运行参数对实际污水处理厂曝气生物滤池性能影响外文翻译资料

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运行参数对实际污水处理厂曝气生物滤池性能影响

Dou Nasha¹, WangLin¹, Huang Xuda²

1College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China, nasa-nasa@163.com

2 Drainage management of Qingdao, Qingdao 266071, China

摘要：采用轻质滤料的曝气生物滤池（BAF）在青岛麦岛污水处理厂进行城市污水处理。本研究旨在确定全尺寸污水处理厂曝气生物滤池（BAF）的优化运行参数，为该过程的设计和推广提供科学数据。结果表明，当进水中COD和NH₃-N分别在60~260mg/L和22~65mg/L之间时，最佳水力负荷在2.5~3.2m³/（m².h）之间，最佳气液比为5：1，进水中最佳COD负荷和NH₃-N负荷在2.2~3.3kg /（m³.d）和0.4~0.8kg /（m³.d）之间，最佳温度在15~28℃之间。

关键词-曝气生物滤池，影响因素

1.引言

随着废水法规变得越来越严格，有必要开发新的处理技术或优化现有方法。在生物过程中，曝气生物滤池（BAF）被认为是一种先进的处理技术，因为它是一种新型，灵活，有效的生物反应器。BAF最初是在欧洲开发的，然后在全世界广泛应用。作为分散式废水处理的一种有前景的技术，BAF在单一过程中去除有机物，固体和NH3-N。它可用于废水处理，废水回收工程和新开发的膜技术的预处理过程的二级和三级阶段，特别是在城市地区需要低土地的地方使用。Biostyr是法国OTV公司注册的BAF代表流程之一。

青岛麦岛污水处理厂（WWTP）整体引入Biostyr工艺，2007年4月，设计处理能力为140000米3/ d，流入废水进行调试。

作为法国引进的一种新技术，由于城市水质的差异，BAF需要在运营初期进行本地化。研究了许多不同采样点、不同规模BAF，研究BAF作为替代工艺或升级步骤的适用性。青岛城市污水处理虽然取得了阳性结果，去除了73％的颗粒物质，但碳和氨氧化的性能稳定，四级BAF在低C / N比下脱氮效果极佳。应该强调的是，几乎所有的研究都是在实验室规模上进行的，而全面研究的比较数据和观察结果仍然有限。因此，显然需要验证并将实验室研究的结果扩展到全面运营的工厂。由于从实验室研究和全面研究得出的结论之间存在差距，本文的目的是评估环境和运行条件以及废水特性可能影响全尺寸污水处理厂的BAF性能。

本研究的目的是评估水力负荷，污染负荷，气液比和温度对全尺寸污水处理厂BAF处理效率的影响，优化运行参数，为设计提供科学数据，并在中国推广这一进程。为了实现本研究的目标，在青岛麦岛污水处理厂（2008年1月至2008年12月）进行了为期一年的现场研究。

2.材料和方法

2.1主要流程描述

青岛麦岛污水处理厂位于中国山东省青岛市东部，距离2008年奥运会帆船赛场地数公里，紧邻着名的国家旅游度假区崂山。麦岛污水处理厂设计处理能力为140000m³/d，占地面积为45400 m²，命名为0.3 m²/ m³ 水。该工厂服务35平方公里区域。该项目分为两个阶段，第一阶段于1998年完成，100000m³废水经初级处理，包括粗筛，细筛和立交桥。第二阶段于2007年4月完成。

该工厂由粗筛，进水泵站，细筛，油脂和砂砾去除罐，化学增强一级处理（CEPT）罐，BAF和紫外线消毒罐组成。一般过程描述在图1中示出。

图1 麦岛污水处理厂主要工艺流程

BAF是该工厂的关键部门。BAF的结构如图2所示。设计了8个具有轻质滤料介质的上流BAF。废水通过入口管道被泵入过滤器底部，自下而上的流过过滤器被介质冲击，通过排放通道收集处理过的水，然后从过滤器顶部排出。通过布置在过滤器底部的不锈钢曝气系统将压缩空气引入过滤器。气体和水通过介质床在同一方向，阻塞过滤器有效地延长了气泡和水之间的接触时间，提高了氧气的转移效率。使用逆流方式对BAF进行反洗，以定期除去积聚的悬浮固体（SS）和过量的生物质。

图2 BAF的结构

1分配走廊 2过滤器入口管 3反冲洗闸门 4介质 5反冲洗管 6处理空气管 7好氧区 8缺氧区

9板式输送机 10废水过滤头 11处理后的蓄水和排水 12回流泵 13进水管

BAF的主要设计参数如表1所示

表1 BAF的主要设计参数

2,2废水特性

青岛麦岛污水处理厂的原水是城市污水，包括污水和少量工业废水。BAF的影响是CEPT罐预处理的影响，水质如表2所示（年平均值）。

表2 BAF进水的质量

2,3分析方法

定期取不同过滤器高度的进水口，出水口和取样口的样品，按标准方法分析COD，NH₃-N和SS的浓度（国家环境保护总局，2002）。其他参数如pH，温度和溶解氧（DO）通过探针法测定。所有样品均在稳定操作下，即反洗后静置8-20小时，并一式三份进行测量。

3.结果与讨论

在整个研究中，BAF在水力负荷条件下运行，范围从0.9到1.6米³/ m^2.h，NH₃-N负荷范围从0.18到1.00 kg / m^3.h，COD负荷范围为1.3至4.2kg/m^3.h，水温范围为12°C至28°C，DOge;5mg/ L，进水和出水中COD和NH3-N的变化趋势如图3-图6所示。

3.1 液压加载的影响

测试了水力负荷对BAF、COD和NH₃-N去除效率的影响，结果如图3所示。COD和NH₃-N的去除率随水力负荷的增加而变化，首先，随着水力负荷的增加，COD的去除率增加，然后下降，临界点为1.4m³/（m^2.h），NH₃-N去除的趋势相同。原因是当水力负荷值低于1.0时，过滤器中的营养成分不足。因此，生物膜的扩散受到影响。同时，过滤器中气水运输阻力大，容易导致过滤器内气水分布不均匀，使得过滤处理能力无法充分利用，随着水力负荷的增加，溶解氧和养分的转移能力逐渐增强，从而提高了BAF的处理效率。

图3：不同水力负荷下COD和NH₃-N的去除效率

但液压负荷并不是越大越好。从图3-a我们发现，当水力负荷大于1.3m³/（m^2.h）时，COD去除率从62.5％下降到39.1％，这种现象是因为水力负荷增加使得水力停留时间越短，废水与生物膜的接触时间相应减少，污染物的降解不充分，降低了BAF的处理效率。同时，图3-b显示当水力负荷大于1.4m³/（m^2.h）时，NH₃-N去除率从88.1％下降到81.5％，这是因为水力负荷的增加会导致水头损失增加，反洗频繁，影响硝化和反硝化效果。在该实验中，最佳水力负荷为1.0-1.3m³/（m^2.h）。

3.2 有机负荷影响

在此试验中，我们将氨浓度保持在恒定的条件下，增加了有机污染物颗粒的浓度，研究了污染负荷对BAF的COD和NH₃-N去除效率的影响。结果如图4所示。

图4：不同污染物负荷下COD和NH3-N的去除效率

数据（图4-a）表明，随着COD体积负荷的增加，NH₃-N去除率先增加后减小，同时COD去除率随COD负荷的增加逐渐增加。原因是因为大多数框架细菌作为硝化细菌和有机分解，细菌的附着物是异养细菌，当有机物浓度低于1.9 kg /（m^3.d）时，这些细菌没有足够的营养来保持生长，生物膜不能形成，在载体上未观察到生物膜，COD和氨氮的去除率分别小于40％和75％。随着COD体积负荷从1.9 kg /（m^3.d）逐渐提高到3.4 kg /（m^3.d），在适当的DO条件下（DOgt; 2mg / l），微生物可以使用更多营养素微生物可以迅速生长，使COD和NH₃-N的去除率均增加，分别超过50％和75％。在此实验条件下，当COD负荷大于3.4kg /（m^3.d）时，硝化作用加剧，而BAF对COD的去除率也出现较高的波动。因此，实验证明，有机负荷的最佳范围为1.9-3.4kg / m^3.d。

图4-b显示：当进水NH₃-N加载量在0.18-1.00kg / m^3.d之间变化时，NH₃-N加载量对COD去除率没有显着影响。同时，NH₃-N去除率与NH₃-N负载负相关：当NH₃-N负载范围在0.18-0.57kg / m^3.d时），NH₃-N去除率较高，平均去除率为88.7％；当COD体积负荷大于0.57kg / m^3.d时，NH₃-N平均去除率降至71.2％。我们的分析是：成熟生物膜中含有的硝化细菌数量相对稳定，通常在6.4~8.6times;10⁴ CUF.cm³，因此生物膜对氨氮的降解能力有限。因此过高的过滤氨负荷必然会影响氨的去除率，我们实验中NH₃-N负载的最佳范围为0.18-0.57kg / m^3.d。

3.3 气液比的影响

在该试验中，我们研究了气液比对BAF的COD和NH₃-N去除效率的影响。结果如图5所示。

图5：不同气液比下COD和NH3-N的去除效率

BAF反应器需要提供足够的氧气以确保正常的微生物氧化，带来污水中的污染物可以通过微生物降解去除。尺寸气液比直接影响过滤器中的溶解氧，对BAF的正常运行起着重要作用。试验结果（图5）表明，在1：1-5：1的范围内，COD和NH₃-N的去除率随着气液比的增加而增加。原因是：气液比率越高，膜之间的转移阻力越小，在其他条件下是非限制性的，生物膜内溶解氧的浓度越高，因此细菌的活性越高。另一方面，较高的气液比可以提供更强的冲刷能力，这有利于老化生物膜的脱落和更新。因此，相对高的气液比对于确保BAF处理效率是至关重要的。但是，气液比不是越大越好，实验数据表明，当气液比高于5：1时，COD和NH3-N的去除率相反降低。当气液比从5：1增加到7：1时，COD和NH₃-N的去除率分别从73.7％，80.8％降至60.9％，73.5％。原因是过高的气液比导致介质表面的冲洗作用更强，使得微生物膜过度脱落和数量减少活性微生物减少，从而影响了处理效率。在实验条件下，最佳气液比为5：1，COD和NH3-N的平均去除率分别达到71.8％和77.9％。

3.4 温度的影响

在该试验中，BAF在液压载荷的条件下操作，范围为0.9至1.6m³/m^2.h，NH₃-N载荷范围为0.18至1.00kg/m^3.h，COD负荷范围为1.3至4.2 kg / m^3.h，DOge;5mg/ L.我们研究了温度对BAF的COD和NH₃-N去除效率的影响。结果如图6所示。

图6：不同温度下COD和NH3-N的去除效率

图6-a显示了不同温度条件下的COD去除率，我们可以看到，当水温在15-28℃之间变化时，COD去除率随温度变化不显着，范围为50.0％~68.2％，相对较低稳定。当水温低于15℃时，COD去除率降至50％以下。原因是：温度下降在一定程度上影响了微生物单位代谢率，但BAF中存在微生物数量，因此过滤器可以均衡个体代谢率下降引起的有机物去除能力下降。

图6-b显示了不同温度条件下NH₃-N的去除率，我们可以看出，当水温在12-28℃之间变化时，曝气生物滤池对氨氮的去除率在44.8％-88.4％之间变化。当温度从15℃降至12℃时，过滤器的氨氮去除率明显下降，从58.9％变为34.8％，表明温度的下降显着抑制了硝化细菌的生物活性。在实验条件下，当水温高于16℃时，NH₃-N的去除率随温度的变化不明显。

4.结论

研究了水力负荷，有机负荷

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