UBAF预处理微污染水实验研究

郝兆亮，刘建广

（山东建筑大学 市政与环境工程学院，济南 250101）

随着饮用水处理技术的不断发展，微污染源水的生物预处理技术成为水处理工作者的研究热点。其中，曝气生物滤池（BAF）技术已被成功引入到水处理领域，逐渐成为对微污染源水进行生物预处理的有效手段之一。研究表明，曝气生物滤池能有效去除微污染源水中有机物、氨氮等污染物，其中对氨氮的去除率达80%以上，对耗氧量、浊度、色度、铁、锰等污染物的去除效果也相当有效［1～2］。本实验研究采用上向流曝气生物滤池（UBAF）对模拟微污染水进行预处理实验，并对实验进行分析探讨。

1 实验装置与方法

1.1 实验装置

实验装置如图1所示。UBAF滤柱用有机玻璃制作，规格为Φ100mm×1500mm，内装陶粒滤料，粒径2～5mm，外表为褐色，堆积 密 度 1.06g/cm3， 运 行 方 式 为气、水同向流（下进水上出水），填料层高度为0.9m，在滤料层与滤板之间设卵石层。以滤板为零点，在滤柱壁上每隔30cm设置一个取样口，取样管内径15mm，以利于取水样与填料样品。

图1 UBAF实验装置示意图

1.2 原水水质

本实验原水采用实验室配水方式，水质变化范围见表1。

表1 原水水质

1.3 主要检测项目与方法

水质指标CODMn、氨氮、NO－2－N、NO－3－N均按国家标准方法，DO采用便携式溶氧仪（HANNA HI－9143），浊度采用（SZD－2）。

2 实验结果与讨论

试验装置从2009年6月底开始进水运行，连续运行到2009年8月底，水温变化范围为22～35℃，曝气量按气水比为1∶1，分别进行了不同进水滤速的试验。

2.1 UBAF对氨氮的去除

2.1.1 挂膜期

本实验采用某高校中水站的原水进行接种挂膜，并且在原水中投加一定量的回流污泥。实验自2009年6月20日开始，水温为25～30℃之间，挂膜期间流量为25L/h，气水比为1∶1，水力停留时间为0.28h。经过14d挂膜运行，用肉眼可以看到填料之间有灰色粘稠物质，氨氮的去除率达到了80%左右，可以认为挂膜成功。

UBAF挂膜期的进出水氨氮见图2。

由图2可知，在水温为28～29℃的条件下，在投入运行的前几天，UBAF对氨氮的去除率一直很低，说明细菌在陶粒载体上的附着量较少，正处在附着状态。随着运行时间的增加，UBAF对氨氮的去除率有所增加，说明附着在填料上的细菌已经开始生长繁殖。运行10d以后，氨氮的去除率已经达到75%～85%，并且在填料上可以用肉眼观察到有灰色粘稠物质，说明实验挂膜已经成功，实验装置运行两周后，氨氮的去除率已经达到稳定，可以用原水进行试验。

2.1.2 稳定运行期

进入稳定运行期后，UBAF对氨氮的去除效果见图3。

由图3可知，稳定运行期间，进水氨氮的最大值12mg/L，最小值5.5mg/L，进水平均氨氮值为6.5mg/L。 出水氨氮最大值为6.9mg/L，出水氨氮最小值为0.17mg/L，出水平均氨氮值为1.05mg/L。UBAF对氨氮的去除率平均为85%。因此，UBAF在稳定运行中，对氨氮的去除率能保持在85%左右，具有很好的去除效果。但当进水的氨氮值有很大变化时，如图3中进水的氨氮浓度为13mg/L时，氨氮的去除率只有55%左右，UBAF对氨氮的去除率降低，只是由于进水氨氮浓度高时，亚硝化细菌对氨氮的转化能力远低于进水的氨氮浓度［3］。

2.2 UBAF中－N的转化

由图4可知，进水NO－2－N最大浓度为0.4mg/L，最小浓度为0.075mg/L，平均值为0.25mg/L；经过UBAF转化后，出水NO－2－N最大浓度为0.2mg/L，最小值为0.01mg/L，平均值为0.046mg/L；平均去除率为80%。由此可见，UBAF在稳定运行期间，对NO－2－N的转化效率是相当高的。在运行期间出现NO－2－N出水值较高时，是因为亚硝化菌对氨氮的转化能力大于硝化菌对NO－2－N的转化能力，从而造成NO－2－N的累积［4］。 随硝化细菌的不断增殖，两类群细菌达到平衡，硝化细菌转化－N能力增大稳定后，－N的出水浓度就降低了。

2.3 UBAF对CODMn的去除

由图5可知，进水CODMn的最大值为13.4mg/L，最小值为4.53mg/L，平均值为8.1mg/L；出水CODMn的最大值为10.5mg/L，最小值为2.18mg/L，平均值为4.9mg/L；经过UBAF后去除率平均为40.6%。由此可知，UBAF稳定运行期间，对高锰酸盐指数的去除相对稳定，去除率能够达到40%以上。

2.4 不同水力条件对UBAF运行效果的影响

试验出了在水力停留时间30min运行外，还采用了不同的水力停留时间运行（20，50，80min）。对氨氮的去除效果影响如图6。试验条件为：进水氨氮平均值为6.5～8.4mg/L，曝气量按气水比为1∶1，各种水力条件下试验运行一周期7d。

由图6可知，水力停留时间从20min提高到80min，对氨氮的去除效果有一定影响。在水力停留时间为20min提高到30min时，UBAF对氨氮的去除率从79.5%升高到87.7%；而当水力停留时间继续提高时，氨氮的去除率降低，这是由于水力停留时间较长，对应流速较低，生物膜在填料上的厚度会比较大，水头损失较大，使生物膜上的生物更新较慢，对氨氮的转化能力下降。因而，将水力停留时间为30min，气水比为1∶1时，可以保持UBAF出水的稳定性。

3 结语

上向流曝气生物滤池在预处理微污染水时，可以有效地去除氨氮和有机物，当水力停留时间为30min，曝气量按气水比为1∶1运行时，氨氮的去除率可以达到85%，N的转化率达到80%以上，CODMn的去除率可以达到40%以上。

[1］王占生，刘文君.微污染水源饮用水处理[M].北京:中国建筑工业出版社，1999.

[2］桑军强，王占生.BAF在微污染源水生物预处理中的应用[J].中国给水排水，2003，19（2）：21－23.

[3］刘建广，张晓健，王占生.瓷珠曝气生物滤池去除源水中氨氮研究[J].中国给水排水，2005，21（5）：32－36.

[4］刘建广，张晓健，王占生.UBAF处理高氨氮微污染水的特性[J].水处理技术，2005，31（11）：30－33.