龍騰銳， 龐 煜
(重慶大學 城市建設與環境工程學院， 重慶 400045)

　　摘　要：采用由新型酶促填料和素陶粒填充構成的新型復合變速生物濾池對某城市污水廠二級處理出水進行了過濾試驗。結果表明：在HRT為133～50min、濾池連續運行2～12d時產水量為72～192m³/d，對COD、濁度的去除率分別達到60.9%～73.1%和69.4%～82.8%，出水水質滿足《生活雜用水水質標準》(CJ25.1—89)，回用于廠區日常沖洗、綠化可取得良好的綜合效益。?
　　關鍵詞：城市污水；高效過濾；深度處理；酶促填料
　　中圖分類號：X703.1
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2002)08-0001-04

Use of Variable rate Hybrid Biofilter for Treatment of Secondary Effluent From Municipal Wastewater Treatment Plant
LONG Teng?rui, PANG Yu?
(School of Urban Construction and Environmental Engineering,Chongqing University ,?Chongqing 400045,China)

　　Abstract：A new type Variable-rate hybrid biofilter composed of enzyme-catalyzed packing and ceramsite was tested on the treatment of secondary effluent from municipal wastewater treatment plant.The test result showed that water yield is 72～192 m³/d and removal rate of COD and turbidity come respectively up to 60.9%～73.1% and 69.4%～82.8% at HRT of 133～50 min and continuous operation for 2～ 12 d.The effluent quality meets the Miscellaneous Domestic Water Quality Standard?(CJ 25.1-89).The treated effluent is reused for routine flushing and greeni ng in plant area with good overall benefits.?
　　Keywords: municipal wastewater; efficient filtration; advanced treatment; enzyme-catalyzed packing

1 　試驗內容

　　試驗在重慶市某城市污水處理廠進行，該廠的二級處理工藝為合建式表曝活性污泥法，無專門脫氮除磷功能，設計處理能力為2×10⁴m³/d。?
1.1 水質
　　以污水廠二級處理出水作為濾池進水，濾池過濾后出水需達到建設部頒《生活雜用水水質標準》(CJ 25.1—89)中的沖洗和綠化用水要求(標準Ⅱ)并可回用于廠區雜用(見表1)。
1.2 試驗裝置、材料及流程
　　復合變速酶促填料濾池池體由鋼板焊接，體積為3.2m×1.6m×3m，內部由一塊斜置鋼板均分為過水斷面由小至大和由大至小的兩格，每格最大過水面積為3.20m²，最小過水面 積為1.92m²，由此形成不同的濾速。二沉池來水先以上向流遞減流速通過A格，翻過隔板之后經B格下向流仍以遞減流速流出濾池(如圖1所示)。

表1 污水廠二級出水水質及生活雜用水水質標準 項 目 二沉池出水 生活雜用水 沖洗衛生間、綠化(標準Ⅱ) 洗車、清掃用水(標準Ⅰ) COD(mg/L) 45.6～101.7 50 50 濁度(NTU) 12.98～35.45 10 5 SS(mg/L) 0～10 10 5 NH₃-N(mg/L) 12.7～16.3 20 10 色度(倍) 　 30 30 嗅 略有腐臭 無不快感 無不快感

　　濾池A格內填充酶促生物填料，B格填充素陶粒。酶促生物填料系以黏土為骨料、粉煤灰作摻和料、煤粉為發泡劑并加入適量的微生物生長促進劑經高溫燒結而成。該填料表面粗糙度高，有大量微孔可作為微生物生存和繁殖的載體，所含促進劑具有激發微生物生長活性的特點，較陶粒或爐渣有更良好的掛膜特性。試驗用酶促生物填料部分物化特性見表2。

表2 新型酶促生物填料部分物化特性 有效孔面積(m²/g) 有效孔容(mL/g) 松散體積質量(g/mL) 粒徑分布/平均粒徑(mm) 促進劑含量(μg/g) 氦體積質量(g/mL) 空隙率(%) 0.1861 0.2494 0.653 4～10/6.25 25 2.487 44.65

　　附屬裝置包括：兩臺離心式清水泵(揚程為610kPa、額定流量為12.6m³/h、電機功率為5.5kW)，QYR-1000型氣壓罐一臺(套)，UYW-4型NaClO發生器(功率為9kW，產藥量為800g/h )，一座地下儲水池(100m³)。
　　因污水廠在地形上存在較大高差，二沉池出水可重力流依次經過濾池A、B兩格后進入地下儲水池。過濾工藝及回用輸送流程見圖2。

1.3 試驗過程
　　主要考察了在無供氧情況下濾池的啟動掛膜特性和對二級出水中的殘余COD、濁度、NH₃-N等的去除效果以及濾池出水滿足《生活雜用水水質標準》時所能承受的水力負荷范圍。
　　試驗于2000年4月—2000年9月進行，其中4月—5月為掛膜啟動期，5月—9月為穩定運行期。整個試驗期間污水處理廠二級出水水質基本保持正常。

2 　結果及分析

2.1 掛膜啟動
　　直接采用二沉池出水進行低有機負荷掛膜。掛膜條件：有機負荷為0.23～0.61kgCOD/(m³·d)，水溫為17～25℃。掛膜初始COD去除率≤20%，對溶解性COD(SCOD)基本無去除，NH₃-N去除處于不穩定狀態。5d后濾池對SCOD去除率有較明顯提高，20d左右達到40%以上，此時濾池對COD去除率穩定在50%以上，據此認定濾池掛膜啟動完成，已進入穩定運行階段。掛膜期間對幾種主要污染物的去除效果見圖3。?

2.2 穩定運行
　　穩定運行期考察了在不同進水流量時濾池的運行效果。
2.2.1 運行周期
　　濾池的運行周期根據水頭損失和出水水質進行控制。若周期過長則濾料中積留污泥太多，水頭損失增加，導致能耗增加，同時因失活生物膜不能及時得到更新而使出水水質變差；若周期太短則沖洗頻繁，產水量減少，增加反沖洗能耗，生物膜脫落加快，處理能力降低。各流量下濾池的運行周期見表3。?
　　由表3可知，濾池在不同流量下的運行周期較普通生物濾池長且隨流量的增大而明顯減小(從流量為3m³/d時的11～13d下降到流量為8m³/d時的1～3d)。

表3 不同流量下濾池的運行周期 流量(m³/h) 3.0 4.0 6.0 7.0 8.0 HRT(min) 133 100 67 57 50 容積負荷［m³/m³濾料.d］ 10.8 14.4 21.7 25.3 28.9 周期（d) 范圍 11-13 8-9 5-7 3-5 1-3 均值 12 9 6 4 2 注： 濾池濾料堆積體積為6.65m3。

2.2.2 對COD和SCOD的去除效果
　　試驗期間濾池進水COD、SCOD的濃度分別為45.6～101.7mg/L和25.4～75.6mg/L，在不同流量時濾池對COD、SCOD的平均去除率雖有所不同(見表4)，但出水COD均滿足《生活雜用水水質標準》。其中，進水流量為4.0m³/h時的COD、SCOD去除率最高(分別為73.1%和60.3%)，隨流量增大時COD、SCOD去除率有下降趨勢(分別從3.0m³/h時的71.5%和55.1%下降到8m³/h時的60.9%和48.6%)，但由于濾池中酶促填料上附著生長的生物膜生長態勢良好，豐富的微生物吸附降解了進水中部分溶解性有機物使得在對COD的去除中生物降解作用成為主導。盡管隨進水流量的增加COD、SCOD去除率下降，但SCOD的下降幅度顯然比COD小。
2.2.3 對SS和濁度的去除效果
　　濾池進水SS濃度非常低(10mg/L以下)，而濾池對SS的去除效果顯著，出水幾乎檢測不到SS，因此只測定濾池進、出水濁度變化(見表4)。
　　由表4可知，不同流量條件下濾池對濁度的去除率基本保持在70%以上(出水濁度＜10NTU)。隨流量增大，濾池對濁度的去除率有所下降，濁度的去除主要依靠粒狀濾料的物理截留作用和附著生物膜對懸浮物及膠體物質的吸附、絮凝和降解作用。

表4 不同流量下濾池對COD、SCOD及濁度的去除效果 流量(m³/h) 3.0 4.0 6.0 7.0 8.0 項目 COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 濁度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 濁度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 濁度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 濁度(NTU) COD
(mg/L) SCOD
(mg/L) 濁度(NTU) 進水 65.5 37.2 18.9 69.6 43.8 22.2 68.6 44.7 22.8 69.8 48.1 30.7 81.7 57.5 28.2 出水 18.8 16.7 3.27 18.7 17.4 4.10 21.2 20.8 4.62 23.7 22.8 6.98 31.8 28.7 8.65 去除率(%) 71.5 55.1 82.8 73.1 60.3 81.6 69.3 53.5 79.8 66.2 52.5 77.3 60.9 48.6 69.4 注： 表中數值均為各流量下重復運行3個或3個以上周期所測定 的數據平均值。

2.2.4 對NH₃-N及TP的去除效果
　　進水NH₃-N含量為5～20mg/L，因受進水DO的影響，濾池對NH₃-N的去除無明顯規律。一般情況下，當進水DO＞0.5mg/L時濾池對NH₃-N的去除率為11.04%～24.17%，反之則去除率為零甚至為負，但總體上能滿足出水氨氮＜20mg/L的要求。試驗期間測得進水TP為5.13～8.47mg/L(平均為6.82mg/L)，出水TP為4.37～10.85mg/L(平均為7.36mg/L)，大部分時間內出水TP值略高于進水，但《生活雜用水水質標準》對TP并未作明確要求。二級出水中的DO濃度以及碳源含量影響了生物膜中硝化菌和聚磷菌的生長，進而影響到濾池的脫氮除磷效果。
2.2.5 對色度及嗅的去除效果
　　對色度和嗅的去除未作定量測定。試驗期間進水呈黃綠色并帶有腐臭味，濾池在低流量(Q≤4m³/h)運行時對色度和嗅有較好的去除效果，此時觀察到出水感官性狀良好，清澈透明，接近無色、無異味；高流量運行(Q＞4m³/h)時進、出水顏色變化不明顯，出水略帶淡黃色，基本無異味或需要仔細辨認才能察覺。
2.2.6 影響濾池運行的因素分析
　　試驗時正值南方春末夏初季節(溫度為20～35℃)，適合生物膜內嗜(中)溫細菌生長繁殖和新陳代謝，因而溫度對試驗無顯著影響。水力負荷驟然變化而引起的沖擊負荷對過濾效果影響不大，幾次因沖洗二沉池而導致的進水COD濃度異常偏高并沒有影響濾池出水水質。pH值對試驗結果無顯著影響(進、出水pH值基本保持在6.5～7.5)。濾池進水中攜帶的DO、碳源以及營養物質含量主要受污水廠二級處理工藝的影響。
　　試驗末期對酶促填料生物膜進行了電鏡觀察，可以見到填料表面幾乎完全被生物膜所覆蓋，填料孔隙中也充滿了大量的微生物活性物質。生物膜結構密實、呈黑色絮絨狀，所含優勢菌種為球菌、桿菌、絲狀菌及菌膠團。由絲狀菌形成的網狀結構不僅起著維持生物膜的支架和保護作用，而且還提高了生物膜截留生物固體、吸附氧化有機物的性能。在某些大分子物質作用下游離態細菌被嵌入生物膜網狀結構中，進而加快了生物膜的增殖而形成了種類豐富、層次分明、結構致密的微生態體系。這種微生態體系為高負荷處理低濃度有機廢水提供了較優的生態條件。

3 經濟分析

　　① 復合變速生物濾池及其附屬設備的工程總投資為6萬元，固定資產形成率為96%。濾池自身基本不產生材料消耗和檢修維護費用。用于回用和反沖洗的動力消耗費以及消毒費約為0.6萬元/a，濾池運行費(含工程輔助費用)加固定資產回收總計約為0.9萬元/a。?
　　② 以濾池采用4m³/h的平均流量、24h連續工作7d、反沖洗耗時約2h為例進行計算，濾池反沖洗平均耗水量為3.6m³/d；濾池耗水量與產水量之比為3.6%；實際可向廠區提供綠化、沖洗水量為35186m³/a；如以當地1.75元/m³的用水單價計，則污水廠可節約自來水費約6.18萬元/a。

4 結論

　　① 采用復合變速酶促填料生物濾池對污水廠二級出水進行高效過濾回用(無需額外曝氣設備和藥劑投加)，在HRT為133～50min、連續運行2～12d時產水量為72～192m³/d，過濾后出水滿足污水廠日常綠化、沖洗用水對水質的要求。
　　② 酶促填料具有良好的掛膜特性，為高效過濾低濃度有機廢水提供了較優的生態條件。
　　③ 濾池設備投資省、見效快、效益高。過濾工藝簡單實用，運行管理簡便，可以充分利用污水廠的地形高差實現無能耗運行，特別適用于山地城市污水廠深度處理設施的建設。

參考文獻：

　　 ［1］張杰,曹開朗.城市污水深度處理與水資源可持續利用［J］.中國給水排水，2001，17(3)：2 0-21.
　　 ［2］龐煜.利用復合變速生物濾池進行污水深度處理的啟動研究［J］.重慶建筑大學學報，2 000，55(5)：49-51.
　　 ［3］龍騰銳，張勤.酶促填料與某些多孔填料掛膜特性對比試驗研究［J］.給水排水，2000 ，26(3)：22-25.?

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　　作者簡介：龍騰銳(1939-)，男，湖南新邵人，重慶大學城市建設與環境工程學院院長，教授，博士生導師，研究方向為高濃度廢水厭氧處理、高效低耗城市污水處理、城市給水排水工程規劃等。
　　電　話：(023)65120751 65126875 13018361061
　　E-mail:longtengrui@sina.com
　　收稿日期：2002-02-04