隨著工業(yè)的高速發(fā)展，水資源的需求量越來越大，而水資源日益匱乏。因此將城市污水廠二級(jí)出水作為循環(huán)冷卻水的水源是一種比較可行的辦法。但二級(jí)出水水質(zhì)不符合循環(huán)冷卻水對(duì)CODCr、氨氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素的要求，營(yíng)養(yǎng)元素過多將引起細(xì)菌的滋生，產(chǎn)生黏泥，尤其是氨氮含量高時(shí)，硝化菌的繁殖將消耗堿度，造成pH值下降，嚴(yán)重危害循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的安全運(yùn)行。美國(guó)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)給水的水質(zhì)基準(zhǔn)建議NH3-N限值為1.0mg/L，因此，必須將二級(jí)出水經(jīng)深度處理后再應(yīng)用于循環(huán)冷卻水。

傳統(tǒng)的再生水回用工藝通常為在二級(jí)生物處理的基礎(chǔ)上采用混凝沉淀過濾工藝[2]，該工藝比較成熟， 但是工藝水質(zhì)出水水質(zhì)不穩(wěn)定，且對(duì)氨氮的去除率很低。曝氣生物濾池(BAF)由于基建投資小、處理效果高、占地面積小、脫氮效果顯著，同時(shí)可去除CODCr、磷等其他營(yíng)養(yǎng)元素而被廣泛作為中水回用技術(shù)[3]。筆者以曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝對(duì)城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)行深度處理，以實(shí)現(xiàn)污水的回用。

1 試驗(yàn)條件

1.1 試驗(yàn)裝置及流程

試驗(yàn)裝置圖如圖1所示。所有罐體都由鋼板焊制而成，原水由加壓泵送至曝氣生物濾池，濾層厚度為4m，填料為生物陶粒，粒徑為3mm~5mm。試驗(yàn)采用的曝氣生物濾池為上流式，即下部進(jìn)水，上部出水。BAF出水加藥（所有加藥設(shè)備都為計(jì)量泵）混凝后流到澄清池沉淀，同時(shí)往澄清池中加石灰。澄清池出水加酸后由重力流到濾池過濾出水。

1.2原水水質(zhì)

本試驗(yàn)在某污水處理廠進(jìn)行，試驗(yàn)用水取自污水廠二級(jí)出水，其各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示。

表 1 原水水質(zhì)

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1生物膜的培養(yǎng)與馴化
生物濾池的啟動(dòng)一般來說有3種方法：直接以正常的工作濾速啟動(dòng)；直接通入要處理的水逐步提高濾速啟動(dòng)；用活性污泥接種后循環(huán)曝氣一定時(shí)間后再通入要處理的污水。本試驗(yàn)采用直接通入要處理的水逐步提高濾速啟動(dòng)，考慮到進(jìn)水為污水廠二級(jí)出水，污染物濃度低，生化可降解性差。所以在啟動(dòng)初期往其中添加了一部分甲醇作為其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來源。

生物膜培養(yǎng)初期，先小水量進(jìn)水，曝氣生物濾池進(jìn)水量為1m3/h，曝氣量為2m3/h，以調(diào)節(jié)溶解氧>3mg/L為標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行一個(gè)月內(nèi)，濾速?gòu)?m3/h逐步提升到5m3/h，通過觀察反沖時(shí)帶出的污泥對(duì)濾池中的生物相進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)其中菌膠團(tuán)細(xì)菌是生物膜的主體，邊緣有絲狀菌、藻類生長(zhǎng)，并有大量原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，如草履蟲、鞭毛蟲、滴蟲、輪蟲、線蟲等（見圖2）。生物濾池中存在種群豐富、結(jié)構(gòu)完整、功能穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，生物膜馴化階段基本完成。
 
2.2工藝參數(shù)的確定

根據(jù)再生回用水水質(zhì)的要求，以及污水廠二級(jí)出水水質(zhì)的具體情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝，該工藝設(shè)計(jì)進(jìn)水量為5m3/h。

通過靜態(tài)燒杯試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，最終確定混凝劑、助凝劑分別采用聚合硫酸鐵（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）。運(yùn)行工藝參數(shù)如表2所示。

表 2 試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)

2.3對(duì)有機(jī)物（CODCr）的去除

該組合工藝對(duì)CODCr具有較好的去除效果，CODCr平均去除率達(dá)49.9%，處理后水中的CODCr穩(wěn)定在30mg/L以下。這主要有兩個(gè)方面作用的結(jié)果：一方面是附著在陶粒表面的生物膜對(duì)有機(jī)污染物吸附后，通過異養(yǎng)菌的生物代謝去降可溶性的CODCr，另一方面為不可生物降解的CODCr以及曝氣生物濾池帶出來的生物膜可通過后續(xù)澄清池沉淀、過濾等工藝去除。

2.4對(duì)NH3-N的去除

傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀工藝對(duì)二級(jí)出水中NH3-N的去除率僅為10%~20%。因此試驗(yàn)考慮用曝氣生物濾池來降解NH3-N。
 
NH3-N平均進(jìn)水濃度為12.6mg/L，出水濃度為0.41mg/L，平均去除率為96.2%，完全滿足循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求。研究中發(fā)現(xiàn)溶解氧是影響硝化反應(yīng)的重要因素，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的高低直接影響著硝化反應(yīng)的速率和硝化菌的增殖。研究表明：曝氣生物濾池內(nèi)溶解氧一般控制3mg/L，也即是氣水比為3左右，出水NH3-N均小于1 .0mg/L。

2.5對(duì)SS、TP的去除效果

試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝對(duì)SS具有良好的去除效果，出水SS都在5以下。主要是因?yàn)樵疄槎?jí)出水，進(jìn)水中含有的SS就比較低，而曝氣生物濾池顆粒填料對(duì)懸浮物的捕捉能力強(qiáng)，而且填料表面的生物膜對(duì)懸浮物有很強(qiáng)的吸附作用，同時(shí)化學(xué)沉淀過濾也為懸浮物的穩(wěn)定去除提供了有利的保障。試驗(yàn)中采用聚合硫酸鐵（PFS）、石灰來去除有機(jī)物、TP、總硬度和其他懸浮物，結(jié)果表明：當(dāng)PFS投加量為30 mg/L ，石灰投加量為150~240 mg/L時(shí)，沉淀物質(zhì)的量最大，除磷率可達(dá)90%以上，出水TP都小于0.5mg/L。出水總硬度(CaCO3)小于110mg/L。

2.6沖擊負(fù)荷試驗(yàn)
 
以進(jìn)水量為5m3/h；氣水比為3∶1為正常態(tài)，把進(jìn)水量逐步的從5 m3/h提高到10m3/h，其中每?jī)商焯岣? m3/h，同時(shí)也相應(yīng)的提高曝氣量，滿足氣水比為3∶1。圖4為進(jìn)水沖擊負(fù)荷對(duì)NH3-N去除效果的影響。由圖4可知：進(jìn)水沖擊負(fù)荷對(duì)出水的NH3-N值基本無影響，說明曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)。在中水回用中，若以去除水中NH3-N為主要目標(biāo)，水力負(fù)荷還可以進(jìn)一步增大或使反應(yīng)器填料高度進(jìn)一步降低，這樣就能進(jìn)一步降低投資成本。

3 結(jié)論

（1）采用曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝對(duì)城市污水處理廠二級(jí)出水進(jìn)行深度處理，當(dāng)PFS投加量為30 mg/L ，石灰投加量為150~240 mg/L時(shí)，沉淀物質(zhì)的量最大，該組合工藝對(duì)CODCr、NH3-N具有較好的去除效果，CODCr平均去除率達(dá)49.9%，處理后水中的CODCr穩(wěn)定在30mg/L以下；平均NH3-N出水濃度為0.41mg/L，平均去除率為96.2%；工藝對(duì)其它指標(biāo)也具有良好的去除效果，出水SS都在5 mg/L以下，除磷率可達(dá)90%以上，出水TP都小于0.5 mg/L。出水總硬度(CaCO3)小于110mg/L。

（2）曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)。在中水回用中，若以去除水中NH3-N為主要目標(biāo)，水力負(fù)荷還可以進(jìn)一步增大或使反應(yīng)器填料高度進(jìn)一步降低。
 
參考文獻(xiàn)：

[1]PolancoFF，MendezE，AuruenaM，etal.Spaial distribution of heterotrophs and nitriers in a submerged biofiter for nitrificartion[J].Wat.Res.，2000，(10).

[2]邵青.水處理及循環(huán)再利用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004.362-363.ShaoQing.Water disposaland reuse technology[M].Beijing:Chemical IndustryPress，2004.362-363

[3] 張杰，曹相生，孟雪征.曝氣生物濾池的研究進(jìn)展[J].中國(guó)給水排水，2002，18(8):26-29.ZhangJie，CaoXiangsheng，MengXuezheng.Progress of biological aeration filter
[J].China Water and Wastewater，2002，18(8):26-29.

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