人們的日常生活會產生大量生活污水，對其進行有效處理可以避免水環(huán)境以及周圍生態(tài)環(huán)境被破壞。探究二段曝氣生物濾池對生活污水的處理，并借助試驗的方式證明其處理效能，可以為深入落實生活污水的有效處理提供重要的參考思路和指導幫助。
1、試驗材料、裝置及試驗方法
1.1 試驗材料、裝置
本文在研究二段曝氣生物濾池處理生活污水的試驗時，結合相關研究資料，使用了由BAFC段與BAFN段共同構成的實驗裝置。研究還在二段曝氣生物濾池中加設了厭氧池，并將其HRT分別控制在4.4h與3.6h，以此有效達到增強水質穩(wěn)定性的目的。試驗中，BAFC段與BAFN段采用的填料分別為半軟性與酶促好氧生物填料，并且酶促好氧生物填料顆粒粒徑在3~6mm之間。
1.2 試驗方法
在試驗過程中，二段曝氣生物濾池將污水廠的初沉池出水作為其進水水源。本文在此次試驗中選取了COD、氨氮和總氮、SS與pH等眾多指標作為水質指標，并結合國家相關標準要求對其具體變化范圍進行了規(guī)范。例如，水質pH值需控制在6.7~7.9之間，總氮則需控制在50.4~74.5mg/L之間。
2、試驗結果與分析
2.1 基于污染物容積負荷的影響
2.1.1 COD容積負荷
結合本次試驗結果以及其他相關研究結論，可知在COD容積負荷介于0.3~1.0kg/(m3·d)時，二段曝氣生物濾池去除COD的效能良好，此時COD去除率不僅相對較高，而且具有一定的穩(wěn)定性。本文通過分析本地某污水處理廠的相關運行數據，發(fā)現該污水處理廠在運用BAF工藝的過程中，當COD容積負荷達到10kg/(m3·d)時，也可以保持良好的COD去除效能。但隨著COD容積負荷的逐漸增加，出水COD濃度也會隨之有所增加。另外，在該二段曝氣生物濾池處理生活污水時，BAFC段與BAFN段分別產生異養(yǎng)菌與自養(yǎng)硝化菌，這兩種生長細菌的出現有利于實現污水中的氨氮硝化。根據最終得到的試驗結果可知，當COD容積負荷逐漸加大時，氨氮去除率并未隨之出現明顯提升，這主要是由于BAFN段負責硝化處理污水中的氨氮，而BAFC段在將大部分有機物去除之后，減小了有機物濃度變化對硝化菌活性的影響。從去除總氮的角度來看，當COD容積負荷越來越大時，總氮去除率反而會逐漸降低。這與二段曝氣生物濾池缺乏后端碳源以及工藝好氧環(huán)境有一定關系。
2.1.2 氨氮容積負荷
在此次試驗當中，當氨氮容積負荷在0.05~0.25kg/(m3·d)時，二段曝氣生物濾池的氨氮去除率相對較高。隨著氨氮容積負荷的逐漸增加，氨氮去除率會略有下降。這也表示BAF可有效去除污水中的氨氮，實現生活污水的凈化。但在試驗當中，當氨氮容積負荷越來越大時，出水中的氨氮濃度反而會出現小幅上升的情況。這是因為進水的流量和氨氮濃度直接控制著氨氮容積負荷，當水力負荷相對較大時，會縮減水力停留時間，受此影響，出水氨氮濃度將會出現相應增大的情況。另外，在試驗過程中，當進水氨氮容積負荷逐漸增大時，二段曝氣生物濾池去除總氮的能力則出現了明顯減弱的情況。本文認為，這一情況的出現，除了氨氮容積負荷不斷增加會影響硝化效果這一原因外，還與好氧工藝無法為反硝化提供良好的外部環(huán)境，以及當氨氮容積負荷逐漸增加時，水力停留時間會越來越短有關。
2.2 基于水溫的影響
通過參考相關研究資料可知，有諸多研究人員認為，當水溫降至15℃以下時，曝氣生物濾池降解有機物以及氨氮硝化等性能，均會出現不同程度的下降變化。而當水溫在10℃以下時，反應器基本無法進行正常的硝化。根據此次得到的相關試驗結果可知，在不超過規(guī)定水溫的情況下，當水溫逐漸升高時，二段曝氣生物濾池去除COD與氨氮的能力將會隨之有所增強。例如，在進水水溫為24℃時，COD去除率約為80%，但當進水水溫升高至27℃時，COD去除率則提升至88%。同樣，在進水水溫為24℃時，二段曝氣生物濾池的氨氮去除率約為85%，而當進水水溫超過27℃時，氨氮去除率也超過了88%。
2.3 基于水力負荷的影響
從最終得到的試驗結果來看，當水力負荷逐漸增加時，二段曝氣生物濾池去除污染物的能力反而會有所減弱。當水力負荷為0.208m3(/m2·h)時，平均出水污染物濃度最小;而當水力負荷增加至0.417m3/(m2·h)時，平均出水污染物濃度最大。這主要是由于隨著水力負荷的增大，反應器污染物負荷也不斷提高，導致水力停留時間被大大縮短。在水力負荷越來越大的情況下，二段曝氣生物濾池的COD與SS平均去除率，出現了小幅下降的變化趨勢。同樣呈下降趨勢的還有二段曝氣生物濾池的氨氮與總氮平均去除率。例如：在水力負荷為0.208m3/(m2·h)時，對應的氨氮與總氮平均去除率接近93%；但當水力負荷增加至0.417m3(/m2·h)時，氨氮與總氮平均去除率只有不足30%。
根據相關試驗數據顯示，水力負荷分別為0.208m3/(m2·h)、0.260m3(/m2·h)、0.339m3(/m2·h)時，對應的平均進水COD濃度各為219mg/L、312mg/L、225mg/L，對應的平均出水COD濃度則分別為25mg/L、38mg/L和36mg/L。由此可見當水力負荷范圍一定的情況下，隨著水力負荷的持續(xù)增加，進水COD濃度將會出現相應增加，但并不會影響去除COD的效能。由此證明二段曝氣生物濾池具有較好的耐沖擊負荷能力。
2.4 基于溶解氧的影響
2.4.1 去除BAFC段
通過結合相關試驗數據，可知當溶解氧濃度為1.0~3.0mg/L時，隨著溶解氧濃度的逐漸加大，BAFC段的COD去除率也有所增加，而當溶解氧濃度不超過2.0mg/L時，對應的COD去除率出現了顯著降低的變化情況。但當溶解氧濃度達到3.0mg/L以上，隨著溶解氧濃度的繼續(xù)增加，COD去除率反而會出現小幅下降的情況。這與生物膜活性、反應物當中的生物膜濃度有著直接關系。如果曝氣量相對較大，就會使得BAFC段中填料的生物膜沖刷明顯增強，最終使得生物膜脫落導致COD去除率下降。因此在BAFC段中，需要將溶解氧濃度控制在2.0~3.0mg/L才能獲得較為理想的污水處理效果。
2.4.2 去除BAFN段
在去除BAFN段的COD的過程中，當溶解氧濃度在2.0~5.0mg/L、出水COD的濃度為32~45mg/L時，反應器的COD去除率相對較高。當溶解氧濃度超過4.0mg/L，隨著曝氣量越來越大，填料生物膜受到的沖刷也越來越強，進而導致在BAFN段中，在溶解氧濃度越來越大的情況下，出水COD濃度會有所增加，出水COD去除率則會略有下降。整體來看，在BAFN段中，COD去除效能幾乎不受溶解氧濃度變化的影響，但當溶解氧濃度逐漸增加時，BAFN段去除氨氮與SS的效果反而越來越不理想，因此本文認為，對于二段曝氣生物濾池，需要在BAFC段和BAFN段中，分別將溶解氧濃度設定在2~3mg/L和3~5mg/L，才能獲得較好的污水處理成效。
2.5 基于填料的影響
在本次試驗中，二段曝氣生物濾池所采用的填料分別為半軟性與酶促好氧填料，兩者在二段曝氣生物濾池中，去除COD的能力基本相同。但相比于使用單一的新型酶促厭氧填料，在二段曝氣生物濾池中搭配使用半軟性與酶促好氧填料，可以獲得更高的氨氮去除率[3]。這主要是由于酶促好氧填料的生物親和性較好，加之該填料的粒徑相對較小、具有較大的比表面積等優(yōu)勢特性，因此有助于去除污水中的氨氮。但在去除總氮方面，相比于搭配使用半軟性與酶促好氧填料，反倒是只在BAFC段中使用酶促厭氧填料可以獲得更高的COD去除率。另外，在試驗中也顯示出，當填料層高度不超過0.2m時，對應的COD與SS去除率相對更高，而當填料層高度在0.6m以內時，才會出現相對較好的TN與TP去除效果，這也證明生物同化作用是去除污水中TN與TP的主要原因。
2.6 基于pH值的影響
微生物自身代謝活性直接受到污水pH值的影響。對于好氧生物而言，當pH值在6.5~8.5，比較適宜生長繁殖。而相關研究顯示，污水中的氨氮在硝化反應時，如果pH值超過7.0或不超過6.5，硝化作用速度將會明顯減慢。但在此次試驗中，反應器進水pH值始終穩(wěn)定在6.7~8.5，因此并未出現pH值顯著變化而影響生活污水處理效能的情況。
3、結語
通過本文的分析研究可知，隨著污染物容積負荷越來越大，二段曝氣生物濾池的污染物去除率會逐漸降低。當水力負荷變化相對較大時，二段向上流BAF也能夠完全承受。隨著進水水溫的逐漸升高，反應器運行性能也會有所提高。在BAFC段和BAFN段中，應將溶解氧濃度分別設定在2~3mg/L、3~5mg/L之間，才能獲得較好的污水處理成效。同時建議二段分別使用半軟性填料與小粒徑酶促好氧填料，以便進一步優(yōu)化污水處理效果。而在試驗中pH值對生活污水處理效能的影響并不明顯。( >
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