生物吸附-生物膜过滤(A-BF法)法处理城市污水研究

生物吸附-生物膜过滤(A-BF法)法处理城市污水研究

污水生物处理技术虽然已取得很大发展，并且走向成熟，但人们仍在不断致力于更加高效、低耗、占地更少的新工艺的开发和研究。

70年代德国Aachen大学B.Bohnke教授提出“生物吸附－氧化法(A-B法)”工艺，使污水生物处理技术取得了重大进展。A－B法工艺高效省能的核心在A级，即由于取消了初级沉淀池和采取低氧运行，充分地利用了短世代微生物的吸附能力，大大缩短了曝气时间、降低了能耗。而B级曝气池仍需按低负荷活性污泥法设计运行［1］，而且还需要后续停留时间为2－4h的沉淀池以满足固液分离和活性

污泥回流的需要。能否在A－B法的基础上开发一种更为高效低耗的新工艺，其关键在于对B级进行有效的改造。

多年来探索快速高效的污水生物处理方法主要遵循两条途径［2］，一是发挥微生物生理特性的优异作用，如A－B法中A级就是充分发挥了短世代微生物的吸附作用以实现其快速高效率的；二是提高参与作用的微生物量，增加有机物与微生物接触的机率，如采用高污泥含量的生物膜法［3］［4］。生物膜法具有容积负荷高、处理效果好的特点，充分利用生物膜法这一特点，将生物膜工艺串联于A级之后，以取代低负荷的B级，并辅以过滤技术，形成“生物吸附一生物膜过滤法(A-BF法)”这就是我们进行A-BF法工艺研究的主要目的。

生物膜法是一种较为成熟的污水生物处理工艺，但由于这种工艺为防止堵塞要求进水中悬浮物和有机物浓度较低，因此使其在城市污水处理中的推广应用受到限制。在A－BF处理工艺中，由于BF级串

联于A级之后，当其被用于城市污水处理时，尽管原污水中悬浮物和有机物浓度较高，但由于原污水经过A级处理后，悬浮物与有机物浓度均已显著降低，从而可使进入BF级的污水满足生物膜工艺的进水浓度要求，可保证生物膜工艺段(BF级)的稳定运行，使生物膜法的优势在工艺中得以充分发挥，实现在较短时间内通过微生物对有机物的吸附、氧化作用、使污水得到净化。并借鉴法国OTV公司在《TSM》(1990年No7／8)刊物上所介绍的“采用生物碳法及活性污泥法进行低温生物处理比较试验”资料［5］，在生物膜工艺中辅以过滤技术，省去B级二次沉淀池，这样不仅缩短了处理工艺流程，降低工程投资、减少建设用地，而且可望提高固液分离效果，改善出水水质。

2 工艺概述

A-BF工艺的试验研究工作分两部分，一是小试，主要是选择滤料、探索工艺运行条件、进行可行性试验；二是中间试验，进行不同工况下的运行条件试验及处理效果试验，确定推荐设计参数。其工艺流程如图1。

根据小试结果可知，当滤速为2m／h(水力停留时间为1h)时以焦炭、膨胀页岩(陶粒)为滤料的滤池，对COD Cr、BOD5的去除率相近，分别为53％、51％和85％、86％。由此确定，焦炭和膨胀页岩(陶粒)均可作为BF级滤池之待选滤料。考虑取材方便与价格等因素，在中试中选用焦炭作为滤料。

生物吸附－生物膜过滤法(A-BF法)处理工艺由A级和BF级组成，以串联方式运行。在A-BF法的工艺研究中，A级只按A－B法研究中推荐的工艺参数运行［2］(A级曝气时间为0.5h，混合液污泥浓度2～3g／L，池内溶解氧控制在0.1～0.7mg／L，A级沉淀池水力停留时间1.7h)，A级之后的BF级属于生物膜工艺，通过在附着有生物膜的滤(填)料层间曝气充氧并结合过滤工艺，构成生物膜滤池。该池为淹没式层间曝气，下向流等滤速变水头过滤，以粒径为2～6mm的焦炭作为滤(填)料，滤料充填高度2m，在此池内可同时完成生物氧化降解有机污染物与截留脱落的生物膜和悬浮物的作用。空气从距滤料底部25～40cm处通人，一方面有利于发挥下层滤料表面生物膜的氧化降解作用，另一方面又有利于提高整个生物膜滤池的贮污能力，延长反冲周期。曝气点以下25～40cm厚的滤层起到过滤的作用，进一步截留水中悬浮物和脱落的生物膜，完成固液分离过程。由于生物膜生长、固着在比表面积较大的滤料表面上，这就使得池中容纳着大量微生物，从而在体现出容积负荷高、停留时间短的特点的同时，又能保证滤池在较低的污泥负荷下运行，为进一步氧化降解经A级处理后污水

中剩余的有机污染物提供了可靠的保障，进而获得优良处理效果，保证了出水的稳定性。

3 结果与分析

3.1 BF级生物膜滤池不同滤速下的处理效果BF级的滤速是一个重要的设计参数，其大小直接影响到BF级乃至整个A－BF处理工艺的效果。

BF级生物膜滤池在不同滤速下的处理效果(平均值)参见表1。由表1可知，随BF级滤速的提高，即水力停留时间的缩短，BF级的处理效果及A－BF工艺总的处理效果均呈下降趋势。滤速在2m／h及以下时，该工艺可保持优良的出水水质，出水COD Cr均小36mg／L；BOD5均小于8mg／L。因此，BF级滤速为2m／h时，既可保证有较佳的出水水质，又可保持较高的处理效率。故以2m／h滤速作为BF级稳定性试验的运行参数。

此外，从表1还可看出，当BF级滤速为4m／h、水力停留时间为0.5h时，该工艺的出水水质平均值：COD Cr为57.1mg／L、COD Cr为13.8mg／L、SS为15.5mg／L，仍能达到《污水综合排放标准》(GB8978－88)的一级标准。由此也可说明本工艺在推荐滤速下仍保留有较大的耐大水量冲击的余地。

3.2 BF级生物膜滤池在不同曝气量下的处理效果BF级运行时的曝气量是关系到运行费用的重要参数，是处理工艺的一项重要的技术经济指标，对考察工艺的经济合理性具有重要意义。

BF级生物膜滤池在不同气水比下的处理效果平均值列于表2。当BF级以2m／h滤速运行时，曝气量分别按气水比8∶1、6∶1控制，

从表2数据可知，提高气水比处理效果虽有所提高，但变化不大，因此推荐采用气水比为6∶1的曝气量，既可保证有良好的处理效果，且可降低能耗，节约运行费用。

3.3 BF级生物膜滤池的过滤工作周期BF级生物膜滤池属于等滤速、变水头过滤类型，其滤后水头恒定，滤前水头随过滤的进行逐渐加大。一般情况下当滤前、滤后的水头差达到1m时，一个过滤工作周期即告结束。