生物载体火山岩滤料BAF工艺应用研究

生物载体火山岩滤料BAF工艺应用研究

丛启飞

丛启飞

身份证号码：32062319861119XXXX广东广州510000

摘要：滤料作为微生物的载体，有着极其重要的作用，对于生物接触氧化法工艺的的运行效果和能耗都有着十分重要的影响和意义。采用火山岩滤料作为生物载体的前置反硝化BAF工艺处理生活污水，经中试及广州某泵站一体化生活污水处理设施运行结果表明，火山岩滤料是较好的生物载体，该工艺能稳定的保持良好的污水处理效果。

关键词：生物载体；火山岩滤料；BAF；前置反硝化

曝气生物滤池（BAF）是90年代初兴起的污水处理新工艺，已在欧美和日本等发达国家广为流行。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用,其特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，其容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用省。BAF属第三代生物膜反应器，在废水生物膜法处理工艺中,反应器中填充的填料是其核心部分。填料是生物膜赖以栖息的场所,是生物膜的载体,影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态及空间结构,同时兼有截留悬浮物质的作用。因此,载体填料是曝气生物滤池的关键,直接影响着曝气生物滤池的效能。同时,载体填料的费用在曝气生物滤池处理系统的基建费用中又占较大比重,所以填料关系到系统的合理性。随着技术工艺的发展，生物填料从主要使用碎石、卵石、炉渣、和焦炭等小比表面积和低空隙率的实心填料，发展到如今使用高强度、轻质、比表面积大、空隙率高的填料大大提高了生物膜法的处理效率。

1、火山岩滤料优势及特点

a.化学特点

火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。

b.水力学特点

对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少，同样能达到预期过滤目标。比表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程。由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。

图表：火山岩生物滤料各项物理性能测试平均参数

2、火山岩滤料应用

作为BAF的生物载体，滤料的选择关系到生物滤池能否高效运行和甚至成功运行的关键。就火山岩滤料和陶粒滤料而言，在我们设计的工程中都有采用，就其比较，通过目前已经运行的十余座污水处理厂的综合情况来看，以火山岩滤料为好，其优点主要表现在抗板结能力和孔隙率大两个方面。

广州某泵站生活污水使用预处理+BAF处理工艺，火山岩滤料火山岩滤料基本无板结现象产生，是由于其孔隙率大，比重轻、同样的粒径分布滤料颗粒之间重量差异小，冲洗时相对均匀，板结的可能性也就大大降低。

火山岩孔隙率大不但可以减轻其比重，还可以使其固定更多的生物量，提高单位滤料有机负荷。

火山岩内部贯通性的孔隙发达，滤料内部更容易形成厌(缺)氧环境，具有同步脱氮效果。

火山岩内部贯通性的孔隙发达，滤料内部富集的生物量大，冲洗时这部分生物更容易保留下来，使冲洗后的滤料可保持较强的生物活性，可有效解决冲洗后BOD降解效果差、SS容易穿透的问题，使得处理系统整体出水效果更佳。

3、技术特点及优势

通过试验比选，粒径为3-6mm、4-8mm的无尖粒状火山岩载体滤料，密度、孔隙分布合理，有利于溶解氧、有机物的交换，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀；表面粗糙，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落。火山岩天然蜂窝多孔，材质轻、微孔发达、比表面积大，具有菌胶团最佳的生长环境，截污能力。密度适中，反冲洗时容易悬浮且不跑料，可以节能降耗。经第三方检测证明，该粒径为4-6mm的火山岩载体比表面积21.045×104cm2/g，孔隙率55.8%，盐酸可溶率0.89%，耐生物分解性和耐生物毒性强，使用寿命10年以上。经中试验证，使用该火山岩生物载体的生物滤池运行管理方便，COD、氨氮、总氮去除性能优越，出水水质稳定。

广州某泵站生活污水处理系统采用预处理+BAF工艺，此系统稳定运行时，氨氮、总氮、C0D、总磷处理效果如图所示。氨氮去除率为88.78%，出水在5mg/L以下；总氮去除率为57.14%，出水在15mg/L以下；COD去除率为81.43%，出水在50mg/L以下；在没有加药的情况下，总磷去除率为42.72%，除总磷外，全部达到一级A排放标准。系统具有良好的去除效果，其主要原因是BAF工艺属于生物膜法，COD被滤料上附着的大量微生物降解，氨氮则被硝化细菌氧化成亚硝态氮和硝态氮，最后通过反硝化转化为氮气而被去除。同时，良好的去除效果也说明了系统内异样型微生物和硝化菌微生物生长良好。系统能够较好的去除总氮的主要原因是在前置反硝化曝气生物滤池内氨氮、硝态氮和亚硝态氮在滤池不同区域进行着硝化和反硝化作用。其中，硝化作用需要好氧环境，主要在好氧滤池内进行；反硝化作用需要厌氧的环境，主要在厌氧滤池内进行。硝化作用能够产生的硝态氮和亚硝态氮通过系统回流进入到厌氧滤池内，完成反硝化过程，最终将氮转化成氮气排除系统。

结语：通过对火山岩滤料前置反硝化BAF曝气生物滤池处理生活污水的中试及广州某泵站生活污水处理工程可知，火山岩滤料是较好的生物载体，滤料本身有较大的比表面积，吸附过滤能力较好，微生物可大量在其表面附着生长，该工艺具有良好的污水处理效果，可用于生活污水的处理。

水处理技术的水平决定着在污水处理工程中能否做到绿色环保、节能降耗，实现污水处理的低耗能、低排量、低损耗、高效率的可持续性发展。污水处理的最重要的环节便是水处理技术。在污水处理过程中，需要采用怎样的工艺流程和方法；处理设备的处理范围、能力、所需的能源性质以及能源利用率等问题都是根据水处理技术来决定的。能否使污水处理实现绿色环保可持续，避免处理过程中的二次污染，关键在于水处理技术的水平。

参考文献：

[1]张文艺;翟建平;郑俊;王健;李琴.曝气生物滤池污水处理工艺与设计[J]．环境工程,2006,24(1):9～13

[2]左艳兵,杨春平,曾光明,余关龙,吴昊.曝气生物滤池效能关键影响因素研究进展[J]．化工环保,2008,28(1):37～40

[3]郑俊，吴浩汀编著.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用.化学工业出版社，2005年1月

[4]史雪延，前置反硝化生物滤池处理生活污水效能及微生物研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2010