曝气生物滤池处理腈纶废水的启动性能研究

卞吉良，张洪林，李长波，马会强

（辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺113001）

曝气生物滤池处理腈纶废水的启动性能研究

卞吉良，张洪林，李长波，马会强

（辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺113001）

以曝气生物滤池(BiologicalAerated Filter，BAF）净化腈纶废水为研究对象，研究了BAF处理腈纶废水的启动规律。试验以陶粒为滤料，在流量为25L/h，曝气量为40L/h的试验条件下，每天测试COD和氨氮的去除率变化情况。BAF对COD,氨氮有一定的去除效果。启动15d后,COD去除率达到65%；18d后,氨氮去除率达到60%以上。镜检表明，填料表面生物膜中均存在着多种微生物和明显的生物相分布。BAF挂膜过程中可以通过氨氮和COD去除率变化，来判断填料挂膜的进程和生物硝化作用进行的程度。

曝气生物滤池;去除率;启动;挂膜

前 言

曝气生物滤池（BAF）是在普通生物滤池的基础上开发的污水处理新工艺,国外已广泛使用，国内也有多个行业在水处理中成功应用。曝气生物滤池通过在生物膜反应器内装填高比表面积的填料，污水流经滤料，通过物理拦截过滤，微生物氧化吸附等作用，使污水得到净化。其有占地面积小，工艺流程简单，水力负荷大，出水水质好等特点[1～3]。要充分发挥曝气生物滤池处理污水的功效，初期挂膜至关重要。本试验应用BAF处理抚顺腈纶厂废水,对BAF的启动特性作了一些探讨，以期为实际工程应用提供参考。

1 实验部分

1.1 实验装置

工艺中主体反应池的结构和处理流程如图1所示，底部为气水混合室，之上为滤板和专用长柄滤头、承托层、滤料，曝气器位于承托层内，提供微生物新陈代谢所需的养分[4]。采用粒径为3～6 mm，密度为1.09×103kg/m3的陶粒做滤料。

图1 BAF结构图Fig.1 Structure of BAF

1.2 实验用水

实验用水取自抚顺腈纶厂好氧池进水，水质指标如下。

表1 试验用水水质Table 1 The quality of experimental water

1.3 检测项目及方法：

定期检测的项目以及测试方法见表2。

表2 水质检测项目以及测试方法Table 2 Test items and method of water quality testing

1.4 启动过程

本装置使用快速排泥接种挂膜法挂膜。接种液为已培养的活性污泥,以15L/h的曝气量连续闷曝24 h后排空，重复2次。第三天以流量约为15 L/h、曝气量为15L/h运行，第五天将流量提高到20 L/h、曝气量增加到40 L/h。滤池运行至第四天时，填料表面有灰白色的绒状物黏附，至第六天时膜状物黏附量增多，颜色变为浅黄色。从第六天开始对装置的主要进、出水指标进行监测，同时进行生物相的观察。18d后将装置的流量提高至25L/h，按气水比为3∶1运行，此时对COD、氨氮的去除效果均很好。对滤料表面的生物膜进行镜检,发现生物膜中有大量的丝状菌以及钟虫、轮虫等微型动物。由此可判断曝气生物滤池挂膜成功。

2 结果分析

2.1 挂膜期间COD的变化

COD的去除主要依赖于滤料表面的生物膜中异养微生物的代谢作用和滤料的截留作用。因氧化有机物的微生物世代时间大多比较短，生长也比较旺盛,所以，在短时间内对COD的处理可以达到较好的效果。挂膜时间对COD的去除效果的关系见图2。

由图可知，从第六天开始，COD的去除率开始上升，从第六天的15%上升到第十四天的61%。其原因是：(1)在BAF内气水同向流动，延长了气水接触时间，提高了对氧的利用率;(2)曝气生物滤池具有截留悬浮颗粒物的功能，拦截了部分非溶解态的有机物。到第十五天后COD的去除率趋于稳定。运行稳定后BAF对COD有很好的去除效果，平均去除率＞65%。

图2 挂膜时间与COD的去除效果的关系Fig.2 The relationship between the removal effect of COD and the biofilm formation time

2.2 挂膜期间氨氮的变化

有研究表明，在挂膜成功以后，BAF对氨氮的去除有一个逐渐稳定的过程[5]。与异养菌相比，硝化菌生长缓慢，对外界条件的变化敏感，因此以对氨氮的去除率达到60%作为衡量挂膜成功的标志[6]。挂膜时间对氨氮的去除效果的关系见图3。

图3 挂膜时间对氨氮的去除效果的关系Fig.3 The relationship between the removal effect of ammonia and the biofilm formation time

氨氮的去除依赖于滤层中硝化菌的数量和活性，而硝化菌在滤料上的固定不仅受到水力剪切力、滤柱进水中硝化菌的浓度、硝化菌和滤料接触时间的影响，而且还受到异养菌的竞争性抑制作用[6～8]。因此,在挂膜初期氨氮的去除率一直在10%以下，而氨氮只有一点去除率则是来自异养菌同化作用消耗氨氮的结果。此后，异养菌对自养硝化菌的抑制作用开始缓和，硝化菌开始大量生长、繁殖，所以氨氮去除率开始持续上升，从第九天的8%，迅速升至第十二天的22%。此后氨氮去除率不断上升，第十八天，去除效果趋于稳定。去除率达到65%，这说明填料上已形成稳定的生物膜。

3 结论

本文以陶粒为滤料，在流量为25 L/h，曝气量为40 L/h的试验条件下，对曝气生物滤池的启动进行了试验。通过对试验数据的分析和讨论,得出以下结论：

（1）在曝气生物滤池中，常用相对稳定的COD，氨氮去除率作为判断生物膜成熟的基本参数,BAF中的COD去除率在运行15d后趋于平稳达到65%。

（2）氨氮的去除主要依靠自养硝化菌的代谢活动，而稳定的硝化生物膜的形成较异养好氧菌生物膜慢，因此氨氮达到稳定去除率的时间较COD到稳定去除率的时间长。挂膜成功后去除率稳定，达到60%以上。因此，建议以氨氮去除率作为判断生物膜成熟与否的标准。

［1］张林生.水的深度处理与回用技术［M］.北京：化学工业出版社，2004.

［2］郑俊，吴浩汀.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用［M］.北京：化学工业出版社，2005.

［3］傅金祥，许海良，赵玉华,等.曝气生物滤池在污水回用中的挂膜启动试验研究［J］.工业水处理，2007，27(3)：38～40.

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［5］肖文胜，徐文国，杨桔才.UBAF处理炼油厂含油废水［J］.工业水处理，2005，25(3)：66～68.

［6］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.

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Research on the Start-up Performance of the Biological Aerated Filter for Treating Acrylic Water

BIAN Ji-liang,ZHANG Hong-lin,LI Chang-bo and MA Hui-qiang
(Liaoning Shihua University,Fushun 113001,China)

A bench scale experimental BAF was established,with which acrylic waste water was treated.The start-up law of BAF in treating the waste water containing acrylic was studied.Ceramsite was used as the filter in BAF.Under the conditions of the flow of 25L/h,aeration rate of 40L/h,the removal rate of COD and ammonia was tested every day.The results demonstrated that the removal rate of COD was about 65%after 15 days;and the removal rate of ammonia was about 60%after 18 days.The result of the optical bio-microscope observation showed that the ecosystem with many kinds of different microbes and distinct biological phase distribution was formed in the BAF.Therefore,the course of biofilm formation and the degree of biological nitrification could be estimated by the change of remova1 rate of ammonia and COD during the course of the natural start-up of the BAF.

Biological aerated filter;removal rate;start-up;film formation

X 743.123

A

1001-0017（2011）06-0046-03

2011-03-01

卞吉良（1985-），男，辽宁沈阳人，在读硕士研究生，研究方向为环境工程水污染控制。