印染废水的升流式曝气生物滤池运行特性及动力学

北极星环保网讯:研究采用升流式曝气生物滤池（UBAF）处理亚甲基蓝模拟废水，进行了长期连续实验，考察了UBAF启动和挂膜情况，分析了曝气生物滤池池体内部生物量随填料高度的变化及沿程污染物去除规律，根据不同水力负荷下不同填料层高度有机底物降解效果，建立了有机底物降解动力学模型。结果表明：UBAF持续挂膜43天后，填料表面附着大量的微生物，生物相丰富，COD、NH3-N和色度去除率分别为80.93%、73.81%和56.79%；

在最佳工况下稳定运行，生物膜厚度、微生物量和沿程污染物降解速率均随填料高度增加而降低，COD、NH3-N和色度的去除主要集中在填料高度35cm以下。通过分析不同水力负荷下不同填料高度COD的变化情况，得到有机底物降解动力学模型，动力学模型参数n和K2分别为0.2022和0.0406。

关键词：开流式曝气生物滤池；废水；生物膜；动力学

曝气生物滤池（BAF）是一种新型的好氧生物处理工艺，该工艺集滤层的截留过滤作用和生物膜的强氧化降解作用于一体[1]，具有占地面积小、运行稳定、处理负荷大且效率高等优点，成为目前废水生物处理主要工艺之一[2-4]。

BAF按照进水方式可分为升流式曝气生物滤池（UBAF）和降流式曝气生物滤池（DBAF）两种。DBAF在运行过程中，水流可依靠重力，自行流过填料，减少运行能耗，但长时间运行会出现沟流和污堵问题，影响系统处理效果；UBAF所用填料为悬浮型，在水力作用下相互滚动、摩擦，可有效避免因滤层堆积所导致的污堵和沟流现象，在运行过程中，可承受更高的水力负荷，缓解出水产臭问题[5]。

RYU等[6]采用四级UBAF工艺处理低C/N市政污水，分级实现氮的吸附、硝化、脱氮和纯化过程，在进水TCOD/TKN为3/6条件下，脱氮阶段出水NO3–-N浓度为2.7mg/L，NH3-N去除率可达95%～96%。

TAO等[7]采用改良UBAF处理模拟生活污水，研究其脱氮和除碳效能，当水力停留时间（HRT）为5.2h时，系统对NH3-N、TN和COD的去除效果最佳，其去除率分别为99.08%±8.79%、72.83%±0.68%和89.38%±1.04%，通过分析滤池内部不同高度NH3-N、NO3–-N、NO2–-N和TN的变化规律，证明UBAF系统内同时存在同步硝化反硝化及厌氧氨氧化两种脱氮形式。

生物膜是BAF工艺的核心，BAF对污染物的降解主要是由生物膜内微生物完成，微生物数量及活性决定着系统对污染物的处理能力，生物膜增长及底物降解动力学是污水生物技术发展的理论基础[8-9]。其中，底物降解动力学建立在分子扩散理论基础之上[10]，主要包括扩散与反应两个步骤，可反映生物膜工艺在运行过程中生物膜结构、生物量及活性分布的不均匀性，但是目前关于不同进水负荷下UBAF底物降解规律仍不清楚。

本研究采用UBAF对模拟印染废水进行处理，考察UBAF挂膜及运行特性，探讨反应体系沿程生物量变化及污染物去除情况。在此基础上，建立底物降解动力学模型，为深入研究UBAF降解污染物机理及工艺优化提供依据。

1实验材料与方法

1.1实验装置

升流式曝气生物滤池主体由有机玻璃制成（0.35m×0.35m×0.70m），有效容积为55.13L，装填直径5cm的聚丙烯多面空心球悬浮填料，填料层高度为45cm。滤池底部设有带孔承托层，上部安放带孔挡板，孔径均为2cm。由曝气风机经交叉孔管从滤池底部均匀曝气，利用转子流量计控制曝气量；

进水箱由聚氯乙烯塑料制作而成，容积为100L，原水由水泵提供动力从滤池底部进入，经曝气充氧后的原水穿过填料层，与填料上生长的微生物充分接触，通过微生物的新陈代谢作用将污染物降解。实验装置如图1所示。

图1UBAF实验装置图

1—进水箱；2—转子流量计；3—水泵；4—悬浮填料层；5—取样口；6—气泵；7—出水收集

采用接种挂膜的方式对UBAF进行微生物驯化，挂膜所用污泥取自吉林市七家子污水处理厂二沉池（MLSS在2500～4000mg/L之间），污泥加入量为滤池容积的1/3，同时通入低浓度（COD为80mg/L±20mg/L，NH4+-N为8mg/L±5mg/L）的亚甲基蓝模拟废水，关闭进出水阀门，以曝气量100L/h进行闷曝，促进微生物生长，闷曝前向池内投加450mg/L葡萄糖和40mg/L氯化铵。

进水水温为21～25℃，pH为7.0～7.5，溶解氧（DO）为4～5mg/L，闷曝3天后，将池内污泥和水排空，5h后再泵入低浓度亚甲基蓝废水，调节曝气量为40L/h，从第4天开始逐渐增大进水负荷，进行生物膜同步驯化与培养，分析污染物的降解情况和滤池挂膜程度。

延伸阅读：

印染废水处理技术工艺+5个典型案例

曝气设备知识必备 31张图看一遍学不会!

干货 12个印染废水处理项目案例详解

印染废水处理这几种工艺很实用