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摘要：本文主要针对曝气生物滤池在印染废水处理中的应用展开了研究，通过结合具体的试验，对试验的进行作了详细的介绍，并对试验结果作了阐述和系统分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：曝气生物滤池；印染废水；处理应用
所谓的曝气生物滤池，是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺，该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷的作用，在废水的处理中有着广泛的应用。印染废水一般都含有极高的污染物质，必须要进行处理后方可排放，而将曝气生物滤池应用到印染废水的处理中能大大促进污染物的处理能力，对废水的处理能有极大的帮助。
1 材料与方法
1.1 试验装置与污水样品
试验装置如图1所示。曝气生物滤池采用有机玻璃制作，上向流浸没式设计，总高度1300mm，内径50mm，鹅卵石承托层。使用粒径3～4mm的活性炭填料，填料层总高900mm。反应器底部曝气。储水箱的污水经泵抽入反应器底部，在滤池内自下而上流动。
图1 试验装置示意
试验所用污水来自污水处理厂二池，出水COD为70～100mg/L；NH3-N为5～8mg/L，B/C在0.10～0.15之间；色度70～90度，浊度5～10NTU；pH7～8。
1.2 分析测试方法
1.2.1 常规指标测定方法。NH3-N：纳氏试剂分光光度法测定。COD：重铬酸钾法测定。色度：采用APHA（铂钴色度）法，使用哈希便携式光度计DR890测定。pH采用PB-10型号pH计测定。
1.2.2 微生物指标的分析方法。微生物量的测定：生物膜用超声波剥落后采用可挥发灰分法（MLVSS）测定微生物量，结果用mg/g表示，即单位干重填料上的微生物量。
微生物比耗氧速率：采用溶氧仪测定，单位用mgO2/（g（MLVSS）·h）表示，即单位重量微生物的耗氧速率，可以用来表征微生物活性。
2 结果与分析
2.1 气水比对曝气生物滤池运行效果的影响
试验稳定运行阶段保持水力负荷0.35m3/（m2·h），通过调节气体流量计改变气水比的大小分别为2：1、3：1、4：1、5：1、6：1、7：1，每改变一次气水体积比，稳定运行5d，结果如图2所示。由图2可知，运行期间，气水比从2：1逐步上升到7：1，这期间内出水污染物浓度都有明显降低，气水比在2：1时，出水口DO质量浓度在1.8mg/L以下，过低的DO抑制了好氧微生物的活性，此时COD去除率为29%，出水COD稳定在53～70mg/L；NH3-N去除率为50%，出水NH3-N稳定在2.69～2.95mg/L；色度去除率为65%，出水色度为28～36度。
图2 不同气水比下COD去除率
当气水比为4：1时，出水口DO浓度上升到5.7mg/L。此时COD去除率上升至55%，出水COD为37～46mg/L；NH3-N去除率为91%，出水NH3-N为0.38～0.70mg/L；色度去除率为75%，出水色度在17～21度，达到了较好的处理效果。这一气水比取值要低于文献报道。
气水比再提高后，污染物去除率出现下降的趋势，表明过量曝气无法让污染物去除效果进一步提高。以上数据表明，反应器对于有机污染物的去除需要保证一定量DO，但由于进水中污染物浓度较低，过高的气水比无疑是一种浪费。主要原因是气水比过大造成较大的水力剪切力，造成部分溶解氧的溢出，同时填料表面生物膜遭受较大程度的扰动，影响生物膜活性，导致出水水质的下降。综合来看最佳气水比为4：1。
2.2 水力负荷对于曝气生物滤池运行效果的影响
该阶段采用气水比4：1，水力负荷分别在0.15、0.20、0.26、0.35、0.45、0.55m3/（m·h）条件下运行，每改变一次水力负荷稳定运行5d，结果如图3所示。
图3 水力负荷对COD去除效果的影响
由图3可知，水力负荷从0.15m3/（m2·h）增大到0.55m3/（m2·h）期间，COD平均去除率从65%分别下降为62%、57%、53%、46%、22%；色度的去除率从81%分别下降为80%、78%、76%、71%、57%；NH3-N去除率从93%分别下降为91%、90%、90%、86%、86%、80%。由此可见，水力负荷对COD的影响较大，色度次之，NH3-N影响最小。
在水力负荷0.15～0.35m3/（m2·h）范围内污染物去除率均较为稳定，但当水力负荷继续增高后，去除率明显下降。分析原因认为，在水力负荷相对较低的情况下，污染物沿着水流方向不断被氧化降解，到达填料层上部后，由于底物浓度不足，限制了反应速率。随着水力负荷的提高，单位时间内进入滤池的污染物量增加，滤池下部降解的有机物要比低负荷时增加，但总去除率降低，于是更多的污染物进入滤池上部，使得部分有机物在此处得到降解，使滤池总去除效果变化不大，当水力负荷进一步增大，上层填料上微生物来不及降解时，去除率便显著下降。
印染废水二沉池出水中COD为70～100mg/L，色度70～90度，NH3-N5～8mg/L。由于过低的水力负荷会造成基建成本的增加，综合考虑将水力负荷定为0.35m3/（m2·h），此时水力停留时间为1.73h，出水COD为37～46mg/L，色度为15～20度，NH3-N为0.45～0.72mg/L，满足GB/T18920－2002城市杂用水水质要求。
2.3 曝气生物滤池沿程降解特征
如图4所示，滤池对COD的去除率随着填料层高度的增加而增大，进水口30cm厚填料层内COD的去除率为40%，反应器对于废水总COD去除率约为55%，表明废水中大部分COD都在0～30cm填料层内得到去除。之后随着填料层的升高，COD去除率逐渐提高，但是单位高度填料层COD去除率却在逐渐递减。
图4 COD去除率与填料高度关系
由图5可知，NH3-N在60cm填料层高度以下无去除效果，在30～60cm这段填料层之间，NH3-N浓度还略有增高。
图5 NH3-N去除和填料层高度的关系
2.4 曝气生物滤池沿程生物量分布
曝气生物滤池通过填料作为微生物的载体，对废水中有机物进行生物降解，因此了解填料上微生物的含量对于了解滤池去除机理具有重要意义。滤池稳定运行90d后，在距滤柱底部0、30、60、90cm高度取样口取样，采用可挥发灰分法测定填料表面的微生物含量，结果如图6所示。由图6可以看出，生物量沿着水流方向逐渐减小，进水口附近生物量为67mg/g，出水口附近生物量为14mg/g，进水口附近生物量要明显高于出水口附近。表明生物量和滤料层高度关系密切，在滤柱底部由于底物相对丰富，造成微生物大量增殖，随着沿程底物浓度的下降，微生物量也逐渐减小。
图6 滤池填料高度与
生物量的关系
2.5 曝气生物滤池沿程微生物比耗氧速率（SOUR）变化
一般认为，微生物活性会随着底物浓度沿程递减而降低，即滤池底部微生物活性最高，出水口附近微生物活性最低，但由图7可以看出，微生物活性呈现先增高后降低再增高的趋势，最大值出现在30cm填料高度附近，最小值出现在60cm填料高度附近，即0～30cm、60～90cm这两段填料内微生物活性递增。这与杨波等使用ttc－脱氢酶法测得的单位生物量活性曲线极为相似。朱小彪等认为进水口附近填料和微生物截留了大量悬浮惰性物质使得营养基质的扩散受到了影响；虽然此处微生物能够大量生长，但是增殖速度受到了限制。而在30cm填料高度附近，底物浓度与传质条件均较为适宜，因此生物活性在这里达到最大。国外学者Peter和Daniel通过观察填料表面生物膜发现，填料生物膜过厚导致生物膜内部微生物由于传质阻力较大，代谢活力要低于生物膜表面微生物，这就导致出现了生物膜较薄、生物活性较高的现象。国内学者邱立平等也得出了类似的结论。但笔者认为，这能够解释0～30cm填料高度处微生物活性增加的现象，但还无法解释30～90cm填料高度处微生物活性先降低后增加的现象。由上述NH3-N沿程降解特征可以看出，60cm填料高度以上为NH3-N去除区域，故笔者认为底物浓度的降低导致30～60cm填料高度区域异养菌活性下降，60cm填料高度以上硝化细菌等自养微生物开始活跃，导致60～90cm填料高度区域微生物活性显著增加。
图7 不同填料高度微生物SOUR
此外，测定微生物SOUR时直接采用滤池进水，其基质浓度要高于对应高度填料层水中实际基质浓度。微生物活性的本质是细胞内各种酶促反应的反映，而酶数量的多少反映了微生物活性的高低。微生物细胞内的酶分为组成酶和诱导酶两种，其细胞内大部分酶为后者。微生物可灵活依据底物的多少通过某种反馈机制来实现对诱导酶数量的调节。因此试验测得的滤池内生物膜SOUR值实际上是该高度微生物所能达到的活性的最大值，而通常情况下，该处微生物活性要低于这个值，且滤层高度越高，数值越低。这也是滤池具有一定抗冲击负荷能力的根本原因之一。
3 小结
综上所述，曝气生物污染池作为一种新的除污工艺，在印染废水的排放处理中有着极大的帮助。本文就曝气生物滤池在印染废水处理中的应用进行了研究，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
参考文献：
[1]陆洪宇、马文成、张梁、陈志强.曝气生物滤池深度处理混合印染废水[J].环境工程学报.2013（07）.
[2]徐绮坤、汪晓军.曝气生物滤池在印染废水处理中的应用[J].环境科学与技术.2010（06）.
论文作者:陈欢贺
论文发表刊物:《基层建设》2015年12期
论文发表时间:2016/11/17
标签：滤池论文; 填料论文; 微生物论文; 生物论文; 水力论文; 活性论文; 高度论文; 《基层建设》2015年12期论文;