隨著工業的高速發展，水資源的需求量越來越大，而水資源日益匱乏。因此將城市污水廠二級出水作為循環冷卻水的水源是一種比較可行的辦法。但二級出水水質不符合循環冷卻水對CODCr、氨氮、磷等營養元素的要求，營養元素過多將引起細菌的滋生，產生黏泥，尤其是氨氮含量高時，硝化菌的繁殖將消耗堿度，造成pH值下降，嚴重危害循環冷卻水系統的安全運行。美國冷卻循環水系統補給水的水質基準建議NH3-N限值為1.0mg/L，因此，必須將二級出水經深度處理后再應用于循環冷卻水。

傳統的再生水回用工藝通常為在二級生物處理的基礎上采用混凝沉淀過濾工藝[2]，該工藝比較成熟， 但是工藝水質出水水質不穩定，且對氨氮的去除率很低。曝氣生物濾池(BAF)由于基建投資小、處理效果高、占地面積小、脫氮效果顯著，同時可去除CODCr、磷等其他營養元素而被廣泛作為中水回用技術[3]。筆者以曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝對城市污水處理廠二級出水進行深度處理，以實現污水的回用。

1 試驗條件

1.1 試驗裝置及流程

試驗裝置圖如圖1所示。所有罐體都由鋼板焊制而成，原水由加壓泵送至曝氣生物濾池，濾層厚度為4m，填料為生物陶粒，粒徑為3mm~5mm。試驗采用的曝氣生物濾池為上流式，即下部進水，上部出水。BAF出水加藥（所有加藥設備都為計量泵）混凝后流到澄清池沉淀，同時往澄清池中加石灰。澄清池出水加酸后由重力流到濾池過濾出水。

1.2原水水質

本試驗在某污水處理廠進行，試驗用水取自污水廠二級出水，其各項指標如表1所示。

表 1 原水水質

2 試驗結果與討論

2.1生物膜的培養與馴化
 生物濾池的啟動一般來說有3種方法：直接以正常的工作濾速啟動；直接通入要處理的水逐步提高濾速啟動；用活性污泥接種后循環曝氣一定時間后再通入要處理的污水。本試驗采用直接通入要處理的水逐步提高濾速啟動，考慮到進水為污水廠二級出水，污染物濃度低，生化可降解性差。所以在啟動初期往其中添加了一部分甲醇作為其營養物質來源。

生物膜培養初期，先小水量進水，曝氣生物濾池進水量為1m3/h，曝氣量為2m3/h，以調節溶解氧>3mg/L為標準。運行一個月內，濾速從1m3/h逐步提升到5m3/h，通過觀察反沖時帶出的污泥對濾池中的生物相進行研究發現其中菌膠團細菌是生物膜的主體，邊緣有絲狀菌、藻類生長，并有大量原生動物和后生動物，如草履蟲、鞭毛蟲、滴蟲、輪蟲、線蟲等（見圖2）。生物濾池中存在種群豐富、結構完整、功能穩定的生態系統，生物膜馴化階段基本完成。
 
2.2工藝參數的確定

根據再生回用水水質的要求，以及污水廠二級出水水質的具體情況，我們設計了一套曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝，該工藝設計進水量為5m3/h。

通過靜態燒杯試驗和動態試驗，最終確定混凝劑、助凝劑分別采用聚合硫酸鐵（PFS）、聚丙烯酰胺（PAM）。運行工藝參數如表2所示。

表 2 試驗運行參數

2.3對有機物（CODCr）的去除

該組合工藝對CODCr具有較好的去除效果，CODCr平均去除率達49.9%，處理后水中的CODCr穩定在30mg/L以下。這主要有兩個方面作用的結果：一方面是附著在陶粒表面的生物膜對有機污染物吸附后，通過異養菌的生物代謝去降可溶性的CODCr，另一方面為不可生物降解的CODCr以及曝氣生物濾池帶出來的生物膜可通過后續澄清池沉淀、過濾等工藝去除。

2.4對NH3-N的去除

傳統的化學沉淀工藝對二級出水中NH3-N的去除率僅為10%~20%。因此試驗考慮用曝氣生物濾池來降解NH3-N。
 
 NH3-N平均進水濃度為12.6mg/L，出水濃度為0.41mg/L，平均去除率為96.2%，完全滿足循環冷卻水的水質要求。研究中發現溶解氧是影響硝化反應的重要因素，反應器內溶解氧的高低直接影響著硝化反應的速率和硝化菌的增殖。研究表明：曝氣生物濾池內溶解氧一般控制3mg/L，也即是氣水比為3左右，出水NH3-N均小于1 .0mg/L。

2.5對SS、TP的去除效果

試驗結果表明，該工藝對SS具有良好的去除效果，出水SS都在5以下。主要是因為原水為二級出水，進水中含有的SS就比較低，而曝氣生物濾池顆粒填料對懸浮物的捕捉能力強，而且填料表面的生物膜對懸浮物有很強的吸附作用，同時化學沉淀過濾也為懸浮物的穩定去除提供了有利的保障。試驗中采用聚合硫酸鐵（PFS）、石灰來去除有機物、TP、總硬度和其他懸浮物，結果表明：當PFS投加量為30 mg/L ，石灰投加量為150~240 mg/L時，沉淀物質的量最大，除磷率可達90%以上，出水TP都小于0.5mg/L。出水總硬度(CaCO3)小于110mg/L。

2.6沖擊負荷試驗
 
 以進水量為5m3/h；氣水比為3∶1為正常態，把進水量逐步的從5 m3/h提高到10m3/h，其中每兩天提高1 m3/h，同時也相應的提高曝氣量，滿足氣水比為3∶1。圖4為進水沖擊負荷對NH3-N去除效果的影響。由圖4可知：進水沖擊負荷對出水的NH3-N值基本無影響，說明曝氣生物濾池抗沖擊負荷能力很強。在中水回用中，若以去除水中NH3-N為主要目標，水力負荷還可以進一步增大或使反應器填料高度進一步降低，這樣就能進一步降低投資成本。

3 結論

（1）采用曝氣生物濾池與混凝澄清過濾組合工藝對城市污水處理廠二級出水進行深度處理，當PFS投加量為30 mg/L ，石灰投加量為150~240 mg/L時，沉淀物質的量最大，該組合工藝對CODCr、NH3-N具有較好的去除效果，CODCr平均去除率達49.9%，處理后水中的CODCr穩定在30mg/L以下；平均NH3-N出水濃度為0.41mg/L，平均去除率為96.2%；工藝對其它指標也具有良好的去除效果，出水SS都在5 mg/L以下，除磷率可達90%以上，出水TP都小于0.5 mg/L。出水總硬度(CaCO3)小于110mg/L。

（2）曝氣生物濾池抗沖擊負荷能力很強。在中水回用中，若以去除水中NH3-N為主要目標，水力負荷還可以進一步增大或使反應器填料高度進一步降低。
 
參考文獻：

[1]PolancoFF，MendezE，AuruenaM，etal.Spaial distribution of heterotrophs and nitriers in a submerged biofiter for nitrificartion[J].Wat.Res.，2000，(10).

[2]邵青.水處理及循環再利用技術[M].北京:化學工業出版社，2004.362-363.ShaoQing.Water disposaland reuse technology[M].Beijing:Chemical IndustryPress，2004.362-363

[3] 張杰，曹相生，孟雪征.曝氣生物濾池的研究進展[J].中國給水排水，2002，18(8):26-29.ZhangJie，CaoXiangsheng，MengXuezheng.Progress of biological aeration filter
 [J].China Water and Wastewater，2002，18(8):26-29.

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