曝氣生物濾池作為污水處理廠中的主要處理區,具有有機負荷高、占地面積小、投資小、處理效率高和出水水質好等優點。BAF的濾料是影響其處理效果的關鍵因素之一,也是影響水處理成本的主要因素之一。在BAF?中應用比較廣泛的是陶粒濾料,具有生物附著性強、掛膜性能良好、水流流態好、反沖洗容易進行和截污能力強等優點。天然沸石具有較大的孔隙率和比表面積,因而具有較大的微生物附著表面,特別是Zeolite對NH3-N有較強的選擇性離子交換能力,在沸石表面有生物膜時仍具有交換NH3-N的能力,故以沸石為濾料的BAF具有較強的抗NH3-N?沖擊負荷能力。研究者進行專門的試驗,采用天然沸石和粘土陶粒這2種濾料應用于BAF,考察其對污水廠二級出水深度處理的能力,以回用電廠作冷卻水為目的,并對這2種濾濾料在處理能力、工藝運行和工程經濟等方面進行比較,從而對以后的工程試驗進行有益的探索。

試驗進水為城市污水二級生物處理出水,其水質的主要特點是 COD 偏低, NH3-N 含量比較高,可生化性差。

因進水有機物少,可生化性差,故采用接種掛膜法。將活性污泥導入濾柱,并加入營養液悶曝?4 d,然后掛膜培養。當NH3-N?去除率穩定時認為啟動結束,進入穩定運行階段。根據回用水水質標準,確定試驗的主要去除目標是COD和NH3-N。

濾料表面的粗糙程度對微生物附著影響很大,為了更好地觀察這2種濾料的表面狀況,用掃描電鏡分別在25倍和5000倍條件下觀察沸石顆粒和粘土陶粒這2種濾料。

沸石顆粒表面非常粗糙,布滿了很多凹陷的小孔穴,直徑在 1~30 μm。一般來說,球菌個體大小在 0.5~2 μm,桿菌一般長 1~5μm、寬 0.5~1 μm,因此沸石表面這許許多多的孔穴非常適合細菌附著,并且增加了沸石的比表面積,可提高附著的微生物量,有利于提高 NH3-N 的去除率。 從圖 2 可以看到,粘土陶粒表面非常粗糙,密密麻麻的分布有很多孔洞。但是這些孔洞大小不均,有的孔洞非常小,有的孔洞甚至直徑達到200 μm 以上。細菌的生長主要依賴直徑比較大的孔洞,微孔過多對細菌的生長作用不大,這些大小不均的孔洞非常有利于微生物附著在上面生長。

在開始掛膜初期,沸石表面硝化生物膜還沒有長成,沸石對?NH3-N?的高去除率主要是由離子交換吸附作用造成的。按照前期所作的靜態試驗,根據沸石的交換容量估算,大概?12 d?左右濾柱的沸石交換能力達到飽和。但是到第20天開始NH3-N的含量突然上升,其中的原因一方面是污水廠曾經停產斷水2d;另一方面,沸石表面逐漸所生長的生物膜對NH3-N也有一定的去除作用,但是在沸石沒有達到吸附飽和之前,對NH3-N?的主要去除作用還是由沸石的離子交換吸附來完成的。隨著啟動掛膜的進行,濾料表面硝化菌逐漸生長,硝化作用逐漸增強,出水NH3-N?含量則逐漸下降,這時硝化菌可以利用從沸石表面被交換下來的?NH3-N,當硝化菌的生物量穩定之后,出水NH3-N也就達到穩定,掛膜基本完成。

而對于陶粒來說,污水廠二級出水可生化性比較差,有機物含量低??梢钥闯?,啟動開始,BAF對COD的去除率就不是很高,整個過程平均COD去除率為11.67%,去除效果依賴于進水?COD?的變化,但其出水的?COD?呈現持續下降的趨勢。

生物膜是?BAF?工藝的關鍵部分,掛膜的成功與否直接影響到?BAF?的處理效果。同時掛膜的難易程度也對BAF的應用產生一定的影響。尤其是硝化菌世代時間比較長,培養掛膜比較困難。在沸石BAF試驗中,沸石對NH3-N?有較大的交換吸附容量,因此沸石BAF啟動開始時出水NH3-N?含量就保持在一個較低的水平;啟動期間,出水NH3-N的質量濃度平均為?2.62 mg·L-1,最高為7.54 mg·L-1,所以,采用沸石作為濾料填料,在離子交換吸附和生物膜硝化的共同作用下,出水?NH3-N含量會一直保持在比較低的水平。而陶粒對?NH3-N沒有選擇性吸附能力,對?NH3-N?的去處完全是通過濾料表面所附著生長的生物膜來完成,所以在啟動掛膜過程中,初期生物膜還沒有長成,出水NH3-N含量會很高,隨著生物膜的逐漸生長,出水NH3-N含量才會逐漸降低。天然沸石在我國分布廣泛、儲量巨大、品質優良。目前粘土陶粒的價格比天然沸石的價格高,因此綜合考慮,可以選擇沸石作為BAF的濾料達到良好的處理效果與經濟效益。