悬浮填料-沸石BAF处理低温高氨氮污染源水效能

饮用水水源地氨氮污染问题日益突出,低温期对氨氮的去除更是饮用水生产中的重大难题。目前去除氨氮最有效的方法是生物预处理工艺,但存在低温期处理效率低的问题,因此构建了以悬浮填料和沸石组合的曝气生物滤池。研究表明,悬浮填料-沸石曝气生物滤池通过悬浮填料、沸石生物降解和吸附的协同作用,在处理低温期源水时,对氨氮的去除效能较高。在低温期(3~10℃),BAF对氨氮的平均去除率为75.73%,亚硝酸盐氮没有积累;温度降低时,悬浮填料的去除效果下降,但沸石对去除氨氮的贡献增大。根据好氧硝化作用原理对氮的物料平衡进行计算,发现低温期部分氨氮是被沸石吸附。进一步对沸石的吸附性能进行研究,发现生物沸石对氨氮仍具有较高的吸附性能。     

载体填料高度对生物滤器处理高浓度含氮海水效果的影响

在曝气生物滤池(BAF)中,微生物沿填料层高度有不同分布,参与氧化分解有机物的好氧异养菌和硝化菌之间存在着对生物膜表面空间、溶解氧以及营养盐的竞争,从而使得在生物滤池不同高度处对有机物和NH4-N的去除能力不同.为确定BAF在实际运行的最佳填料高度,本实验采用以竹球、悬浮填料以及陶粒为填料的曝气生物滤池处理高浓度含氮海水.实验结果表明,当流速为1 m/h、温度为18～28 ℃、气水比为1～3∶1以及pH为7.0～8.5时,以竹球、悬浮填料及陶粒为填料的曝气生物滤池的最佳填料高度为60 cm,出水完全达到养殖水水质要求.     

水渣填料曝气生物滤池去除氨氮特性研究

利用水渣为主要原料开发了一种新型曝气生物滤池填料,并以陶粒为参比填料,通过改变进水pH值和氨氮负荷等工艺参数,研究了水渣填料去除氨氮的特性.试验结果表明：水渣曝气生物滤池较陶粒曝气生物滤池具有更明显的去除氨氮的效果.在进水pH值为5.2～5.5,进水氨氮浓度分别为16、32、64 mg/L时,水渣曝气生物滤池对氨氮的平均去除率分别为90.63%、85.39%、63.46%,这是因为该填料能够溶出CaCO3,为硝化反应提供了碱度;而陶粒曝气生物滤池则因碱度不足而导致对氨氮的去除率较低.水渣曝气生物滤池内的pH值沿水流方向呈逐渐升高的趋势,而陶粒曝气生物滤池的则相反.当处理pH值较低而氨氮浓度较高的原水时,与传统的陶粒曝气生物滤池相比,水渣曝气生物滤池更能显示出在去除氨氮方面的优势.     

曝气生物滤池的研究现状和发展趋势

本文系统介绍了曝气生物滤池的产生和发展、基本工作原理和工艺特点、应用及研究现状、影响运行机制的因素、存在的问题与不足;总结了曝气生物滤池在有机物氧化、悬浮物去除、硝化/反硝化、菌群结构、反冲洗特性和生物膜处理机理等方面的最新研究进展;指出新型填料的研发、生物膜特性、反冲洗过程控制和脱氮机理是曝气生物滤池今后的研究热点。     

污染饮用水源预处理技术及其节能运行研究

为有效解决污染饮用水源(尤其是低温期氨氮)处理问题,进行了火山岩曝气生物滤池预处理技术及其节能运行研究。在气水比为1:1、进水氨氮为1.88~2.63 mg/L时,BAF采用间歇曝气方式能够和连续曝气方式一样使出水氨氮浓度小于《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)中0.5 mg/L的限值。综合考虑相关因素,在常温期(水温≥10℃)最佳曝气方式为曝气0.5 h、停止曝气1 h,每天可以节约2/3的曝气量;在低温期(水温10℃)最佳曝气方式为曝气0.5 h、停止曝气0.5 h,每天可以节约1/2的曝气量。此外,BAF对COD_(Mn)、亚硝酸盐氮和浊度也有一定的去除效果。     

两种不同滤料的BAF中硝化菌群特性的比较研究

从分别以沸石、陶粒为滤料的两种曝气生物滤池(BAF)中获取硝化菌群的混合菌样,对其进行分离和纯化培养后,考察其中的微生物组成、优势菌群以及营养类型,并对菌群硝化特性进行比较研究.结果表明,通过调整滤池的运行条件可以实现短程硝化;两种滤池中的硝化菌群均以真菌和放线菌为主;两种BAF中硝化菌群的营养类型不同,其中陶粒滤池中存在异养硝化菌;陶粒宜作为同步硝化反硝化工艺的滤料,而沸石宜作为单独硝化工艺的滤料.     

贝壳填料曝气生物滤池的硝化特性研究

贝壳粗糙的表面及其合有的大量碳酸钙，可作为生物膜的载体及硝化反应的碱度来源。以海产弃物贝壳为生物膜载体，通过改变进水氨氮浓度及pH值，考察了贝壳填料曝气生物滤池的硝化脱氮规律。结果表明：对于氨氮〈120mg／L的原水，贝壳溶解提供的碱度能够满足硝化反应的需要，因此硝化反应进行得比较完全，对氨氮的去除率不受进水氨氮浓度的影响，可达90％以上；而当进水氨氮浓度达240mg／L时，因贝壳溶解提供的碱度不能完全满足硝化反应之所需，硝化反应将停滞，但对氨氮的去除率仍可达65％左右。此外，进水pH值对贝壳填料曝气生物滤池去除氨氮的效果及出水pH值基本没有影响。     

极低温度下两级曝气生物滤池的运行特性

两级曝气生物滤池在极低温度下（1℃以下）处理官厅水库入库水的探索性研究试验结果表明，有机物和氨氮的去除受到了低温的严重抑制，亚硝酸盐转化成硝酸盐不再是完全硝化反应的限制步骤，这可能是在极低温度条件下硝酸菌的活性高于亚硝酸菌活性的缘故。此外，在低温条件下提高水力负荷会导致对有机物和氨氮去除率的下降。     

曝气生物滤池在净水厂预处理工艺中的设计应用

针对宿迁市泗洪县水厂取水水源微污染的问题,采用曝气生物滤池(简称BAF)这种生物膜法污水处理工艺,对微污染水源进行预处理,其滤料选用凹凸棒复合材料。设计应用结果表明:BAF投资少、占地小,集曝气、截留悬浮物、降解有机物、高滤速等特点于一体,对氨氮和COD有良好的去除效果。应用结果对类似以微污染地表水为水源的净水厂具有一定的技术参考价值。     

BAF工艺深度处理四环素类制药废水研究

针对市政污水处理厂、制药厂和医院污水处理厂出水中的抗生素残留,采用曝气生物滤池（BAF）工艺进行深度处理。分别建立了两组曝气生物滤池实验装置,研究不同抗生素残留浓度、不同水力停留时间条件下对污染物降解及微生物菌群变化规律。长期实验结果表明,在进水抗生素浓度低于1 mg/L的情况下,COD、氨氮的去除效果稳定,在水力停留时间为10 h时,四环素类抗生素的去除率均在82.5%以上。对BAF中微生物群落的分析表明：投加抗生素后,BAF中微生物种群多样性明显降低。Proteobacteria（变形菌门）是主要的菌群,且丰度变化最大;Alphaproteobacteria（α-变形杆菌纲）、Flavobacteriia（黄杆菌纲）和Betaproteobacteria（β-变形杆菌纲）丰度增加,该菌属可以适应抗生素废水;Acidovorax（嗜酸菌属）和Flavobacterium（黄杆菌属）丰度增加,具有反硝化作用的菌属可优势生长。     

不同填料曝气生物滤池处理微污染河水的效果

分别以陶粒、沸石-陶粒、两种弹性纤维材料为填料,在有效体积为150 L的填充床中,对曝气生物滤池(BAF)处理模拟城市微污染河水中氨氮和有机物的效果进行了试验,并对比了4种填料的特点和运行效果。结果表明:两种颗粒填料的氨氮硝化负荷要高于纤维填料,颗粒填料和纤维填料BAF的最佳HRT分别为1 h和1.5 h。在HRT为1 h时沸石-陶粒组合填料和陶粒填料的平均氨氮去除率分别为94.6%和93.7%,在HRT为1.5 h时两种纤维填料的平均氨氮去除率分别为89.5%和92.6%,且颗粒填料对氨氮的去除主要集中在填料高度60～100 cm的部分。水力停留时间对两种颗粒填料的进水压力和出水浊度影响较大,而对纤维填料影响较小。在气水比为2时,4种填料对氨氮和COD的去除效果好于气水比为1和3时的去除效果。纤维填料BAF的投资成本更高,但运行成本要明显低于颗粒填料BAF。     

瓷珠曝气生物滤池去除源水中氨氮研究

采用以瓷珠为填料的曝气生物滤池(BAF)预处理某高氨氮源水,结果表明,在气水比为1∶1、滤速为5. 5m/h、水温>10℃的条件下,当进水氨氮<5mg/L时BAF对氨氮的去除率为70% ~90%,反应器中存在一定的亚硝酸氮积累;反冲洗周期对氨氮的去除率有较大影响。     

A~2O-BAF工艺处理低C/N值生活污水的快速启动

以低碳氮比的实际生活污水为处理对象,重点研究了A2O-BAF工艺的快速启动。结果表明,先单独对硝化型曝气生物滤池进行挂膜后再将A2O与BAF连接起来可成功启动该双污泥系统。采用快速排泥挂膜法和自然挂膜法相结合的复合挂膜法,使用不含有机物的配水对曝气生物滤池进行挂膜,18d后曝气生物滤池挂膜成功。系统连续运行44d后达到稳定。使用碳氮比为3.21的生活污水进行驯化,反硝化除磷菌占聚磷菌的比例为66.7%,缺氧吸磷为系统的主要除磷方式,此时出水氨氮、正磷酸盐浓度均接近于零,出水硝态氮为15.1mg/L左右,对COD、氨氮、总磷和总氮的去除率分别为82%、100%、100%和67%。表明该双污泥系统运行效果稳定,启动成功。     

进水负荷对硝化菌与异养菌竞争关系的影响

为优化反应器的脱氮设计，就水力负荷、温度对二级上向流曝气生物滤池内微生物种群结构的影响进行了研究。试验结果表明，在生物膜培养阶段，温度对氨氯氧化的影响要大于对COD降解的影响；较高的COD负荷会导致第一级反应器内的硝化点上移，第二级反应器的硝化速率固受第一级反应器出水残余有机物的影响而下降。在第二级反应器内氨氮的硝化速率明显加快，显示了单独驯化的硝化滤柱在氧化氨氮上的优势。在不同的进水COD负荷下，氨氧化菌与硝化菌的活性均有沿柱高逐渐增加的趋势，且当负荷较高时，不同高度处的氨氧化菌活性大多高于硝化菌的。异养菌的活性变化表明，生长较快的异养菌通常占据了反应器的进口区。     

新型曝气生物滤池处理生活污水试验研究

采用半柔性填料和酶促好氧填料的两段上向流曝气生物滤池(TUBAF)处理生活污水,考察了氨氮容积负荷和溶解氧对其处理效能的影响,并分析了BAF C段有机物的去除对BAFN段处理效果的影响.结果表明,在氨氮容积负荷为0.05 ～0.25 kg/( m3·d)的条件下,对氨氮的去除率为83.2％ ～94.1％;BAF C段和BAF N段的最佳DO浓度分别为(2.0 ～3.0)和(3.0 ～5.0)mg/L,能够有效实现有机物和氨氮的去除;BAF C段对有机物的去除为BAF N段对氨氮的去除提供了较好的外部环境,成功地实现了BAF N段的硝化分区.     

曝气生物滤池中填料的研究进展

曝气生物滤池（BAF）是一种新兴的污水处理工艺,填料是曝气生物滤池的核心元素,填料的选择是滤池设计和影响出水水质的关键因素。综述了近几年来填料在国内外的研究现状和进展,并展望了其在今后的研究方向。     

上向流与下向流BAF串联处理生活污水的特性研究

将上向流与下向流曝气生物滤池(BAF)串联处理生活污水,研究了组合工艺对COD和NH3-N的去除效能及生物膜上微生物的特性。试验发现,这种组合便于为碳化过程和硝化过程提供不同的反应条件,使对COD和氨氮的去除率得到提高;上向流BAF运行时的水头损失增加较快,运行周期较短;下向流BAF的水流阻力较小,运行周期较长,出水浊度很低;串联运行可以节省反冲洗用水;滤料表面的生物膜和滤料颗粒间隙中的生物絮体都有较高的生物活性,且絮体所起的降解作用和生物膜的一样重要。     

曝气条件对铁基复合填料生物滤器脱氮性能及菌群变化的影响

填料和微生物是影响曝气生物滤器(biological aerated filter, BAF)污水处理性能的重要因素,为探究不同曝气条件下曝气生物滤器处理海水养殖废水脱氮性能及填料上微生物群落特征,试验设置3种不同曝气条件的BAF处理组(24 h连续曝气、12 h间歇曝气和0 h曝气),并将聚碳酸亚丙脂(PPC)凝胶亲水填料和海绵铁以3∶1(质量比)混合形成复合固定化生物填料引入BAF系统。结果表明:铁基复合填料12 h间歇曝气处理的氨氮(NH_4⁺-N)去除率高且NO_2+-N)去除率高且NO_2^--N积累低;12 h间歇曝气处理中海绵铁填料的微生物群落多样性指数(Shannon、Chao1和ACE)高于其他处理组,这说明该处理的微生物群落多样性和丰度最高;12 h间歇曝气处理中海绵铁填料中的不动杆菌属Acinetobacter、代尔夫特菌属Delftia及在PPC填料处理中的发光杆菌属Photobacterium等具备反硝化能力的菌属相对丰度高于其他处理组。研究表明,铁基复合填料BAF在12 h间歇曝气条件下富集了更多的反硝化细菌,使曝气生物滤器具有良好的脱氮性能,同时将节省更多能耗。     

水力负荷和HRT对前置反硝化BAF工艺的影响

以实际生活污水为考察对象,研究了水力负荷与水力停留时间(HRT)对前置反硝化曝气生物滤池(BAF)工艺处理效果的影响.结果表明,随着水力负荷的增加、HRT的缩短,系统对COD,氨氮和总氮的去除率呈先上升再下降的趋势.在本试验工况下,综合考虑出水水质,建议前置反硝化曝气生物滤池工艺的水力负荷<3.40m/h、HRT>17.25min,此时系统对COD,氨氮和总氮的去除率分别大于80%,85%和65%,出水水质能达到<城镇污水处理厂污染物排放标准>(GB 18918-2002)的一级标准.     

珊瑚砂和陶粒填料曝气生物滤池处理生活污水的对比

将珊瑚砂作为曝气生物滤池(BAF)的填料,能有效节省岛礁生活污水处理设施的建设成本。以陶粒填料BAF为参照,在分析珊瑚砂理化性质基础上,对比研究珊瑚砂和陶粒两种填料BAF处理生活污水的效能,明确了珊瑚砂填料BAF的技术特点。珊瑚砂表面粗糙,其主要元素为Ca、O、C,适于作为BAF的填料。陶粒填料BAF较珊瑚砂填料BAF对COD和NH_3-N的去除效果更好,且前者较后者有更高的氧利用率。珊瑚砂填料BAF适于COD容积负荷较低的情况,具有良好的同步硝化反硝化性能。当COD容积负荷5.2 kg/(m~3·d)时,珊瑚砂填料BAF对COD的去除效果优于陶粒填料BAF。在水力负荷较低(0.2 m/h)的条件下珊瑚砂填料BAF中发生了NO_2~--N的积累,存在更多的短程反硝化过程。珊瑚砂填料BAF更适于生活污水的深度处理。