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導(dǎo)讀:：因此要更好地發(fā)揮生物濾池的生物處理功能,。考察了濾池的啟動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行穩(wěn)定后的除污效果,。啟動(dòng)期間控制反沖洗周期在6～7d,。

關(guān)鍵詞：生物濾池，啟動(dòng),，污泥碳化濾料,，反沖洗周期

生物膜法是利用生物膜內(nèi)附著生長(zhǎng)的微生物的生物氧化作用來(lái)凈化水質(zhì)，因此要更好地發(fā)揮生物濾池的生物處理功能,，必須在濾料表面形成穩(wěn)定的生物膜,。濾料是生物濾池的核心部分，它的表面結(jié)構(gòu),、物理和化學(xué)特性對(duì)生物膜的附著生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用,。本試驗(yàn)以“混凝+沉淀+生物過(guò)濾”工藝為基礎(chǔ)，采用新型的污泥碳化載體作為生物濾池濾料,，考察了濾池的啟動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行穩(wěn)定后的除污效果,。

1 試驗(yàn)裝置與方法

1.1試驗(yàn)裝置

生物濾池采用下流式，試驗(yàn)裝置如圖1所示,，生物濾柱由14cm×14cm的有機(jī)玻璃柱制成,。濾柱高為2100mm，承托層高300mm,，濾料層高度1000mm,，填料層以上過(guò)濾水頭600mm，超高200mm,。濾柱底部設(shè)有曝氣和配水裝置,。沉砂池與生物濾池之間設(shè)有旁通管道，啟動(dòng)期間為了提高進(jìn)水中的污

染物質(zhì)的負(fù)荷,，沉砂池的出水直接進(jìn)入生物濾池過(guò)濾,。

圖1 試驗(yàn)裝置圖

Fig.1Test apparatus

1.2 試驗(yàn)水質(zhì)與監(jiān)測(cè)方法

本研究以受污染的河流水為原水，試驗(yàn)期間原水主要水質(zhì)指標(biāo)如表1所示,。試驗(yàn)中各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)均根據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)中的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行,，水量及氣量的計(jì)量均采用流量計(jì),。

表1 原水主要水質(zhì)指標(biāo)

Tab.1Quality of raw water

2 掛膜啟動(dòng)過(guò)程

生物濾池的掛膜方式一般可采用自然富集培養(yǎng)掛膜和人工接種掛膜[1, 2],。有研究表明[3, 4]，自然掛膜有利于異養(yǎng)菌的生長(zhǎng),，形成的生物膜抗沖擊負(fù)荷能力比接種掛膜好,，且逐漸增加進(jìn)水流量的方法的啟動(dòng)時(shí)間明顯少于直接采用設(shè)計(jì)流量進(jìn)水的方法畢業(yè)。所以本試驗(yàn)中生物濾池的啟動(dòng)采用了逐漸增大流量的自然富集培養(yǎng)的方法,，啟動(dòng)過(guò)程設(shè)計(jì)了三個(gè)運(yùn)行工況,，如下表2所示。

表2 試驗(yàn)運(yùn)行工況

Tab.2Experimental working conditions

3 結(jié)果與分析

3.1 對(duì)CODMn的去除及分析

啟動(dòng)期間，生物濾池對(duì)CODMn的去除效果的變化趨勢(shì)如圖2所示,。

圖2 啟動(dòng)期間生物濾池對(duì)CODMn的去除效果

Fig.2 Removalof CODMn by Bio-filter during start-up period

由圖2可以看出,，啟動(dòng)初期，生物濾池對(duì)CODMn表現(xiàn)出了一定的去除率,，第2,、3天分別達(dá)到了16.93%和19.72%，運(yùn)行9天后去除率達(dá)到了30%以上,，運(yùn)行17天后去除率高達(dá)41.7%,。分析認(rèn)為，對(duì)有機(jī)物的去除在運(yùn)行初期主要憑借于濾料對(duì)部分非溶解態(tài)的有機(jī)物吸附及截留,，而生化作用對(duì)有機(jī)物的去除主要是靠異養(yǎng)型好氧菌的作用,，這些微生物世代時(shí)間大多比較短，因此生長(zhǎng)和代謝比較旺盛,，生物膜的形成和穩(wěn)定過(guò)程較快,，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，使得濾池對(duì)CODMn的去除率上升較快,。由圖2還可以看出,，當(dāng)水力負(fù)荷加大后(即由工況1調(diào)整為工況2)，生物濾池對(duì)CODMn的去除率由28.75%下降到27.98%,，繼續(xù)運(yùn)行1天后去除率上升到了29.94%;第13天將工況2調(diào)整為工況3運(yùn)行,，生物濾池對(duì)CODMn的去除率從37.3%下降到34.62%，穩(wěn)定2天后去除率達(dá)到了38.24%,。這主要是因?yàn)樯餅V池中的微生物量與有機(jī)物容積負(fù)荷是相對(duì)應(yīng)的,，容積負(fù)荷較低的穩(wěn)態(tài)條件下濾池中的微生物量相對(duì)較少，容積負(fù)荷隨著進(jìn)水量的增加而提高,，然而微生物量的增加需要一定的時(shí)間環(huán)境保護(hù),，因此濾池出水CODMn會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的增加，運(yùn)行一段時(shí)間以后,，生物量會(huì)隨著進(jìn)水流量增而增加,，此時(shí)CODMn的去除率得到了恢復(fù)和提高。

3.2 對(duì)NH4+-N及NO2—N的去除及分析

啟動(dòng)期間,，生物濾池對(duì)NH4+-N及NO2--N的去除效果的變化趨勢(shì)分別如圖3,、圖4所示。

圖3 啟動(dòng)期間生物濾池對(duì)NH4+-N的去除效果

Fig.3 Removalof NH4+-N by Bio-filter during start-up period

NH4+-N的去除依賴(lài)于硝化細(xì)菌的數(shù)量和活性,。由圖3可見(jiàn),，在啟動(dòng)初期，NH4+-N的去除率較低,，第2,、3天分別僅為4.69%和8.06%,。這是因?yàn)橄趸?xì)菌的生長(zhǎng)繁殖速度與好氧異養(yǎng)菌相比要慢的多。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),，硝化菌在濾料上逐漸富集和生長(zhǎng)繁殖,，NH4+-N的去除率逐漸得到增加，生物濾池在第 11天NH4+-N的去除率達(dá)到61.40%,，掛膜成功[5,6],。這說(shuō)明采用較低的濾速進(jìn)水延長(zhǎng)了空床接觸時(shí)間，改變運(yùn)行工況的逐漸增大流量的運(yùn)行方式有利于生長(zhǎng)緩慢,、世代周期長(zhǎng)的硝化菌的繁殖和固定,，縮短了濾池的啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)生物濾池運(yùn)行到15天后,，NH4+-N的去除率大于73.58%,，出水NH4+-N的濃度隨進(jìn)水水質(zhì)的變化較小，去除率保持相對(duì)穩(wěn)定,，最高可達(dá)79.89%,。

圖4 生物濾池出水亞硝酸鹽氮的變化曲線(xiàn)

Fig.4 NO2--Nconcentration in the effluent by Bio-filter

由圖4可以看出，在第2～11天,，出水NO2--N濃度均高于進(jìn)水濃度,，主要是因?yàn)檫\(yùn)行初期生物膜微生物的量及其活性在不斷的積累和增強(qiáng)，亞硝酸菌和硝酸菌的生長(zhǎng)速率和轉(zhuǎn)化能力沒(méi)有得到協(xié)調(diào)穩(wěn)定,，造成了亞硝酸鹽的積累[7],。隨著硝化細(xì)菌在濾料上的逐步富集生長(zhǎng)與繁殖，使得氨氮向硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化能夠順利進(jìn)行,，出水中NO2--N濃度逐漸降低,。第13天，進(jìn)出水的NO2--N濃度分別為0.2mg/L和0.14mg/L,。在生物膜成熟后,，出水NO2--N濃度基本保持穩(wěn)定。

3.3 對(duì)濁度的去除及分析

啟動(dòng)期間,，生物濾池對(duì)濁度的去除效果的變化趨勢(shì)分別如圖5所示,。

圖5 啟動(dòng)期間生物濾池對(duì)濁度的去除效果

Fig.5 Removalof turbidity by Bio-filter during start-up period

生物濾池對(duì)濁度的去除主要是由濾料的吸附截留作用和生物吸附作用共同完成的[8,9]。由圖5可以看出環(huán)境保護(hù),，在第2～6天,，生物濾池對(duì)濁度的去除率基本處于上升趨勢(shì)，這是因?yàn)閱?dòng)初期濾料之間的孔隙較大,，能很好地發(fā)揮吸附截留作用,。第7天,，濁度的去除率下降了2.36%,，這可能是因?yàn)殡S著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)濾料的吸附容量趨于飽和,，但是隨后隨著反沖洗后濾料截留能力的恢復(fù)和濾料上微生物的數(shù)量逐漸增多，第8～12天,，生物濾池對(duì)濁度的處理效果也在逐漸上升,。運(yùn)行10天后，濾池對(duì)濁度的去除率達(dá)到了81.11%格式,。第11天,，生物膜成熟后，生物吸附作用的增強(qiáng)使得生物濾池對(duì)濁度有很好的去除效果,，除濁率均高于80%,，最高可達(dá)84.11%。

3.4運(yùn)行周期

啟動(dòng)過(guò)程中,，由于進(jìn)水濁度較低,，濾料吸附截留的雜質(zhì)量相對(duì)較少;再加之進(jìn)水的有機(jī)物濃度較低，所以沒(méi)有觀(guān)察到濾床的堵塞現(xiàn)象,，因此原則上可以不進(jìn)行反沖洗,。但是運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，污泥碳化載體容易板結(jié)成塊,，從而影響出水水質(zhì),，而且定期的反沖洗有助于保持濾料表面的高生物活性[10]。因此,，啟動(dòng)期間控制反沖洗周期在6～7d,，反沖洗后生物濾池的除污能力可在3～4.5h內(nèi)得到較好的恢復(fù)。

4 結(jié)論

(1)啟動(dòng)初期,，生物濾池對(duì)CODMn的去除率主要憑借與濾料的吸附和截留,，隨著生物膜的成熟CODMn的去除率在逐步增加，第 9天CODMn的去除率達(dá)到了30%以上,，運(yùn)行17天后高達(dá)41.7%,。NH4+-N的去除在啟動(dòng)初期較低，第2,、3天分別僅為4.69%和8.06%環(huán)境保護(hù),，第15天以后去除率大于73.58%，最高可達(dá)79.89%,，且保持相對(duì)穩(wěn)定,。啟動(dòng)初期出水中NO2--N濃度高于進(jìn)水，隨著生物膜的成熟,，出水中NO2--N濃度逐漸降低,，生物膜成熟后，出水NO2--N濃度基本保持穩(wěn)定,。生物濾池對(duì)濁度的去除率均處于上升趨勢(shì),，生物膜成熟后,，對(duì)濁度的去除率均高于80%，最高可達(dá)84.11%,。

(2)硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖速度與好氧異養(yǎng)菌相比要慢的多,，因此，應(yīng)以氨氮的去除率作為判斷生物膜是否成熟的依據(jù),。濾池運(yùn)行11天后NH4+-N去除率達(dá)到60%以上,，掛膜成功。

(3)啟動(dòng)期間為了保持濾料表面的高生物活性,，反沖洗周期應(yīng)控制在6～7d,，反沖洗后生物濾池的除污能力可在3～4.5h內(nèi)得到較好的恢復(fù)。

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