（环境科学专业论文）baf处理缫丝废水的回用研究.pdf

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0 6m 3 ( m 2 h ) ，t h e b a f 处理缫丝废水的同用研究 r e a c t o rr e m o v eo r g a n i cm a t t e re f f i c i e n c yw i l ln o tb ea f f e c t e d ，t h eh y d r a u l i c 1 0 a d i n gf r o m0 15m 3 ( m 2 h ) r o s et oo 2 3m 3 ( m 2 h ) ，t h er e m o v a l a m m o n i u m n i t r o g e nr a t ec h a n g e ss m a l l e r ，t h i sr e a c h e sac o n c l u s i o nt h a ti nt h e s c o p eo f t h eh y d r a u l i cl o a d i n gt h ea m m o n i u m n k r o g e nr e m o v a lr a t ea r es t a b l e ， b u tw h e nt h eh y d r a u l i cl o a d i n gf r o m0 1 5m 3 ( m 2 h ) r o s et o0 6m ( m 2 h ) ，t h ea v e r a g ea m m o n i u m n i t r o g e nr e m o v a l r a t ed r o p e d2 4 7p e r c e n t a g e p o i n t s ，i t sm a k eo u tt h a th r t t ot h en i t r i f i c a t i o nr e a c t o rc a p a c i t yi si m p a c t f o rt h eu pf l o wb a f ，w h e nt h em e d i ah e i g h ti s2 m ，t h eb e s tm e d i ah e i g h tf o r t h er e m o v a lo fm o s tc o d ，m o s ta m m o n i u m n i t r o g e na n dm o s ts s i sa t 4 0 6 0 c m ，8 0 9 0 c ma n d3 0 c mf r o mb o t t o mr e s p e c t i v e l y t h er e s u l t so fas e tp r o c e s sl a b s c a l e t r e a tf il a t u r ew a s t e w a t e rb a f e x p e r i m e n ts h o w s ：t h er e m o v a le f f i c i e n to ft h ep o l l u t a n t si sb e s tw h e nt h e b e s ta c i d i f i c a t i o nh r ti s2 0 h ，t h eb a fa e r a t i o nt i m ei s8 h ，h y d r a u l i cl o a d i n g i s0 2 3m 3 ( m 2 h ) ，t h er a t i oo f g a st ol i q u i di s3 ：1 t h ec o l o rr e m o v a lr a t ei s 9 5 5 。s st o t a lr e m o v a lr a t ei s8 9 1 ，c o dt o t a lr e m o v a lr a t ei s8 5 2 ，t h e t o t a la m m o n i u m n i t r o g e nr e m o v a lr a t ei s7 8 8 ，b o d 5t o t a lr e m o v a lr a t ei s 8 2 9p e r c e n t ，a n dc o r r e s p o n d i n gc o n c e n u a t i o no fe f f l u e n ti sc o l o r15d e g r e e s ， s s 2 5 m g l ，c o d 3 5 m g l ，a m m o n i u m n i t r o g e n 7 5m g l ，b o d 5 8 6 m g l ， c a nb ea c h i e v e d ( g b t 18 9 2 0 2 0 0 2 ) t h er e q u e s to fr e u s e k e yw o r d s ：b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r f i l a t u r ew a s t e w a t e r s e w a g er e u s e t h er a t i oo f g a st ol i q u i d h y d r a u l i cl o a d i n g t h em e d i ah e i g h t 4 山东农业人学硕1 ：学位论文 1 前言 1 1 缫丝行业的发展及废水产生环节和特点 我国是丝绸的发源地，是世界最大的生丝生产国，也是国际茧丝绸交 易中心和定价中心。生丝是我国传统的出口商品之一，被誉为“软黄金”， 在国民经济、尤其是国际贸易中占有重要地位。目前，我国生丝产量占世 界总产的7 5 以上，出口量占国际贸易量的8 0 以上，是我国特有的在国 际上占据垄断性资源的产品，是我国大力发展的产业。 缫丝业的主产品为生丝，副产品为长吐、汰头及蚕蛹等。制丝生产过 程所产生的废水中的污染物主要来源于这两个生产过程，具体为煮茧过程 所溶解的丝胶，以及缫丝、复摇过程中蚕丝从蚕茧上剥离过程中脱落和溶 解的丝胶，混合后c o d = 1 5 0 2 5 0m g l ；b o d 5 = 6 0 1 0 0m g l ；p h = 6 5 - - 8 5 ，缫丝生产用水的9 0 左右消耗在这两个过程中。 缫丝业在我国主要分布在华东和西南地区，因各地水资源多寡不同， 区域内缫丝厂生产用水也不相同，贫水地区吨丝生产耗水在8 0 0 m 3 左右， 富水地区则在1 5 0 0 m 3 左右，有的超过2 0 0 0 m 3 ，平均耗水在1 2 0 0 m 3 左右。 缫丝副产品为长吐、汰头和蚕蛹，缫丝副产品生产废水产生于蛹衬与 蛹体的分离过程，水中污染物主要为丝胶、粗蛋白和破碎的蛹体，副产品 生产耗水量较少，不到缫丝生产用水的1 0 ，一般占5 左右，但污染程 度高，其污染物浓度为c o d - 7 0 0 0 - - 1 0 0 0 0m g l ；b o d 5 = 3 5 0 0 - - 4 0 0 0 m g l ；s s = 3 0 0 0 - - - , 5 0 0 0r a g l ；p h - - 1 0 1 1 5 ，是缫丝生产业重点水污染 源。国内绝大多数缫丝厂的制丝生产与副产品处理，在同一厂区内进行( 但 也有部分企业将副产品的生产外包) 。现有企业中，目前建有污水处理设 施，对两种污水都处理的企业不足半数，且处理效果各地不尽相同。而多 数企业只对副产品生产污水进行处理( 缫丝工业水污染物排放标准编制说 明，2 0 0 8 ) 。 近几年来，制丝业在推行减负增效的企业改造中，以自动缫丝机为主 的高效率生产设备迅速得以普及。伴随生产方式的进步，制丝业的生产用 b a f 处理缫丝_ 【； f 水的i 口j 用研究 水量不但没有减少，反而大幅增加，废水的结构也发生了变化( 见图1 ) ， 其中缫丝废水占总废水量的8 5 以上，但其污染物浓度不大，而副产品生 产废水量虽不大，但其污染物浓度却特别高( 见表1 ) ( 周建勇，2 0 0 2 ) 。 原料茧一选剥一煮茧一缫丝( 一缫丝废水) 一复整一成品 j 厂丝 ll 煮茧绂水蛹衬收集一制滞头一腐化一清洗一滞头 lli 滞又废水腐化废水 图1制丝生产及污水排放流程 f i g u r e1 f i l a t u r ep r o d u c t i o na n dw a s t e w a t e rd r a i n a g ef l o w 表l制丝废水的浓度及排放量 t a b l elt h ec o n s i s t e n c ea n de m i s s i o n so ff i l a t u r ew a s t e w a t e r 注：排放量以生产i t 臼j 丝汁 该废水的污染特点为( 徐明仙，2 0 0 1 ) ： ( 1 ) 缫丝废水外观为淡茶色，较混浊，生产过程中水量稳定，有机 物浓度无规律变化，温度和p h 值变化不大，废水中主要含有丝胶、丝素 等高分子蛋白有机物，蛋白中已发现1 8 种氨基酸，主要成份有乙氨酸、 丙氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸等。缫丝废水水量较大，污染物浓度较 低，其中立缫工艺产生的废水污染物浓度相对较高，自动缫工艺废水水质 接近达标水平，但不能完全达标排放( 胡广平，1 9 9 8 ) ，均需进行相应处 理后方可达标； ( 2 ) 煮茧废水水量较缫丝废水量较小，但绝对量较大，且废水中有 机物浓度较高，必须经过相应的处理( 彭兴建，1 9 9 8 ) ； ( 3 ) 缫丝后的剩余副产品蛹衬，加入纯碱水煮后，再经离心机分离 成茧蛹和汰头，废茧处理废水( 汰头废水) 水量较小，但有机物浓度很高， 6 山东农业人学硕1 ：学位论文 是污染较为严重的废水( 秦清，2 0 0 1 ) 。 1 2 缫丝废水的常用处理技术 制丝污水的治理始于2 0 世纪8 0 年代中期，为实现企业升级达标，各 地建造了一些滞头废水治理设施，当时的设施投资少、规模小，实际运行 效果好的并不多。随着政府和社会各界对环保工作的同益重视，新世纪伊 始，制丝业被环保部门列为限期整治的重点行业之一，各地又纷纷兴建治 污设施，其投资和规模较以前已大为提高，治理技术也大有进步。由于自 动缫丝环节产生的废水的污染物浓度低，多数丝厂这部分废水以前直接排 放，只重点将煮茧、滞头、腐化的超标废水进行集中治理( 李乃炜，2 0 0 6 ) ， 但是现在外排水执行山东省“南水北调”沿线水污染物综合排放标准 ( 山东省地方标准d b 3 7 5 9 9 - - 2 0 0 6 ) ，直接排放会超标，已达不到直接外排 要求，因此迫切需要治理。 1 2 1 生化、物化结合处理 利用微生物进行降解，结合沉淀或气浮等物化手段进行水污分离，是 高浓度有机污染废水治理的通用技术( 朱白海，1 9 9 2 ) ，也常用于制丝污 水治理( 范顺高，1 9 9 9 ) ，生化、物化处理系统的组合形式有多种多样， 最典型的工艺路线是：废水- - - a n 药沉淀池一组合生化池一二沉池( 或气浮 池) 一清水排放( f 只亚峰，2 0 0 1 ) 。 这类治理设施结构紧凑，运行稳定，便于管理和监控，但基建、设备 投资大，运行电耗、药耗高，实际处理成本高。另外，治理过程中产生大 量污泥，处置不便，极易造成二次污染。以某厂为例，拥有自动缫丝机6 组( 2 4 0 0 绪) ，管道送茧，白厂丝产量5 1 6 k g d ，缫丝废水7 2 0 t d ，煮茧废 水8 6 t d ，滞头废水1 2 t d ，腐化废水6 t d 。1 9 9 9 年投资8 7 力元建成滞头 污水治理设施一套，处理工艺路线采用( 范瑾初，1 9 9 2 ) ：污水一格栅一 厌氧一好氧一气浮一排放，处理能力9 6 t d ，实际污水处理成本1 1 元t 。 b a f 处理缫丝废水的p i 用研究 1 2 2 生物氧化塘处理 对于大水量、低浓度超标废水，如对立缫缫丝废水而言，生化、物化 治理方式难以适用。根据制丝企业往往地处乡村或城郊结合部的地理条 件，采用生物氧化塘处理，治理效果则比较好。将高浓度废水经预处理后， 与低浓度废水一起排入大面积的增氧池塘，污染物经细菌、藻类、水生动 植物的快速消解，自然降解，实现水质达标。生物氧化塘( 国家环境保护 局，1 9 9 2 ) 处理十分符合生态治理的理念，能适合制丝废水水量大的特点， 将所有废水进行集中处理，且实际治理成本不高，缺点是占地面积大，受 气温、气象等自然因素制约多，治理效果容易起伏，不便于监控( 俞文彦， 2 0 0 5 ) 。以某厂为例，拥有自动缫丝机6 组( 人工送茧) ，立缫缫丝机2 组 ( 8 0 0 绪) ，白厂丝产量6 0 3 k g d ，缫丝废水8 2 0 t d ，煮茧废水1 1 0 t d ，滞头 废水1 6 6 d ，腐化废水1 0 t d 。1 9 9 9 年投资1 2 0 万元建成处理能力为1 5 0 0 t d 的综合污水治理设施一套，其处理工艺路线是：滞头、腐化的高浓度废水 经预沉淀池一组合生化池一再沉淀池预处理之后，与缫丝、煮茧等其他污 水一起排入6 4 0 0 m 2 生物氧化塘，平均驻留1 3 d 后排放，实际污水处理成 本1 6 3 元t 。 一 1 2 3 高效生化处理 厌氧技术降解高浓度有机污水效率非常高，并且能消耗污泥，高效生 化处理就是以厌氧消解为中心工艺，联合好氧活性污泥方法，针对制丝污 染物中有机营养成分多、易降解的特性，将其彻底分解成甲烷、氨、二氧 化碳和水，并通过生物硝化、反硝化作用和集中曝气过程，实现水质脱氮。 其基本处理路线是( c a p d e v i l l eb ，1 9 9 0 ) ：废水一内循式厌氧池一序批式 活性污泥氧化池一清水排放；这种治理设施具有结构简单、投资和占地少、 运行成本低、管理方便、无污泥排放的优点，目前较受治理单位欢迎( 姜 国斌，2 0 0 7 ) 。以某厂为例，拥有自动缫丝机5 组( 人工送茧) ，白厂丝产 量4 8 0 k g d ，缫丝废水6 0 0 t d ，煮茧废水5 5 t d ，滞头废水1 2 t d ，腐化废水 l o t d 。2 0 0 1 年投资3 3 万元建成煮茧、滞头、腐化等超标污水治理设施一 山东农业大学硕士学位论文 套，处理能力8 0 t d ，采用高效生化处理技术( l i uy ，1 9 9 7 ) ，实际污水治 理成本1 2 5 元t 。 以上三种治理工艺的主要优、缺点比较见表2 。 表2 不同治理工艺的主要特点比较 t a b l e2t h em a i nf e a t u r e sc o m p a r i s o no fd i f f e r e n tt r e a t m e n tc r a f t 由于现有治理措施均存在不同程度的缺点，而且治理后的水很难回用 于厂内，因此应采取更高效的治理措施，因此本文探索曝气生物滤池处理 缫丝废水的回用工艺。 1 3 曝气生物滤池 曝气生物滤池工艺( b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ，b a f ) ，是2 0 世纪5 0 年代末在欧美兴起的一种新型污水处理工艺，它将接触氧化工艺和悬浮物 过滤工艺结合在一起，用于去除水中的有机物，也可通过硝化和反硝化脱 氮( j j c h e n ，2 0 0 0 ；m o r s y l e i d ef r o s a ，1 9 9 8 ) 。与活性污泥工艺相比， 曝气生物滤池具有处理能力强、处理效果好、不需二沉池等较突出的优点 ( r p u j o l ，2 0 0 0 ) ；与普通生物滤池相比，占地面积小( 张希衡，1 9 8 4 ，h o e h n r c ，1 9 7 3 ，a t l ( i n s o nb ，1 9 7 9 ) 、不易堵塞；与接触氧化法相比，其生物膜薄、 活性高：与生物流化床相比，动力消耗低( 于尔捷，1 9 9 6 ) ，不需生物膜 与载体颗粒的分离系统和载体颗粒的循环系统，运转操作比较简单 ( r p u j o l ，1 9 9 2 ) 。目前全球范围内以曝气生物滤池为主体技术的污水处 理厂已超过1 0 0 座，被广泛用于工业废水、生活污水的有机物( 乔晓时， 2 0 0 4 ) 、s s 去除的二级生物处理，脱氮除磷( 郑兴灿，1 9 9 8 ) 的三级处理 9 b a f 处理缫丝废水的回用研究 以及微污染源水的预处理( 马军，2 0 0 2 ；c a n l e r ，j r e t a l ，1 9 9 4 ；e c h u d o b a ， 1 9 9 8 ) 。 曝气生物滤池工艺所具有的基建和运行费用低( 张忠波，2 0 0 0 ；吴建 磊，2 0 0 3 ) 、出水水质好( 张自杰，1 9 9 6 ) 、能耗低、占地面积小等优点， 己越来越受到我国水处理界的重视。 1 3 1 曝气生物滤池的研究进展 国外于2 0 世纪8 0 年代即开始进行曝气生物滤池的研究，主要为法国、 日本、德国、美国、挪威等国家( a n d r e a ss t r o h m r i e r ，1 9 9 8 ) 。目前已有 许多国家采用该工艺进行实际运用。其共同点是集生物氧化与截留悬浮固 体为一体( 邹伟国，2 0 0 2 ；郭大鹏，2 0 0 2 ) ，不需后续沉淀池，负荷高， 需反冲洗( 一般用出水反冲) 。按b a f 工艺的类型差异，其研究和应用主 要分为四个类型( 齐兵强，2 0 0 1 ) 。 第一种类型采用下向流，池中部设曝气管，池的上部进行生物氧化、 下部进行截留s s 。此反应器以去除有机物、s s 为主要目的，滤速一般不 高；第二类型集截留s s 、氧化有机物、硝化为一体，采用上向流或下向 流，底部曝气，一个滤池进行碳氧化、硝化，并且截留s s ，滤速一般( 李 汝淇，1 9 9 9 ) ；第三种类型集去除s s 、有机物、硝化、反硝化为一体，滤 速较低，污水采用上向流，池中曝气，首先截留s s ，并利用污水中高的 碳氮比和回流水中的n 0 3 n 进行反硝化，而后污水流至曝气管上部，充 氧后进行b o d 、c o d 的生物降解与氨氮的硝化，出水部分回流( 回流比 较大) ( c h u i e c ，2 0 0 0 ) 。第四种类型是目前研究最多的一种，滤速较高， 它将除s s 和有机物，硝化、反硝化功能分化，置于三个反应器中进行， 第一滤池主要进行c o d 、b o d 的降解和截留s s ( c h e nc y ，2 0 0 0 ) ，第 二滤池进行硝化，第三滤池进行反硝化( 外加碳源) ，其主要用意在于将 不同生物菌群置于不同反应器中，以利于各自进行优化，同时避免异养菌 与自养菌的竞争。不同菌群有各自最优的生存条件，因而分开后，更加便 于对操作条件进行优化，达到最佳的效果( 郭天鹏，2 0 0 2 ) 。 按b a f 在处理流程中所处位置来看，可分为以下几种( p u j o lr ， i o 山东农业大学硕士学位论文 2 0 0 0 ) ：一是置于初沉池后，根据出水水质要求进行碳化、硝化或反硝化， 如有必要，则进行化学除磷，生物滤池反冲污泥回流到初沉池，主要应用 于新建水厂( z w e r g e rb ，2 0 0 0 ) ；二是置于活性污泥池或普通生物滤池后， 对原工艺出水进行进一步除b o d ，降低s s ( g o n e a l v e sr e ，g r ，1 9 9 4 ) ， 并进行充分的硝化，反冲污泥回流入初沉池或二级生物处理单元( b o r t o n e g ，1 9 9 4 ；c h u d o b ap ，1 9 9 8 ) 。主要用于对原处理工艺达不到新的水质标 准而进行的生化处理，进行老工艺的改造( c h u i e c ，2 0 0 0 ；c h e nc y ， 2 0 0 0 ) ：三是和原活性污泥池或普通生物滤池并行运行，主要是对原处理 容量的增加，以及减轻冲击负荷对原处理工艺的压力( p u j o lr ，2 0 0 0 ) 。 1 3 1 1 结构形式 曝气生物滤池的结构与普通过滤池基本相同，不同之处在于曝气生物 滤池底部增加了曝气系统。根据水流方向可以分为上向流和下向流两种。 早期的曝气生物滤池多采用下向流。由于下向流曝气生物滤池的纳污效率 不高、易堵塞、运行周期短( 齐兵强，2 0 0 0 ) 。因此现在多采用上向流方 式，即采用气水同向流，使布水、布气更加均匀。同时，在水气上升过程 中把底部截留的s s 带入滤池中上部，增加了滤池的纳污能力，延长了工 作周期( 张忠波，2 0 0 0o 目前，上向流曝气生物滤池有b i o f o r 、b 1 0 s t y 、 c o l o x 、d e e b e d 、b i o p u r 等多种形式，其中b i o f o r 应用最为广泛( 聂 军，1 9 9 8 ) 。 1 3 1 2 运行负荷 法国o t v 公司经过多年的研究和工厂实践，总结出了生物曝气滤池 的运行参数。曝气生物滤池进水水质最佳范围见表3 ( m p a y r a u d e a u ， 2 0 0 1 ) 。 表3 曝气生物滤池最佳进水水质 t a b l e3b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e rb e s tw a t e rq u a l i t y 法国o t v 公司研究还表明，有机物容积负荷越高，出水有机物浓度 也越高。所以，为了保证出水水质符合要求，有机物容积负荷的提高有一 定限制。n h 4 + - n 的去除一定程度上取决于有机容积负荷( j j c h e n ， 2 0 0 0 ) ，当有机容积负荷稍高于3 0 k g ( m 3 d ) 时，n h 4 + - n 去除受到抑制； b a f 处理缫丝废水的回用研究 当有机容积负荷高于4 0 k g ( m 3 d ) 时，n h 4 + - n 去除受到明显抑制。因此 用生物曝气滤池去除n i - 1 4 + - n 时，须降低有机负荷。 1 3 2 曝气生物滤池的净化机理 1 3 2 1 曝气生物滤池的工艺特点 生物滤池废水净化过程相当复杂，包括传质过程、氧的扩散和吸收、 有机物的分解和微生物的新陈代谢等各种过程( 牛学义，1 9 9 9 ) ，曝气生 物滤池将生物接触氧化与过滤结合在一起，不设沉淀池，通过反冲洗再生 实现滤池的周期运行，可以保持接触氧化的高效性，同时又可以获得良好 的出水水质。它适用于小型污水处理厂( 郑俊，2 0 0 1 ) ，具体来说，该工 艺具有如下几个方面的特点( s m i t h a j ，1 9 9 2 ) ： ( 1 ) 结构合理，能形成不同的优势生物菌种，生物的食物链长，并 能存活世代时间较长的微生物如硝化菌等，使得除碳、硝化和反硝化能在 同一个池子中发生，简化了工艺流程( 邱立平，2 0 0 1 ) 。 ( 2 ) 填料的颗粒细小，提供了大的比表面积，使滤池单位体积内保 持较高的生物量，同时由于填料上的生物膜较薄，使其活性相对较高，因 此可以保证工艺的有机物容积负荷和去除率都较高( 朱乐辉，2 0 0 0 ；周彩 楼，1 9 9 9 ) 。 ( 3 ) 滤料对曝气上升气泡起到切割和阻挡作用，使气泡的停留时间 和气液接触面积增加，提高了氧的利用率，不但降低了能耗，同时可以在 较低的气水比情况下即可获得良好的脱氮效果( 江萍，2 0 0 2 ) 。 ( 4 ) 工艺简单，基建费用低，占地面积小。由于填料的机械截留作 用以及滤池表面微生物和代谢中产生的粘性物质形成的吸附架桥作用，省 去了二沉池，进而降低基建费用。而且在b a f 处理装置中，处理效果与 填料高度成正相关，因此可以通过增加填料高度来减少占地面积( 肖玉南， 2 0 0 4 ) 。 ( 5 ) 由于存在截留和生物吸附作用，滤池通过过滤作用即可去除部 分污染物( 章胜红，2 0 0 6 ) ，使出水中悬浮物含量较低。而且污泥沉降性 能良好，易于固液分离：剩余污泥产量少，降低污泥处理与处置费用。 1 2 山东农业人学硕t 学位论文 ( 6 ) 耐冲击负荷，对水质，水量变动具有较强的适应性，并能处理 低浓度的污水( s h e n g h o n gz h a n g ，2 0 0 6 ：章胜红，2 0 0 7 ) 。 1 3 2 2 曝气生物滤池净化有机废水的原理 曝气生物滤池处理污水的原理是反应器内填料上所附生物膜中微生 物氧化分解作用、填料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物 链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用( 严永红， 2 0 0 4 ) 。 曝气生物滤池工作时先是使微生物附着在载体表面上，污水在流经载 体表面过程中，通过有机营养物的吸附，氧向生物膜内部的扩散以及在膜 中所发生的生物氧化作用，对污染物进行分解。在生物滤池中，污染物、 溶解氧及各种必需营养物首先要经过液相扩散到生物膜表面，进而到生物 膜内部，不但维持了膜上生物群的生长，而且扩散到生物膜表面或内部的 污染物也有机会被生物膜生物所分解与转化，最终形成各种代谢产物 ( c 0 2 、水等) 。在生物膜的最外层形成以好氧性微生物为主体的生物膜 层，在膜的深部因为膜厚使得扩散作用减弱，制约了溶解氧和有机物的渗 透，往往形成兼氧和厌氧区( 姜应和，1 9 9 8 ) 。在这里，细菌往往处于内 源呼吸状态，对填料的附着能力较差，容易脱落。由于厌氧菌的作用，硫 化氢、氨和有机酸等物质容易积累。但是，如果体系供氧充分，厌氧层的 厚度会被压缩至某一限度，形成的有机酸在异氧菌的作用下转化为c 0 2 和水( 何强，2 0 0 6 ) 。在生物膜法中，污水有机物及其他污染物的去除是 依靠生物膜的正常代谢活动和保持好氧层膜的活性。 曝气生物滤池的过滤作用表现为填料本身就具有机械的截留作用和 吸附作用，进水中的颗粒粒径较大的悬浮状物质被截留；经过培菌后颗粒 滤料上生长有大量微生物( 张忠波，2 0 0 0 ；吴建磊，2 0 0 3 ) ，微生物新陈 代谢作用中产生的粘性物质如多糖类、酯类等起吸附架桥作用，与悬浮颗 粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而被去除； 此外填料巨大的比表面积和孔隙对有机物分子有很强的吸附作用( p u j o lr h a m o nm ，1 9 9 4 ) 。因此，生物滤池通过过滤作用就能去除部分污染物， 与一般的生物接触氧化反应器仅靠微生物作用去除污染物相比，更具有优 越性。随着过滤的进行，滤层中新产生的生物膜和s s 累积不断增加，水 b a f 处理缫丝废水的回用研究 头损失与时间近似成线性相关，当水头损失达到极限水头损失时，应及时 进入反冲洗以恢复滤池的处理功能。反冲洗一般采用气水联合反冲，在气 水对填料的流体冲刷和填料间相互摩擦下，老化的生物膜和被截留的s s 与填料分离，并随水被冲出滤池( 郑俊，2 0 0 1 ) 。 由于生物膜生长并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( a n d r e a ss t r o h m r i e r ，1 9 9 8 ) ，从而在体现出容积负荷 高、停留时问短的特点的同时，又能保证滤池在较低的污泥负荷下运行， 为进一步降解污水中的有机污染物提供了可靠的保证，进而获得了优良处 理效果，保证了出水的稳定性( 郭天鹏，2 0 0 2 ) 。 1 3 2 3 效率衡量 生物滤池工作时填料通过固定生长技术在填料表面形成生物膜、水 体与生物膜不断接触过程中，有机物及氨氮等营养物质被生物膜吸收利 用而去除。这种工艺的特征是运行费用低，处理效果稳定，管理方便， 污染物去除效率高，污泥产量少，且受外界环境变化的影响较小，处理 出水在有机物、嗅味、氨氮、铁、锰、细菌、浊度等方面均有不同程度 的效果( 张杰，2 0 0 1 ) 。 衡量生物滤池工作效率有以下几个主要指标： ( 1 ) 水力负荷：单位体积滤料( 或单位滤池面积) 每天能处理的废水 量( i s m a i ls e r a g e ld i n ，1 9 9 5 ) ，单位m 3 m z h ； ( 2 ) 有机物负荷：单位体积滤料每天能除去废水中有机物量，单位 k g m 3 d ： ( 3 ) 有机物去除百分比：废水通过滤池后，有机物降低的数量占原 有数量的百分数( 张杰，2 0 0 2 ) 。 以上三个指标数值越大，说明滤池工作效率越高。 1 3 3 生物滤池净化效果的影响因素 生物滤池深度处理是依靠在载体上固定生长的大量微生物体对有机 物的分解和对氨氮的硝化而去除水中污染物，因此，儿影响微生物生长代 谢活性的因素都会影响到生物处理的净化效果，如进水水质、水温( 邓志 1 4 山东农业大学硕士学位论文 光，1 9 9 1 ) 、p h 值、溶解氧、水力负荷、水力停留时间等，以及曝气方式、 填料类型、结构特点和填料比表面积等都对处理效果产生影响。下面对影 响水质净化的主要因素进行概述( s a d a e m ，1 9 9 1 ) 。 1 3 3 1 水温 水温是影响微生物生长和生命代谢活性的主要因素，大多数微生物的 新陈代谓十活动会随着温度的升高而增强，随着温度的下降而减弱，水温越 低，活性越小。在温度较高的夏季( 聂军，1 9 9 8 ；李亚新，2 0 0 1 ) ，生物 处理的效果最好；而在冬季低水温，生物膜的活性受到抑制，处理效果受 到影响( 邹伟国，2 0 0 2 ) 。硝化细菌的繁殖速度较碳化菌低几个数量级， 在低温条件下繁殖速度更低，适宜硝化细菌生长繁殖的温度在2 5 3 5 之 间，当水温处于1 0 2 3 时，氨氮的硝化速率几乎随温度的升高而直线上 升，5 1 0 时的氨氮硝化率大约为2 0 3 0 时的一半，2 3 以上时氨氮的 去除效果最佳( 赵清，2 0 0 1 ) 。在实际运行中，温度变化对有机物去除效 果影响较大，但水温1 0 以上对氨氮的去除率影响不大，原因在于：有 机物的去除主要依靠异养菌，其代谢速率随温度相应升高，而生物膜中主 要的微生物硝化细菌生长的温度范围较宽，生物膜也相对稳定( 胡玉民， 1 9 9 0 ；朱乐辉，2 0 0 0 ) 。 1 3 3 2 p h 值和碱度 微生物的生长、繁殖与水的p h 值有着密切关系，对好氧微生物来说， 进水的p h 值在6 5 8 5 之间较为适宜。硝化反应是一个耗碱过程( 张忠波， 2 0 0 0 ) ，其适宜的p h 范围7 0 8 5 ，超出其适宜范围，硝化细菌的活性便 急剧下降，降低氨氮的去除效果( 金发根，1 9 9 3 ) 。 1 3 3 3 水力负荷 填料水力负荷的大小以多种方式影响生物池的净化效果。水力负荷的 大小直接关系到废水在生物池中与填料上生物膜的接触时间( b i r d r b ，1 9 6 0 ) 。从水力停留时间( h r t ) 来考虑，微生物对基质的降解需要 一定的接触反应时间作保证。水力负荷愈小，水与填料接触的时间愈长， 处理效果愈好，反之亦然。但是h r t 与工程造价密切相关，在满足处理 要求的前提下，应尽可能减少h r t ( 郭天鹏，2 0 0 2 ) 。水力负荷的大小在 控制生物膜厚度、改善传质方面也有一定的限度。水力负荷的提高，其流 b a f 处理缫丝废水的回用研究 剪切作用对膜的厚度的控制以及传质的改善有利但水力负荷应控制在一 定的范围之内，以免造成水与填料上生物膜的接触反应时间过短，或因水 力冲刷作用过强，造成生物膜的脱落，反而降低了生物处理的净化效果( 李 汝琪，1 9 9 9 ) 。而且，过高的有机物浓度会使生长速率较高的异养菌迅速 繁殖，生长速率低得多的硝化细菌则受到抑制，使硝化速率降低，影响了 氨氮的去除率( p u j o l r ，1 9 9 4 ) 。 1 3 3 4 溶解氧 溶解氧是影响生物膜生长和出水效果的重要因素。在好氧处理工艺中 需氧量是工艺控制的主要指标，生物膜的数量、微生物的代谢能力和代谢 过程，有机物的去除动力学，出水中有机物的浓度，均与氧的供给密切相 关。当溶解氧低于2 m g l 时，好氧微生物生命活动受到限制，对有机物 和氨氮的氧化分解不能正常进行( 郭天鹏，2 0 0 2 ，l