火山巖濾料曝氣生物濾池污水處理實驗研究

張 曉 杰

(包頭市供水總公司計量所，內蒙古 包頭 014030)

火山巖濾料曝氣生物濾池污水處理實驗研究

張 曉 杰

(包頭市供水總公司計量所，內蒙古 包頭 014030)

采用火山巖濾料為生物載體的前置反硝化曝氣生物濾池工藝處理生活污水，并對生物濾池運行穩定后的水質和濾料生物膜進行檢測分析，實驗結果表明，火山巖濾料是較好的生物載體，該工藝具有良好的污水處理效果。

污水處理，曝氣生物濾池，火山巖濾料，前置反硝化

曝氣生物濾池是一種適合中小型點源污水處理與回用的新型生物處理技術[1]。該技術以顆粒填料為生物膜載體，同時填料床又兼具過濾截留和固液分離的功能，填料性能對其處理效能、工程造價及運行費用影響較大[2]，濾料掛膜的好壞也將直接影響濾池處理效果。火山巖濾料具有機械強度和化學穩定性好、水流阻力小、不易堵塞、布水布氣均勻、表面粗糙、掛膜速度快、反沖洗時微生物膜不易脫落等諸多特點。火山巖濾料作為生物膜載體，對所固定的微生物無害、無抑制性作用,特別適合于微生物在其表面生長繁殖而形成生物膜[3]；并且污水處理中所需的火山巖濾料比其他同類濾料要少。因此，火山巖濾料被廣泛應用于生物濾池工藝中。前置反硝化曝氣生物濾池工藝利用污水中的有機碳源與硝化回流液中的硝態氮和亞硝態氮完成反硝化過程[4]，不但無需投加額外碳源即可達到脫氮的目的，而且產生的堿度彌補了硝化過程中產酸而不利于微生物生長的弊端。

本文采用火山巖濾料為生物載體的前置反硝化曝氣生物濾池工藝處理生活污水，借助實驗監測反應系統對污水處理效果和濾料的掛膜情況、鏡檢濾料表面生物膜微生物相進行研究。

1 實驗裝置與方法

1.1 實驗裝置與儀器

實驗工藝流程如圖1所示。實驗裝置為兩根濾柱串聯運行，一根為厭氧濾柱，另一根為好氧濾柱。每根濾柱均填加1.5 m的火山巖濾料，進水為上向流。實驗所用儀器包括：DHG-9070A型電熱恒溫鼓風干燥箱；TU1901型雙光束紫外-可見分光光度計)；國家統一標準篩)；SHA-A水浴恒溫振蕩器；STZ-濁度儀；ET3150B-多功能消解儀；LRH-70生化培養箱；Leica DM750偏光電子顯微鏡。

1.2 原水水質及運行條件

1.3 分析的項目與方法

2 實驗結果與討論

經過近一個月的培養馴化，生物濾池接近穩定運行，對此時的水質進行分析。

2.2 SS和TN處理效果

系統穩定運行時，SS和TN的處理效果如圖3所示。由圖3可知，系統對SS和TN均具有較好的去除效果。

系統能夠較好的去除SS的主要原因是濾除濾料和生物膜對SS的過濾截留作用，污水中大部分SS在隨水流進入濾池被沿程的濾料過濾截留，同時大顆粒的不溶性有機物在被過濾截留的同時被濾料上附著的微生物降解利用而得以去除。但濾池存在容易堵塞的問題，影響濾池的過水能力，嚴重時將影響濾池的正常運行，因此需要定期對濾池進行反沖洗，將截留的SS和脫落的生物膜集中沖出池外。

系統能夠較好的去除TN的主要原因是在前置反硝化曝氣生物濾池內氨氮、硝態氮和亞硝態氮在濾池沿程不同區域進行著硝化和反硝化作用。其中，硝化作用需要好氧環境，主要在好氧濾池內進行；反硝化作用需要厭氧的環境，主要在厭氧濾池內進行。硝化作用能夠產生的硝態氮和亞硝態氮通過系統回流進入到厭氧濾池內，完成反硝化過程，最終將氮轉化成氮氣排出系統。

2.3 TP處理效果

系統穩定運行后，TP的處理效果如圖4所示。由圖4可知，在不投加絮凝劑的情況下，TP的去除率在30%左右，去除效果并不理想；在投加4 mg/L的硫酸鐵后，TP的去除率明顯提高，達到了95.6%。因此，需要進行化學強化除磷。不僅如此，加絮凝劑可以將污水中的膠體和超膠體部分混凝沉淀去除，還可以將水中的溶解性物質通過雙電層壓縮、吸附架橋、卷掃(網捕)絮凝等化學作用轉化為絮凝體或顆粒態物質從水中分離出來，最終被濾料和生物膜所截留，起到了化學強化處理的作用。

2.4 濾料掛膜情況及其表面微生物

生物膜的形成和生物膜組成物質的絮凝特性是密不可分的，曝氣生物濾池濾料表面生物膜內有大量鐘蟲、草履蟲、變形蟲、輪蟲和線蟲等。由2.1～2.3的實驗結果，可以認為系統掛膜成功[6]。系統穩定運行后，電子顯微鏡拍攝到系統內的微生物圖片如圖5所示。

通過電子顯微鏡鏡檢發現：

1)厭氧柱內菌膠團顏色發暗呈灰黑色，而好氧柱內菌膠團顏色為黃褐色；

2)厭氧柱內菌膠團較厚，絲狀菌較多且菌絲較細，變形蟲、草履蟲也較多，水熊、線蟲等原生動物較多，這主要因為厭氧柱內碳源充足，微生物大量生長，以細菌等為食物的原生動物數量較多，食物鏈的分級捕食作用較明顯；

3)好氧生物濾池內鐘蟲、輪蟲較多。

3 結語

通過對火山巖濾料前置反硝化曝氣生物濾池處理生活污水實驗可知，火山巖濾料是較好的生物載體，濾料本身具有較大的比表面積，吸附過濾能力較好，微生物可大量在其表面附著生長，該工藝具有良好的污水處理效果，可用于生活污水的處理。

[1] Chen JJ,Mccarty D,Slack D,et al. Full scale studies of a simplified aerated filter (BAF) for organic and a nitrogen removal[J].Water Science and Technology,2000,41(4-5):1-4.

[2] Kent T D,Fitzpatrick CSB,Williams SC.Testing of biological aerated filter (BAF) media[J].Water Science and Technology,1996,34(3-4):363-370.

[3] Morgan-Sagastume JM,Noyola A.Evaluation of anaerobic submerged filter packed with volcanic seoria[J].Bioresource Technology,2008(99):2528-2536.

[4] 史雪延.前置反硝化生物濾池處理生活污水效能及微生物研究[D].哈爾濱：東北林業大學,2010.

[5] 國家環境保護總局水和廢水監測分析方法委員會.水和廢水監測分析方法[M].第4版.北京：中國環境科學出版社，2002.

[6] Pak D,Chang W.Factors affecting phosphorus removal in biological filters treating car-wash wastewater[J].Water Science and Technology,2000,41(4-5):487-492.

Experimental study of biological aerated filter wastewater treatment technology with volcanic rock filter material

Zhang Xiaojie

(MeasurementInstituteofBaotouWater-SupplyGeneralCorporation,Baotou014030,China)

Pre-denitrification biological aerated filter technology with volcanic rock filter material as biological carrier is used to treat domestic wastewater in this paper. Water quality and filter material biofilm are detected and analyzed after the biological filter runs steadily. Experiment results show that volcanic rock filter material is a good biological carrier and the technology is effective for wastewater treatment.

wastewater treatment, biological aerated filter, volcanic rock filter material, pre-denitrification

2015-02-12

張曉杰(1971- )，女，工程師

1009-6825(2015)12-0126-02

X703.1

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