后置石英砂滤池强化UBAF生物过滤效果的试验研究

李秀芳，吴建堃

（1.徐州工业职业技术学院化工学院，江苏徐州221140；2.徐州规划设计院市政所，江苏徐州221100）

化工设备

后置石英砂滤池强化UBAF生物过滤效果的试验研究

李秀芳1，吴建堃2

（1.徐州工业职业技术学院化工学院，江苏徐州221140；2.徐州规划设计院市政所，江苏徐州221100）

因气水同向流，在升流式曝气生物滤池（UBAF）运行中，滤料表面脱落的生物膜易随出水流出，影响出水水质。利用后置石英砂滤池的截滤能力，可有效截留UBAF出水中夹带的细小悬浮物和微型生物，提升出水水质。试验表明，后置石英砂滤池可使UBAF工艺对污水中COD、NH3-N、SS、色度等污染指标的去除率均有提高。

石英砂滤池；升流式曝气生物滤池（UBAF）；去除率

曝气生物滤池（Biological Aerated Filter）是近年来发展起来的一种新型水处理工艺，该工艺集生物降解、泥水分离、生物过滤、定期反冲洗等多种处理过程于一体，具有占地少、投资省、管理简单、抗冲击负荷能力强[1]等优点。在升流式曝气生物滤池（UBAF）中，污水自下而上流过滤料层，与设置于池底的曝气系统产生的微气泡同为上向流。气水同向流可使UBAF布气、布水均匀,滤池内不会出现负水头及沟流现象[2]；而且截留在底部的SS可在气泡的上升过程中被带入滤池中上部，加大填料的纳污率，延长了运行周期[3]。但在实践中也发现，由于气泡的沸腾作用引起强烈的紊动，填料表面的生物膜容易从UBAF的出水端流出，导致出水悬浮物相对较高，影响了出水水质的达标。为克服UBAF的这一不足，试验工艺在UBAF后续接石英砂快滤池，截留出水中的细小悬浮物，强化UBAF的处理效果。

1 实验部分

1.1 装置及流程

实验采用上向流曝气生物滤池串联砂滤池的处理工艺。两个滤池均为高1500mm，直径DN100mm的有机玻璃管制作，生物滤池填料选用粒径3～6mm的生物陶粒滤料，砂滤池填料选用粒径1～2mm石英砂。工艺流程见图1。

图1 实验工艺流程简图Fig.1 Flow chart of experimental process

1.2 实验条件和方法

实验中将BAF和砂滤池串联使用。污水自下而上流经曝气生物滤池，在有氧条件下脱除水中的有机物和NH3-N，BAF出水下向流入砂滤池，以去除因BAF升流式运行产生的脱落生物膜等污染物，提升出水水质。

水质测定方法依据《水和废水检测分析方法》进行。其中：氨氮采用纳氏试剂分光光度法；COD采用重铬酸钾法测定色度采用稀释倍数法；浊度采用分光光度法；SS采用103～105℃烘干的总不可过滤残渣；pH值：玻璃电极法。

2 结果与讨论

上向流曝气生物滤池运行过程中，脱落生物膜会随出水一起排出，试验中肉眼可见在曝气生物滤池反应器的出水区有少量悬浮状生物膜，这一现象在每个运行周期即将结束，滤池需要反冲洗时尤为突出。为确保出水水质，在上向流曝气生物滤池后串联石英砂滤池，其主要目的是为了截留曝气生物滤池出水中携带的少量生物膜。

2.1 砂滤对有机物去除率的影响

图2是实试验运行过程中曝气生物滤池出水与经过砂滤池过滤后出水中有机物去除率的逐日变化（图中生物去除率代表曝气生物滤池对COD的去除率，总去除率则是砂滤后对COD的去除率，图3～6与此相同）：

图2 曝气生物滤池出水和砂滤池出水COD去除率的比较Fig.2 COD romoval effects after UBAF or sang filter

由图2可明显看出，曝气生物滤池出水经过砂滤池再次过滤后，CODCr浓度进一步降低，有机物的去除率有所提高。说明要得到优质出水时，在上向流曝气生物滤池后附加砂滤池工艺是十分必要的。

2.2 砂滤对NH3-N去除率的影响

图3是试验运行过程中曝气生物滤池出水与经过砂滤池过滤后出水中有机物去除率的逐日变化：

图3 曝气生物滤池出水和砂滤池出水NH3-N去除率的比较Fig.3 NH4-N romoval effects after UBAF or sang filter

从图2中看到，经过砂滤池后，NH3-N去除率并没有象CODCr的去除率那样继续上升，而是在个别点出现了下降，这种情况出现在试验装置运行大约半个月后，当时连续测了数天，砂滤池的NH3-N浓度一直是出水高于进水，在寻找原因时，发现砂滤池反应器内壁及上部滤料层出现大量绿色藻类，而且砂滤池出水明显带有鱼腥味且颜色发绿。初步推断NH3-N浓度升高可能与这些藻类有关，为验证推断，将砂滤池彻底清洗并更换石英砂滤料后用报纸包裹起来，避开阳光照射，NH3-N浓度果然不再升高。

在系统运行了近两个月后，砂滤池出水NH3-N浓度增加的情况又偶有发生。综合各方面原因，发现NH3-N浓度升高多发生在曝气生物滤池气水比较小或进水COD浓度较低的情况下。说明石英砂滤池进水有机物含量相对较低和缺氧环境影响了自养型硝化菌的生长，从而制约了砂滤池的脱N效果[4]。由此说明，为保证出水水质，曝气生物滤池出水中的溶解氧浓度应不仅满足该反应器内生物氧化和NH3-N硝化的要求，还应保证后续砂滤池内存留一定量的DO。

2.3 砂滤对SS去除率的影响

石英砂滤池的主要去除对象是曝气生物滤池出水中的少量脱落生物膜，因此可以推测砂滤对出水SS的去除率会有较大影响。图4给出了试验过程中所测得的生物去除率与总去除率：

图4 曝气生物滤池出水和砂滤池出水SS去除率的比较Fig.4 SS romoval effects after UBAF or sang filter

由图4可知，曝气生物滤池出水经过砂滤池过滤后，SS去除率明显提高。在曝气生物滤池出水中因为含有部分脱落生物膜的缘故，SS浓度可高达8.38 mg·L-1，平均去除率为70%，而经过砂滤池处理后出水SS仅为0.3mg·L-1，平均去除率可达到98.9%。SS去除率的显著提高也可以作为图2中COD去除率升高的原因。进一步证明，在上向流曝气生物滤池工艺后附加石英砂滤池的重要性。

2.4 砂滤对浊度和色度去除率的影响

如上所述，砂滤池可去除曝气生物滤池出水中的部分悬浮物，因而对浊度和色度的总去除率也有一定影响，图5、6是试验所测得的浊度和色度去除率：

图5曝气生物滤池出水和砂滤池出水浊度的比较Fig.5 Turbidity romoval effects after UBAF or sang filter

图5 中，曝气生物滤池对浊度平均去除率为57.8%，经过砂滤后浊度去除率上升为86.6%;出水平均浊度由9.26NUT降到3.5NUT，说明砂滤池可以进一步提高上向流曝气生物滤池出水水质。

图6 曝气生物滤池出水和砂滤池出水色度的比较Fig.6 chrominance romoval effects after UBAF or sang filter

图6 中，色度平均去除率从55.4%提高到86.4%，出水平均色度由35度降低至10度，系统最终出水满足生活杂用水水质要求。同时也表明上向流曝气生物滤池在去除污水浊度和色度方面表现一般，必须附加砂滤池才可保证出水水质。

3 结论及建议

上向流曝气生物滤池（UBAF）采用气、水平行上向流态，使气、水分布更加均匀，防止了气泡在滤料中的凝结。在上向流曝气生物滤池的出水端，由于气泡的沸腾作用引起强烈的紊动，导致出水悬浮物相对于下向流滤池稍高。在UBAF后续接石英砂滤池后能有效防止细小悬浮物随出水排出，而且后置石英砂滤池能通过滤砂强大的过滤作用对UBAF出水的微型生物进行截滤[5]，在大幅提高SS去除率的同时也使得有机污染物的去除率有较大提高，系统最终出水的色度和浊度有了明显改善。

［1］邱珊.曝气生物滤池处理城市生活污水的特性研究及工艺改良究［D］：哈尔滨工业大学博士学位论文,2010,（6）.

［2］郑俊，吴浩汀，程寒飞.曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例［M］.北京：化学工业出版社，2002.26-38.

［3］张智,阳春,邓晓莉，等.复合变速生物滤池深度处理城市污水研究［J］.中国给水排水，2000，16（1）：5-8

［4］李方，杨波，田晴，等.滤层高度对升流式曝气生物滤池硝化性能的影响［J］.水处理技术，2008，34（10）:46-49.

［5］邵志昌，陆少鸣，廖伟，等.针对03--BAC工艺生物泄露问题后置砂滤池级配研究［J］.水处理技术，2008，38（3）:111-117.

Experimental study on biological filtration effects of UBAF with rear-set quartz sand filter

LI Xiu-fang1，WU Jian-kun2
（1.Chemical Engineering Institute Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221100，China;2.Xuzhou Municipal Institute of Urban Planning,Xuzhou&Design Institute,Xuzhou 221100,China）

Beacuse of the same direction of water and gas,biological membrane shed from the surface of filtration material will flow out easily when the up flow biological aerated filter（UBAF）is running.Then the quality of water can be affected.After addding a quartz sand filter,small suspended solids can be effectively hold back.Experiments show that the post of quartz sand filter can make the UBAF impove the removal rates of COD,ammonia nitrogen wastewater,SS,chrominance and turbidity.

quartz sand filter；upflow biological aerated filter（UBAF）；removal efficiency

1002-1124（2014）03-0047-03

2014-01-06

李秀芳（1973-），女，陕西人，西安建筑科技大学硕士研究生，副教授，主要研究方向：水净化技术。

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