氮的去除率達到了80%左右，可以認為掛膜成功。

UBAF掛膜期的進出水氨氮見圖2。

由圖2可知，在水溫為28～29℃的條件下，在投入運行的前幾天，UBAF對氨氮的去除率一直很低，說明細菌在陶粒載體上的附著量較少，正處在附著狀態。隨著運行時間的增加，UBAF對氨氮的去除率有所增加，說明附著在填料上的細菌已經開始生長繁殖。運行10d以后，氨氮的去除率已經達到75%～85%，并且在填料上可以用肉眼觀察到有灰色粘稠物質，說明實驗掛膜已經成功，實驗裝置運行兩周后，氨氮的去除率已經達到穩定，可以用原水進行試驗。

2.1.2 穩定運行期

進入穩定運行期后，UBAF對氨氮的去除效果見圖3。

由圖3可知，穩定運行期間，進水氨氮的最大值12mg/L，最小值5.5mg/L，進水平均氨氮值為6.5mg/L。 出水氨氮最大值為6.9mg/L，出水氨氮最小值為0.17mg/L，出水平均氨氮值為1.05mg/L。UBAF對氨氮的去除率平均為85%。因此，UBAF在穩定運行中，對氨氮的去除率能保持在85%左右，具有很好的去除效果。但當進水的氨氮值有很大變化時，如圖3中進水的氨氮濃度為13mg/L時，氨氮的去除率只有55%左右，UBAF對氨氮的去除率降低，只是由于進水氨氮濃度高時，亞硝化細菌對氨氮的轉化能力遠低于進水的氨氮濃度［3］。

2.2 UBAF中－N的轉化

由圖4可知，進水NO－2－N最大濃度為0.4mg/L，最小濃度為0.075mg/L，平均值為0.25mg/L；經過UBAF轉化后，出水NO－2－N最大濃度為0.2mg/L，最小值為0.01mg/L，平均值為0.046mg/L；平均去除率為80%。由此可見，UBAF在穩定運行期間，對NO－2－N的轉化效率是相當高的。在運行期間出現NO－2－N出水值較高時，是因為亞硝化菌對氨氮的轉化能力大于硝化菌對NO－2－N的轉化能力，從而造成NO－2－N的累積［4］。 隨硝化細菌的不斷增殖，兩類群細菌達到平衡，硝化細菌轉化－N能力增大穩定后，－N的出水濃度就降低了。

2.3 UBAF對CODMn的去除

由圖5可知，進水CODMn的最大值為13.4mg/L，最小值為4.53mg/L，平均值為8.1mg/L；出水CODMn的最大值為10.5mg/L，最小值為2.18mg/L，平均值為4.9mg/L；經過UBAF后去除率平均為40.6%。由此可知，UBAF穩定運行期間，對高錳酸鹽指數的去除相對穩定，去除率能夠達到40%以上。

2.4 不同水力條件對UBAF運行效果的影響

試驗出了在水力停留時間30min運行外，還采用了不同的水力停留時間運行（20，50，80min）。對氨氮的去除效果影響如圖6。試驗條件為：進水氨氮平均值為6.5～8.4mg/L，曝氣量按氣水比為1∶1，各種水力條件下試驗運行一周期7d。

由圖6可知，水力停留時間從20min提高到80min，對氨氮的去除效果有一定影響。在水力停留時間為20min提高到30min時，UBAF對氨氮的去除率從79.5%升高到87.7%；而當水力停留時間繼續提高時，氨氮的去除率降低，這是由于水力停留時間較長，對應流速較低，生物膜在填料上的厚度會比較大，水頭損失較大，使生物膜上的生物更新較慢，對氨氮的轉化能力下降。因而，將水力停留時間為30min，氣水比為1∶1時，可以保持UBAF出水的穩定性。

3 結語

上向流曝氣生物濾池在預處理微污染水時，可以有效地去除氨氮和有機物，當水力停留時間為30min，曝氣量按氣水比為1∶1運行時，氨氮的去除率可以達到85%，N的轉化率達到80%以上，CODMn的去除率可以達到40%以上。

[1］王占生，劉文君.微污染水源飲用水處理[M].北京:中國建筑工業出版社，1999.

[2］桑軍強，王占生.BAF在微污染源水生物預處理中的應用[J].中國給水排水，2003，19（2）：21－23.

[3］劉建廣，張曉健，王占生.瓷珠曝氣生物濾池去除源水中氨氮研究[J].中國給水排水，2005，21（5）：32－36.

[4］劉建廣，張曉健，王占生.UBAF處理高氨氮微污染水的特性[J].水處理技術，2005，31（11）：30－33.