曝氣生物蠕動床在污水處理工藝中的應用及前景

貢則真

（武漢工程大學，湖北 武漢430205）

1 概述

新中國成立以來，環(huán)境保護和生態(tài)文明建設取得了突出成績和長足進步。環(huán)保意識不斷強化、環(huán)保措施扎實推進、污染治理成效日益彰顯。從改革開放以來污水廠經(jīng)過前期的大規(guī)模建設，隨著社會科技的發(fā)展，城市人口的大規(guī)模增加，城市污廢水排放量的增大，以及工業(yè)開發(fā)區(qū)的成立，而導致污水性質(zhì)也與早期相比發(fā)生了巨大的改變。并且隨著我國環(huán)保力度的加強，越來越多的省、市、區(qū)將污染減排與地表水環(huán)境質(zhì)量改善的抓手聚焦到更嚴格的綜合污水處理廠排水標準上來。所以需要采用一種處理效果好、高效穩(wěn)定、占地小、投資少、操作穩(wěn)定的技術(shù)設計改造方法?；诖颂岢隽艘环N新型的生物曝氣蠕動床方法，兼顧好養(yǎng)、厭氧、脫氮除磷工藝于一體，方便污水廠改造的新工藝設計方式。

2 曝氣生物蠕動床的構(gòu)造

曝氣生物蠕動床的主要作用是通過好氧微生物降低污水中的BOD 和氨氮。依據(jù)載體性能可維持生物的多樣性，使好氧、厭氧菌和兼性菌同時存在，這一特點在去除高濃度、大分子、難降解有機物和NH3-N 方面有其獨特的優(yōu)點。曝氣生物蠕動床分成多級，串聯(lián)運行。采用下進水上出水逐級溢流方式布水，在進水管頂部設篦子，下部水平管采用穿孔管進行配水。池內(nèi)安裝載體，這種載體的主要特點是空隙小，密度與水接近，脫氮效果明顯，抗沖擊負荷強。底部安裝曝氣機用于曝氣。

圖1 曝氣生物蠕動床的分級曝氣

3 曝氣生物蠕動床的特點

在傳統(tǒng)污水處理工藝中，同時脫氮除磷的作用機理是當厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機配合下完成的。在好氧段，硝化細菌將入流污水中的氨氮及有機氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮氣逸入大氣中，從而達到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪等易降解的有機物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷去除。[3]由于在曝氣生物蠕動床工藝中由于使用了特殊的海綿做載體如圖2 所示，微生物進入類海綿載體的空隙后在曝氣的作用下大量繁殖，在海綿內(nèi)部堵塞空隙，無法排出，從而達到厭氧的條件。會形成一種載體表面好養(yǎng)，中部兼性缺氧，內(nèi)部厭氧的條件。即同時滿足脫氮除磷的必要條件。該工藝BOD 去除率85%-95%，NH3-N去除率85%-99%。曝氣生物蠕動床工藝，大大減少了傳統(tǒng)工藝中既要有好氧池、厭氧池又需有缺氧池才能脫氮除磷的建筑費用及運行成本，同時在處理相同水量的污水時大大減小了占地面積。對比傳統(tǒng)污水處理工藝，曝氣生物蠕動床還具有以下優(yōu)點。

（1）生物負載量大，平均32g/L，最高達60g/L，是傳生物處理工藝的5-10 倍。

（2）微生物耐毒、抗沖擊能力強性，對大分子、難降解化合物有優(yōu)異的降解能力對高濃度有機污水和氨氮有獨特處理效果。

（3）對氨氮在1400mg/L 以下的高氨氮廢水可直接進行生化處理，突破了污水中氨氮含量高于200mg/L 時將對微生物產(chǎn)生抑制作用的定論。

（4）占地小，投資省，運行成本低。

（5）污泥量少只有傳統(tǒng)生物處理工藝的四分之一。

（6）有除臭功能,可減少臭味污染。

圖2 曝氣生物蠕動床固定載體

4 曝氣生物蠕動床與類似傳統(tǒng)工藝的數(shù)據(jù)對比（表1-3）

5 曝氣生物蠕動床處理一些工業(yè)廢水的指標（表4-6）

6 發(fā)展前景

曝氣生物蠕動床工藝的突出優(yōu)點是容積負荷高，且不需要二次沉淀池，故占地面積較其他一般的生物處理工藝都要小，特別適用于土地緊張的地方及污水廠的升級改造使用，由于出水SS 的濃度可以達到很低，故可以提供高質(zhì)量的出水，可接近于過濾的三級處理水水質(zhì)，達到出水BOD5和SS 在10mg/L 以下并有脫氮除磷的能力，尤其是較強的氨氮處理能力，可深度硝化去除氨氮。由于在曝氣過程中空氣泡是通過濾料層曲折的空隙通道上升的，在水中的停留時間長，空氣利用效率高，并且是逐級曝氣在進水處微生物消耗氧氣量大，故曝氣量大，出水口處消耗氧氣量小，可適當逐級降低曝氣量，大大節(jié)省能耗及運行費用。在生物曝氣濾池的流程中，由于各環(huán)節(jié)處理設施，暴露在空氣中的水面積較小，池面積不大，污水廠臭味較低，衛(wèi)生條件好，故也更適用于對周圍環(huán)境質(zhì)量要求較高的地方，如風景旅游區(qū)，市區(qū)附近或周圍人群活動較多的地方。[4]因而對現(xiàn)有污水處理廠的改擴建，曝氣生物蠕動床是一種優(yōu)秀的供選擇方法，同時因為它占地面積小，運行成本低。若用作三級處理來改善現(xiàn)有污水廠的出水水質(zhì)，可有很高的水力負荷，需要的面積約相當于一級處理所需的面積并且生物曝氣蠕動床的泥齡很長，產(chǎn)生的污泥量很少，這對處理單位污水量的工程造價與污水處理的后期維護，污泥的處置也有巨大優(yōu)勢。與活性污泥相比，污水處理的規(guī)模越大，采用曝氣生物蠕動床的造價越便宜，對日污水處理量超過數(shù)千立方米的大中型污水處理工程，采用曝氣生物蠕動床是有利的。隨著服務于工業(yè)區(qū)污水廠以及對原有生活污水廠的擴建、提標改造等工程的大規(guī)模實施。能夠有較強耐沖擊負荷，較高的脫氮除磷效果，低工程造價及運行成本，占地較小的曝氣生物蠕動床反應池必將迎來應用的高頻期。

表1 曝氣生物蠕動床與高效生物濾池的比較

表2 曝氣生物蠕動床與生物流化床的比較

表3 曝氣生物蠕動床與與接觸氧化池的比較

表4 處理煉油廢水效果 單位（mg/L）

表5 處理苯胺、硝基苯、硝基酚廢水效果 單位（mg/L）

表6 處理高氨氮城市廢水效果 單位（mg/L）