Biostyr曝气生物滤池中试研究孙漓青

明印`阴兀~一码-一一一一-解恒Biosytr⑧偏气生姗澹池巾试研究孙漓青`甘一萍2(一威立雅水系统北京代表处,北京100027魏薇“陈晓华’;2北京市城市排水集团,北京x00022)摘要为了确认iBostyr“曝气生物滤池工艺在中国的适应性,在高碑店污水处理厂进行了中试。记录和总结了2002年1月至2003年10月间的试验结果。取高碑店污水处理厂3系列初沉池出水为试验用水,试验期间水温在9一29℃。试验经历经典峭化/反峭化和同时峭化/反峭化的运行模式。以GB18918一2002为准,iBostyr`滤池出水中化学耗氧量、总悬浮固体、氛基态氮、总氮等污染物均可达到其一级B标准。关键词iBostyr⑧曝气生物滤池经典峭化/反峭化同时峭化/反峭化PilotstudyofBiostyr⑧inGaobeidianWastewaterTreatmentPlantsunLi一qingl,GanYi一pingZ,weiweiZ,ehenxiao一hual(1.VeoliaU人之ters〕巧temsBe勺ing口iffee,Beijing100027,hCina;2.BeljingMuniciaPlDarina郡GoruPOC.,Ltd.,Be红i刀9100061,hCina)Abstract:It15presentedtheproeessperformaneeresultsobtainedduringthetrialsperiodfromJanuary2002toOetober2003,whiehtookplaeeinGaobeidianWWTP,Beiiing,inordertoeonfirmtheteehnologiealfeasibilityoftheBiostyr⑧proeess.Theinfluententeringrhepilotproeesswastheplantprimaryeffluent(aftertheprimarysedimentationtank).Thetemperatureoftheeffluentinthepilotplantduringthetrialperiodwasrangedfrom9to29degreeCentigrade.TwosehemeswereeonduetedinthesequeneeoftheClassiealnitrifieation/denitrifieationandtheSimultaneouSnitrifieation/denitrifieation.ThetrialshaveshownthatalltheBiostyr脚eonfigurationspordueedaneffluenteompliantwiththerequiredeonsentsonthebasieeontrolitemsoftheClass1StandardBoftheNationaldisehargestandardofwaterpollutantsformunieipalwastewatertreatmentplant(GB18918一2002).Keywords:Biostyr@biologiealaeratedfilter:Classiealnitrifieation/denitrifieation;Simultaneousnitrifieation/denitrifieation0引言iBosyt产曝气生物滤池是一种上向流淹没式生物滤池,其滤料为密度小于水的球性颗粒并漂浮在水中。此工艺可以用于污水的二级处理,也可以用卜污水深度处理。最早的一座应用iBostyr“生物滤池技术的污水处理厂1990年建造于法国。此工艺具有运行可靠、出水水质好、抗冲击能力强和节约能耗的特点,被称为第二代BAF工艺。iBostyr⑧以单位体积生物量多,设计紧凑而著称。对于相同的处理水量,iBostyr⑨将生化反应器与滤池相结合,无需二沉池,较传统方法可以节省大量占地面积。Biosytr”生物滤池对污染物的去除主要通过两个途径:一是依靠附着在滤料上的大量微生物对污水中的溶解性有机物进行降解、硝化/反硝化,如与其他物化方法结合可同时实现除磷目的。二是由于滤池本身具有物理截留过滤的功能,所以对游离性的污染物通过物理截留来去除。它既可用于污水的二级处理和水需回用的污水深度处理,也可以用于微污染水源水处理等。自从20世纪90年代以来,许多学者t`一5〕展开14给水排水vo一31No.82005DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2005.08.006.....曰..........公户作润`确此兀归代旧幽为用〔闭.形f了对Biostyr。工艺的小试、中试,目前在世界上已有大小规模处理厂几十座,取得了宝贵的设计和维护运行经验,为iBostyr⑨工艺在中国的推广提供了有力的保证。本次中试的主要目的在于论证iBostyr⑧曝气生物滤池对市政污水的二级处理性能并为此种工艺在中国城市污水处理中的应用提供设计依据。1试验装置与测定方法1.1试验装置试验场地选址在高碑店污水处理厂区内第18号初沉池和第18号曝气池之间的过道上,包括主体反应器和可移动式实验室在内共占地约100mZ。用潜水泵将高污厂第3系列初沉池出水送入中试系统。污水首先进入一个1.5m3的缓冲水箱,由1台流量可调的螺杆泵提升进入试验装置。系统出水由滤池上方溢流至反冲洗水箱,以备反冲洗之用。反冲洗水箱设置了溢流口,多余的滤池出水排放至就近的排水井。采用穿孔管曝气。整个系统的动力设备包括:空压机、进水泵、回流泵、鼓风机和反洗泵等。试验设备及流程详见图1。曝气生物滤池为全不锈钢圆柱形构筑物。塔内水层高6.5m,滤料层高3.5m。滤池表面直径约为0.9m。中试流量为1一2m3/h。出出水水出水水出水水瞥瞥代代贾贾贾释释界界界界彝彝进进水水进水水进水水进进水水aaa硝化模式式b经典硝化///c同时石肖化///ddd后置反反反反反硝化模式式反硝化模式式硝硝化模式式混混混混混混混混混混混之之```出水水箱箱【【11111(反冲洗水箱)))器器器器器}}}}}}}}}}}____缓缓冲冲冲冲冲冲水水箱箱图1iBostyr⑨曝气生物滤池中试设备系统流程示意iBosytr@中试设备有以下4种不同的运行模式,可以适合不同的水质和处理要求,见图2。在硝化模式下,空气从滤床底部进入反应器,整个滤床处于好氧状态。出水无回流。主要以去除(C)Dcr和氧化氨氮为主。硝化模式可以和后置反硝化模式相结合实现脱氮,也可以单独作为三级处理进一步去除氨氮。在经典硝化/反硝化模式中,供气系统被安装在图2Blostyr⑨运行模式滤床的中部,因而将滤床分为上部好氧段和下部缺氧段两部分。上部主要发生硝化反应,下部为反硝化段。原水从滤池底部进入反应器,首先流经反硝化段,再流经硝化段,即为滤池出水。部分出水被内循环泵回流至进水端,为反硝化区提供硝酸盐。同时,原水中的碳源可以被反硝化菌利用进行反硝化反应。同时硝化/反硝化模式是为脱氮而开发的更为经济的处理工艺。反洗用气与工艺用气同用一套下部曝气管,整个滤池处于好氧状态。但是反应器内的溶解氧必须加以控制,创造滤料的载体表面的局部缺氧环境,为反硝化提供必要条件。出水部分回流以补充进水端的硝酸盐。后置反硝化模式可以保证iBostyr⑧出水满足更为严格的总氮浓度标准。经过脱碳和硝化的污水从下端进入反应器,在缺氧(不曝气)的环境中进行反硝化反应,除去硝酸盐。如果反硝化所需的碳源不足,需要引入部分碳源。本文主要阐述中试系统在硝化/反硝化模式下的运行结果。经典硝化/反硝化将滤池分为上下两个区域,上段好氧,下段厌氧。同时硝化/反硝化中滤池厌氧、好氧并不截然分开,通过控制曝气量来实现生物膜表面局部好氧与厌氧的环境。高负荷生物滤池以高效高负荷著称,水在主要反应器内的停留时间很短,要达到一定的除磷效果,需要物化处理工艺辅助〔“〕。1.2测定方法2台自动取样器分别从生物滤池的进出水口取样,每24h采集的水样混合后作为日平均水样。由现场工艺工程师负责对采集到的水样进行化学分析,采用快速测定仪对c0Dcr,NH3一N和N呀一N等水质指标进行检测,Bo几与55等水质给水排水vol.31No.s200515脚〔映`话俩5「..叮〔目训吸.R............曰................................解惊指标委托北京市排水集团水质化验中心进行检测。各项指标的测定方法为:Col)er,重铬酸钾法;BODS,稀释碘量法;55,过滤称重法;NH3一N,钠氏试剂比色法;N(万一N,酚二磺酸分光光度法。2结果与讨论2.1原水水质高碑店污水处理厂的上游来水属于市政污水,包括生活污水及东郊化工厂(现已部分迁出)、酒精厂等工业废水[7〕。中试工厂的进水为高碑店污水处理厂平流式初级沉淀池出水,水质情况见表1。表1iBosytr并中试厂进水水质共用同一个供气系统,可以大大降低供气管路的投资成本。滤池整体处于好氧状态,用一个比例积分微分调节阀门控制滤池内的溶解氧浓度,使在滤料表面形成局部缺氧环境,为反硝化创造条件。在同时硝化/反硝化模式中,出水部分回流,但回流比较经典硝化/反硝化低。2.4试验结果中试期间的试验结果见图3一图8。其中,图3、图5、图7表示各种污染物在出水中的浓度分布。图中纵坐标所示为累计频度百分数,表明不同出水浓度要求下系统所能达到的合格天数百分比。通过比较出水中不同污染物浓度的分布,可以对比不同运行状态下的处理效果。图4、图6和图8表示在不同的进水负荷下,iBostyr⑨生物滤池对不同污染物的去除程度。压卜-(,n000006zC4l岁ù井道月,一消蔗指指标标最低值值最高值值平均值值(((、()I)。r/mg八八160005000025000III女)I)、/nlg/I---80001800013000黔黔/m刀工工60002200011000NNNl{3N/n、g/III2]]]58884444NNN(〕、N/,g/IJJJ49991115444TTTN/mg八___9996777l999水水温/℃℃℃3000002.2菌种的驯化与培养菌种驯化期间的水温为21一23℃,在连续通入初沉池出水,并同时引入少量高碑店污水处理厂回流污泥作为菌种,16d后,出水氨氮小于1mg/L,而且出水硝酸盐氮浓度占进水氨氮浓度的90%以上,达到了完全硝化状态。2.3Biostyr一即处理效果在高碑店污水处理厂进行的iBostyr⑧中试先后完成了经典硝化/反硝化和同时硝化/反硝化工艺。2.3.1经典硝化/反硝化本模式的试验期间为2002年8月22日一2003年5月16日,历时8个多月,包括整个冬季。在最冷的季节里,系统出水稳定,低温对处理效果的负面影响非常小。由于实际进水的碳氮比与反硝化正常进行所需要的理论碳氮比相比较低,试验前期曾一度遇到脱氮效率低的问题,于是加入甲醇作为外加碳源。2.3.2同时硝化/反硝化在同时硝化/反硝化模式中,原水同样从滤池底部进入反应器,不同的是供气系统被安装在滤床的底部,而非中部。这样工艺用气可以与反冲洗用气~闷卜-经典稍化/反硝化一崛卜-同时硝化/反硝化2030405060708090告I{水eOD(丫mgL/L!LO1.0n气一图3COD〔一r处理效果频度汇总压月.经典了,!场化/反石!j化01司时子,llj化/反石l场化ǎp雀葬飞丫罗\挥尽ù妻黄ìé。。.层些祠23456COD。丫容积负荷瓜g/(m3滤料·d)On76`4气、,20图4不同c0DCI进水负荷下的去除效果2.4.Ic()Der去除效果如前所述,尽管经历了寒冷的冬季,在经典硝化/反硝化模式下,c0Dcr的去除效果十分稳定可靠。滤池出水CODc:在95%的天数里在51mg/l以厂,在90%的天数里在48mg/L以下。相比之下,同时硝化/反硝化模式下的出水C()Dcr分布略宽。出水coDcr在95%的天数里保持在70mgI/以下,在90%的天数里在62mg/L以下。数据表明经典硝化/反