劉建廣，張春陽(yáng)
（山東建筑工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250014）

　　摘　要：采用下向流重質(zhì)填料生物曝氣濾池對(duì)某卷煙廠生產(chǎn)廢水處理進(jìn)行了中試研究。在COD_Cr容積負(fù)荷小于4.0kg/（m³·d）、BOD₅容積負(fù)荷小于1.8kg/w.山的條件下，水的COD_Cr由800 mg/L降至40 mg/L，基本能達(dá)到生活雜用水水質(zhì)的要求。
　　關(guān)鍵詞：卷煙廠廢水；生物曝氣；濾池；污水處理；生物膜法
　　中圖分類號(hào)：X795
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009-2455（2002）02-0037-03

Test and Research Of Aeration Biological Filter on the Wastewater from Cigarette Production
LIU Jian-guang, ZHANG Chun-yang
( Shandong College of Civil Engineering, Jinan 2500l4, China)

　　Abstract: Pilot scale downgrade now aeration biological filter with fillings whose density is heavier than water density was tested to treat wastewater from cigarette production. Under the condition of volume load of COD_Cr＜ 4.0kg/(m³. d) and that of BOD₅＜1.8 kg/ (m³.d), COD_Cr of the water was reduced to 40 mg/L from 800mg/L. The treated water can be roughly reused for some domestic purposes.
　　KeyWords: cigarette wastewater; biological aeration; filter; wastewater treatment; biological film method

　　生物曝氣濾池是國(guó)外80年代發(fā)展起來(lái)的好氧生物處理工藝，與常規(guī)生物接觸氧化法的不同之處是采用了粒徑較小的粒狀填料，同時(shí)具有生物降解5過(guò)濾、除碳、硝化與脫氮功能。本文采用下向流重質(zhì)填料生物曝氣濾池對(duì)卷煙廠的廢水處理進(jìn)行了中試。

1 試驗(yàn)水質(zhì)

　　該廠污水主要來(lái)源于車間生產(chǎn)廢水（清洗煙葉工段、清洗卷煙設(shè)備等）、冷卻水、鍋爐沖灰水、沖洗廢水、車間生活污水，還含有一定量的香精及添加 劑，其水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 原水水質(zhì) 項(xiàng)目 COD_Cr/(mg.L^-1) 色度/倍 pH BOD₅/(mg.L^-1) SS/(mg.L^-1) 數(shù)據(jù) 800 200 5-7 350 200

　　從表1中看出，w（BOD₅）：w（COD_Cr）＞4，廢水的可生化性較好，適宜用生化法處理。處理后出水達(dá)到 COD_Cr＜50mg/L、SS＜10mg/L滿足回用要求。試驗(yàn)在該廠的污水處理場(chǎng)進(jìn)行，生物曝氣濾池進(jìn)水取自現(xiàn)有初沉池出水，由于沉淀效果較差，出水中SS較高。

2 試驗(yàn)流程及主要設(shè)備

　　試驗(yàn)設(shè)備尺寸為1.4m×1.4m×4m，由鋼板焊制，填料選用多孔性焦炭，所選焦炭具有表面粗糙、孔隙率高、強(qiáng)度較高的特點(diǎn)，具有一定的吸附性、易掛膜、填料粒徑為3－4mm，填料層厚度為2m， 采用下向流（逆向流）運(yùn)行方式，反沖洗水回流至原集水井。生物曝氣濾池見(jiàn)圖1，采用穿孔管曝氣，風(fēng)機(jī)為SSR-50三葉羅茨風(fēng)機(jī)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 生物馴化
　　接種污泥取自某啤酒廠污水站好氧污泥，加入50L濃度為6000mg/L的好氧污泥并加入50L糞便水。進(jìn)水流量為14.4m³/d、水溫度15～20℃，曝氣量控制在氣水比為10：1左右，出水PH＝6～7、SS＜10mg/L，色度在 2～4倍。反沖洗采用氣、水同時(shí)反沖，水沖強(qiáng)度為3～5L/（m².s），氣沖強(qiáng)度為6L/（m².s），反沖洗時(shí)間取10min。經(jīng)兩周時(shí)間的馴化，生物膜基本成熟，對(duì)污泥鏡檢發(fā)現(xiàn)，污泥中有大量鐘蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)等。
3.2　正常運(yùn)行
　　在進(jìn)水負(fù)荷為2.6～3.5kg［COD_Crl/（m³.d）的條件下，出水SS在5mg/L左右，COD_Cr小于40mg/L，COD_Cr的去除率平均達(dá)95％，出水COD_Cr及SS基本達(dá)到了雜用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。COD_Cr試驗(yàn)穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)圖3。

3.3 試驗(yàn)現(xiàn)象
　　①試驗(yàn)觀察到設(shè)備的填料層上部為懸浮活性污泥區(qū)，由于填料層的截留作用，在整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)活性污泥不會(huì)流失，而且由于曝氣的沖刷攪動(dòng)作用，上層填料較松動(dòng)，生物膜脫落、更新快，生物活性高，脫落的生物膜一部分隨水流向下層移動(dòng)，并被截留，另一部分膜則因攪動(dòng)而進(jìn)人懸浮區(qū)，成為活性污泥。由于此區(qū)接觸較高濃度的污水，有機(jī)負(fù)荷高，活性污泥生長(zhǎng)快。在水流經(jīng)填料層的過(guò)程中，污水濃度逐漸降低，屬于較嚴(yán)格的推流式，該設(shè)備在不同高度生長(zhǎng)有各自占優(yōu)的微生物，可以看成是活性污泥法與多級(jí)生物膜法的串聯(lián)工藝，這是出水水質(zhì)好的主要原因。對(duì)頂層濾料上的生物膜進(jìn)行鏡檢，發(fā)現(xiàn)大量高密度堆積的蓋纖蟲(chóng)，數(shù)量之多在活性污泥中是不多見(jiàn)的，而且生物膜強(qiáng)度高，用玻璃棒很難將其攪碎。
　　②在進(jìn)水COD_Cr負(fù)荷超過(guò)4.5kg/（m³.d）（相應(yīng)BOD5負(fù)荷為2.0kg/（m³.d））時(shí)，出水COD_Cr濃度明顯上升，COD_Cr去除率開(kāi)始下降，但是COD_Cr去除負(fù)荷隨進(jìn)水負(fù)荷的增加而增大，當(dāng)負(fù)荷降低后COD_Cr去除率很快恢復(fù)。說(shuō)明生物曝氣濾池具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力與運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　③本試驗(yàn)具有較短的啟動(dòng)期，約20d，與所用填料的表面粗造度及培養(yǎng)方式有關(guān)。本試驗(yàn)采用了焦粒作填料，表面有大量肉眼可見(jiàn)的微小孔隙，因此具有很大的比表面積及吸附性，從而容易掛膜。其吸附性從啟動(dòng)初期的出水水質(zhì)可以得到證明：在進(jìn)水的最初兩天，出水COD_Cr及SS非常低，但以后的幾天出水COD_Cr開(kāi)始上升，第十天開(kāi)始逐漸下降。最初幾天COD_Cr的去除現(xiàn)象完全是填料吸附作用的結(jié)果。另外，采取投加接種污泥及糞便水的方法對(duì)掛膜也是有利的。水力（有機(jī)物）負(fù)荷對(duì)掛膜也有影響。而采用表面光滑的合成填料處理生活污水，其培養(yǎng)期為30d[１]
　　④出水中溶解氧含量高，可達(dá)3.5mg/L。在生物曝氣濾池中，由于采用小粒徑顆粒填料，顆粒堆積于池中，顆粒間空隙很小，而且在池中沒(méi)有垂直貫通整個(gè)填料層高度的空隙。以直徑為3 mm的假想球狀填料為例，顆粒間的空隙尺寸為0.46mm左右，一般微孔曝氣器擴(kuò)散出的氣泡直徑在1mm以上，中氣泡擴(kuò)散裝置釋放的氣泡直徑在5 mm以上，這樣氣泡在上升過(guò)程中與顆粒不斷碰撞，并不斷受到顆粒的切割，空氣與生物膜直接接觸，大大增加了氧的轉(zhuǎn)移效率。

4 問(wèn)題討論

　　通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物曝氣濾池在設(shè)計(jì)運(yùn)行中應(yīng)注意以下問(wèn)題。
4.1 曝氣的均勻性
　　在生物曝氣濾池中，沿垂直方向水流基本上是推流式，若曝氣不均勻，則會(huì)形成某一小區(qū)域在整個(gè)高度上的缺氧或厭氧，造成所謂“溝流”，影響出水水質(zhì)。
4.2 反沖洗強(qiáng)度
　　生物曝氣濾池的反沖洗強(qiáng)度要小。生物曝氣濾池以清堵為主要目的，主要沖洗顆粒空隙內(nèi)截留的污物及脫落部分生物膜，對(duì)濾料表面不能沖洗干凈，應(yīng)保持一定的生物膜量，以備下一運(yùn)行周期作為種污泥，保證周期初時(shí)運(yùn)行時(shí)段保持一定的污泥濃度。另外，因生物曝氣濾池內(nèi)沿填料高度生長(zhǎng)有各自占優(yōu)的微生物，特別是下層生物膜中以硝化菌為主，若沖洗強(qiáng)度過(guò)高則會(huì)造成亂層及生物膜脫落過(guò)量，將影響下一周期的運(yùn)行效果。氣洗強(qiáng)度不宜超過(guò)10 L/（m².s）。
4.3 反沖洗周期
　　與填料粒徑、有機(jī)物負(fù)荷及進(jìn)水SS有關(guān)。對(duì)SS及BOD較高的污水，應(yīng)采用粒徑為3－5mm的填料，低濃度污水可以用粒徑為 1－2mm填料，否則，濾池堵塞太頻繁，不利于操作運(yùn)行。在本試驗(yàn)的啟動(dòng)階段，反沖洗間隔時(shí)間較長(zhǎng)，從開(kāi)始運(yùn)行到第一次反沖洗間隔達(dá)7d，隨著生物膜的逐漸形成，反沖洗間隔時(shí)間縮短，穩(wěn)定運(yùn)行后，正常反沖洗間隔時(shí)間為1d。在試驗(yàn)過(guò)程中曾發(fā)生過(guò)因生物曝氣濾池進(jìn)水SS突然過(guò)高（沉淀池出水帶泥嚴(yán)重）而造成濾池在半天內(nèi)堵塞的情況，因此，生物曝氣濾池進(jìn)水的SS的要低。
　　隨生物膜的增厚，一方面空隙減小，阻力增大，另一方面納污量減小，反沖洗時(shí)間間隔逐漸縮短，此時(shí)可以進(jìn)行一次較高強(qiáng)度沖洗，沖洗強(qiáng)度為常規(guī)沖洗強(qiáng)度的1.5～2倍。由于填料密度稍大于水，在反沖洗過(guò)程中，部分填料較輕會(huì)隨反沖洗水流失，因此，最好對(duì)填料進(jìn)行篩選及設(shè)置阻隔網(wǎng)，以免填料進(jìn)人排水槽造成流失。

參考文獻(xiàn)：

　　[1]Allant Tmann. Perfomance of floating and sunken media biological aerated filters under unsteady state conditions[J]. Water Res,33(4):1108-1113.

　　作者簡(jiǎn)介：劉建廣（1964－），男，山東濟(jì)南人，副教授，山東建筑工程學(xué)院環(huán)境工程系。