复合变速生物滤池处理污水厂二级出水

龙腾锐， 庞 煜
(重庆大学 城市建设与环境工程学院， 重庆 400045)

　　摘　要：采用由新型酶促填料和素陶粒填充构成的新型复合变速生物滤池对某城市污水厂二级处理出水进行了过滤试验。结果表明：在HRT为133～50min、滤池连续运行2～12d时产水量为72～192m³/d，对COD、浊度的去除率分别达到60.9%～73.1%和69.4%～82.8%，出水水质满足《生活杂用水水质标准》(CJ25.1—89)，回用于厂区日常冲洗、绿化可取得良好的综合效益。?
　　关键词：城市污水；高效过滤；深度处理；酶促填料
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：A
　　文章编号：1000-4602(2002)08-0001-04

Use of Variable rate Hybrid Biofilter for Treatment of Secondary Effluent From Municipal Wastewater Treatment Plant
LONG Teng?rui, PANG Yu?
(School of Urban Construction and Environmental Engineering,Chongqing University ,?Chongqing 400045,China)

　　Abstract：A new type Variable-rate hybrid biofilter composed of enzyme-catalyzed packing and ceramsite was tested on the treatment of secondary effluent from municipal wastewater treatment plant.The test result showed that water yield is 72～192 m³/d and removal rate of COD and turbidity come respectively up to 60.9%～73.1% and 69.4%～82.8% at HRT of 133～50 min and continuous operation for 2～ 12 d.The effluent quality meets the Miscellaneous Domestic Water Quality Standard?(CJ 25.1-89).The treated effluent is reused for routine flushing and greeni ng in plant area with good overall benefits.?
　　Keywords: municipal wastewater; efficient filtration; advanced treatment; enzyme-catalyzed packing

1 　试验内容

　　试验在重庆市某城市污水处理厂进行，该厂的二级处理工艺为合建式表曝活性污泥法，无专门脱氮除磷功能，设计处理能力为2×10⁴m³/d。?
1.1 水质
　　以污水厂二级处理出水作为滤池进水，滤池过滤后出水需达到建设部颁《生活杂用水水质标准》(CJ 25.1—89)中的冲洗和绿化用水要求(标准Ⅱ)并可回用于厂区杂用(见表1)。
1.2 试验装置、材料及流程
　　复合变速酶促填料滤池池体由钢板焊接，体积为3.2m×1.6m×3m，内部由一块斜置钢板均分为过水断面由小至大和由大至小的两格，每格最大过水面积为3.20m²，最小过水面 积为1.92m²，由此形成不同的滤速。二沉池来水先以上向流递减流速通过A格，翻过隔板之后经B格下向流仍以递减流速流出滤池(如图1所示)。

表1 污水厂二级出水水质及生活杂用水水质标准 项 目 二沉池出水 生活杂用水 冲洗卫生间、绿化(标准Ⅱ) 洗车、清扫用水(标准Ⅰ) COD(mg/L) 45.6～101.7 50 50 浊度(NTU) 12.98～35.45 10 5 SS(mg/L) 0～10 10 5 NH₃-N(mg/L) 12.7～16.3 20 10 色度(倍) 　 30 30 嗅 略有腐臭 无不快感 无不快感

　　滤池A格内填充酶促生物填料，B格填充素陶粒。酶促生物填料系以黏土为骨料、粉煤灰作掺和料、煤粉为发泡剂并加入适量的微生物生长促进剂经高温烧结而成。该填料表面粗糙度高，有大量微孔可作为微生物生存和繁殖的载体，所含促进剂具有激发微生物生长活性的特点，较陶粒或炉渣有更良好的挂膜特性。试验用酶促生物填料部分物化特性见表2。

表2 新型酶促生物填料部分物化特性 有效孔面积(m²/g) 有效孔容(mL/g) 松散体积质量(g/mL) 粒径分布/平均粒径(mm) 促进剂含量(μg/g) 氦体积质量(g/mL) 空隙率(%) 0.1861 0.2494 0.653 4～10/6.25 25 2.487 44.65

　　附属装置包括：两台离心式清水泵(扬程为610kPa、额定流量为12.6m³/h、电机功率为5.5kW)，QYR-1000型气压罐一台(套)，UYW-4型NaClO发生器(功率为9kW，产药量为800g/h )，一座地下储水池(100m³)。
　　因污水厂在地形上存在较大高差，二沉池出水可重力流依次经过滤池A、B两格后进入地下储水池。过滤工艺及回用输送流程见图2。

1.3 试验过程
　　主要考察了在无供氧情况下滤池的启动挂膜特性和对二级出水中的残余COD、浊度、NH₃-N等的去除效果以及滤池出水满足《生活杂用水水质标准》时所能承受的水力负荷范围。
　　试验于2000年4月—2000年9月进行，其中4月—5月为挂膜启动期，5月—9月为稳定运行期。整个试验期间污水处理厂二级出水水质基本保持正常。

2 　结果及分析

2.1 挂膜启动
　　直接采用二沉池出水进行低有机负荷挂膜。挂膜条件：有机负荷为0.23～0.61kgCOD/(m³·d)，水温为17～25℃。挂膜初始COD去除率≤20%，对溶解性COD(SCOD)基本无去除，NH₃-N去除处于不稳定状态。5d后滤池对SCOD去除率有较明显提高，20d左右达到40%以上，此时滤池对COD去除率稳定在50%以上，据此认定滤池挂膜启动完成，已进入稳定运行阶段。挂膜期间对几种主要污染物的去除效果见图3。?

2.2 稳定运行
　　稳定运行期考察了在不同进水流量时滤池的运行效果。
2.2.1 运行周期
　　滤池的运行周期根据水头损失和出水水质进行控制。若周期过长则滤料中积留污泥太多，水头损失增加，导致能耗增加，同时因失活生物膜不能及时得到更新而使出水水质变差；若周期太短则冲洗频繁，产水量减少，增加反冲洗能耗，生物膜脱落加快，处理能力降低。各流量下滤池的运行周期见表3。?
　　由表3可知，滤池在不同流量下的运行周期较普通生物滤池长且随流量的增大而明显减小(从流量为3m³/d时的11～13d下降到流量为8m³/d时的1～3d)。

表3 不同流量下滤池的运行周期 流量(m³/h) 3.0 4.0 6.0 7.0 8.0 HRT(min) 133 100 67 57 50 容积负荷［m³/m³滤料.d］ 10.8 14.4 21.7 25.3 28.9 周期（d) 范围 11-13 8-9 5-7 3-5 1-3 均值 12 9 6 4 2 注： 滤池滤料堆积体积为6.65m3。

2.2.2 对COD和SCOD的去除效果
　　试验期间滤池进水COD、SCOD的浓度分别为45.6～101.7mg/L和25.4～75.6mg/L，在不同流量时滤池对COD、SCOD的平均去除率虽有所不同(见表4)，但出水COD均满足《生活杂用水水质标准》。其中，进水流量为4.0m³/h时的COD、SCOD去除率最高(分别为73.1%和60.3%)，随流量增大时COD、SCOD去除率有下降趋势(分别从3.0m³/h时的71.5%和55.1%下降到8m³/h时的60.9%和48.6%)，但由于滤池中酶促填料上附着生长的生物膜生长态势良好，丰富的微生物吸附降解了进水中部分溶解性有机物使得在对COD的去除中生物降解作用成为主导。尽管随进水流量的增加COD、SCOD去除率下降，但SCOD的下降幅度显然比COD小。
2.2.3 对SS和浊度的去除效果
　　滤池进水SS浓度非常低(10mg/L以下)，而滤池对SS的去除效果显著，出水几乎检测不到SS，因此只测定滤池进、出水浊度变化(见表4)。
　　由表4可知，不同流量条件下滤池对浊度的去除率基本保持在70%以上(出水浊度＜10NTU)。随流量增大，滤池对浊度的去除率有所下降，浊度的去除主要依靠粒状滤料的物理截留作用和附着生物膜对悬浮物及胶体物质的吸附、絮凝和降解作用。

表4 不同流量下滤池对COD、SCOD及浊度的去除效果 流量(m³/h) 3.0 4.0 6.0 7.0 8.0 项目 COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 浊度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 浊度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 浊度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 浊度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 浊度(NTU) 进水 65.5 37.2 18.9 69.6 43.8 22.2 68.6 44.7 22.8 69.8 48.1 30.7 81.7 57.5 28.2 出水 18.8 16.7 3.27 18.7 17.4 4.10 21.2 20.8 4.62 23.7 22.8 6.98 31.8 28.7 8.65 去除率(%) 71.5 55.1 82.8 73.1 60.3 81.6 69.3 53.5 79.8 66.2 52.5 77.3 60.9 48.6 69.4 注： 表中数值均为各流量下重复运行3个或3个以上周期所测定 的数据平均值。

2.2.4 对NH₃-N及TP的去除效果
　　进水NH₃-N含量为5～20mg/L，因受进水DO的影响，滤池对NH₃-N的去除无明显规律。一般情况下，当进水DO＞0.5mg/L时滤池对NH₃-N的去除率为11.04%～24.17%，反之则去除率为零甚至为负，但总体上能满足出水氨氮＜20mg/L的要求。试验期间测得进水TP为5.13～8.47mg/L(平均为6.82mg/L)，出水TP为4.37～10.85mg/L(平均为7.36mg/L)，大部分时间内出水TP值略高于进水，但《生活杂用水水质标准》对TP并未作明确要求。二级出水中的DO浓度以及碳源含量影响了生物膜中硝化菌和聚磷菌的生长，进而影响到滤池的脱氮除磷效果。
2.2.5 对色度及嗅的去除效果
　　对色度和嗅的去除未作定量测定。试验期间进水呈黄绿色并带有腐臭味，滤池在低流量(Q≤4m³/h)运行时对色度和嗅有较好的去除效果，此时观察到出水感官性状良好，清澈透明，接近无色、无异味；高流量运行(Q＞4m³/h)时进、出水颜色变化不明显，出水略带淡黄色，基本无异味或需要仔细辨认才能察觉。
2.2.6 影响滤池运行的因素分析
　　试验时正值南方春末夏初季节(温度为20～35℃)，适合生物膜内嗜(中)温细菌生长繁殖和新陈代谢，因而温度对试验无显著影响。水力负荷骤然变化而引起的冲击负荷对过滤效果影响不大，几次因冲洗二沉池而导致的进水COD浓度异常偏高并没有影响滤池出水水质。pH值对试验结果无显著影响(进、出水pH值基本保持在6.5～7.5)。滤池进水中携带的DO、碳源以及营养物质含量主要受污水厂二级处理工艺的影响。
　　试验末期对酶促填料生物膜进行了电镜观察，可以见到填料表面几乎完全被生物膜所覆盖，填料孔隙中也充满了大量的微生物活性物质。生物膜结构密实、呈黑色絮绒状，所含优势菌种为球菌、杆菌、丝状菌及菌胶团。由丝状菌形成的网状结构不仅起着维持生物膜的支架和保护作用，而且还提高了生物膜截留生物固体、吸附氧化有机物的性能。在某些大分子物质作用下游离态细菌被嵌入生物膜网状结构中，进而加快了生物膜的增殖而形成了种类丰富、层次分明、结构致密的微生态体系。这种微生态体系为高负荷处理低浓度有机废水提供了较优的生态条件。

3 经济分析

　　① 复合变速生物滤池及其附属设备的工程总投资为6万元，固定资产形成率为96%。滤池自身基本不产生材料消耗和检修维护费用。用于回用和反冲洗的动力消耗费以及消毒费约为0.6万元/a，滤池运行费(含工程辅助费用)加固定资产回收总计约为0.9万元/a。?
　　② 以滤池采用4m³/h的平均流量、24h连续工作7d、反冲洗耗时约2h为例进行计算，滤池反冲洗平均耗水量为3.6m³/d；滤池耗水量与产水量之比为3.6%；实际可向厂区提供绿化、冲洗水量为35186m³/a；如以当地1.75元/m³的用水单价计，则污水厂可节约自来水费约6.18万元/a。

4 结论

　　① 采用复合变速酶促填料生物滤池对污水厂二级出水进行高效过滤回用(无需额外曝气设备和药剂投加)，在HRT为133～50min、连续运行2～12d时产水量为72～192m³/d，过滤后出水满足污水厂日常绿化、冲洗用水对水质的要求。
　　② 酶促填料具有良好的挂膜特性，为高效过滤低浓度有机废水提供了较优的生态条件。
　　③ 滤池设备投资省、见效快、效益高。过滤工艺简单实用，运行管理简便，可以充分利用污水厂的地形高差实现无能耗运行，特别适用于山地城市污水厂深度处理设施的建设。

参考文献：

　　 ［1］张杰,曹开朗.城市污水深度处理与水资源可持续利用［J］.中国给水排水，2001，17(3)：2 0-21.
　　 ［2］庞煜.利用复合变速生物滤池进行污水深度处理的启动研究［J］.重庆建筑大学学报，2 000，55(5)：49-51.
　　 ［3］龙腾锐，张勤.酶促填料与某些多孔填料挂膜特性对比试验研究［J］.给水排水，2000 ，26(3)：22-25.?

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　　作者简介：龙腾锐(1939-)，男，湖南新邵人，重庆大学城市建设与环境工程学院院长，教授，博士生导师，研究方向为高浓度废水厌氧处理、高效低耗城市污水处理、城市给水排水工程规划等。
　　电　话：(023)65120751 65126875 13018361061
　　E-mail:longtengrui@sina.com
　　收稿日期：2002-02-04