生物曝气滤池处理卷烟厂生产废水的试验研究

刘建广，张春阳
（山东建筑工程学院，山东 济南250014）

　　摘　要：采用下向流重质填料生物曝气滤池对某卷烟厂生产废水处理进行了中试研究。在COD_Cr容积负荷小于4.0kg/（m³·d）、BOD₅容积负荷小于1.8kg/w.山的条件下，水的COD_Cr由800 mg/L降至40 mg/L，基本能达到生活杂用水水质的要求。
　　关键词：卷烟厂废水；生物曝气；滤池；污水处理；生物膜法
　　中图分类号：X795
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009-2455（2002）02-0037-03

Test and Research Of Aeration Biological Filter on the Wastewater from Cigarette Production
LIU Jian-guang, ZHANG Chun-yang
( Shandong College of Civil Engineering, Jinan 2500l4, China)

　　Abstract: Pilot scale downgrade now aeration biological filter with fillings whose density is heavier than water density was tested to treat wastewater from cigarette production. Under the condition of volume load of COD_Cr＜ 4.0kg/(m³. d) and that of BOD₅＜1.8 kg/ (m³.d), COD_Cr of the water was reduced to 40 mg/L from 800mg/L. The treated water can be roughly reused for some domestic purposes.
　　KeyWords: cigarette wastewater; biological aeration; filter; wastewater treatment; biological film method

　　生物曝气滤池是国外80年代发展起来的好氧生物处理工艺，与常规生物接触氧化法的不同之处是采用了粒径较小的粒状填料，同时具有生物降解5过滤、除碳、硝化与脱氮功能。本文采用下向流重质填料生物曝气滤池对卷烟厂的废水处理进行了中试。

1 试验水质

　　该厂污水主要来源于车间生产废水（清洗烟叶工段、清洗卷烟设备等）、冷却水、锅炉冲灰水、冲洗废水、车间生活污水，还含有一定量的香精及添加 剂，其水质见表1。

表1 原水水质 项目 COD_Cr/(mg.L^-1) 色度/倍 pH BOD₅/(mg.L^-1) SS/(mg.L^-1) 数据 800 200 5-7 350 200

　　从表1中看出，w（BOD₅）：w（COD_Cr）＞4，废水的可生化性较好，适宜用生化法处理。处理后出水达到 COD_Cr＜50mg/L、SS＜10mg/L满足回用要求。试验在该厂的污水处理场进行，生物曝气滤池进水取自现有初沉池出水，由于沉淀效果较差，出水中SS较高。

2 试验流程及主要设备

　　试验设备尺寸为1.4m×1.4m×4m，由钢板焊制，填料选用多孔性焦炭，所选焦炭具有表面粗糙、孔隙率高、强度较高的特点，具有一定的吸附性、易挂膜、填料粒径为3－4mm，填料层厚度为2m， 采用下向流（逆向流）运行方式，反冲洗水回流至原集水井。生物曝气滤池见图1，采用穿孔管曝气，风机为SSR-50三叶罗茨风机，试验流程见图2。

3 试验结果与分析

3.1 生物驯化
　　接种污泥取自某啤酒厂污水站好氧污泥，加入50L浓度为6000mg/L的好氧污泥并加入50L粪便水。进水流量为14.4m³/d、水温度15～20℃，曝气量控制在气水比为10：1左右，出水PH＝6～7、SS＜10mg/L，色度在 2～4倍。反冲洗采用气、水同时反冲，水冲强度为3～5L/（m².s），气冲强度为6L/（m².s），反冲洗时间取10min。经两周时间的驯化，生物膜基本成熟，对污泥镜检发现，污泥中有大量钟虫、独缩虫等。
3.2　正常运行
　　在进水负荷为2.6～3.5kg［COD_Crl/（m³.d）的条件下，出水SS在5mg/L左右，COD_Cr小于40mg/L，COD_Cr的去除率平均达95％，出水COD_Cr及SS基本达到了杂用水的水质标准。COD_Cr试验稳定运行结果见图3。

3.3 试验现象
　　①试验观察到设备的填料层上部为悬浮活性污泥区，由于填料层的截留作用，在整个运行周期内活性污泥不会流失，而且由于曝气的冲刷搅动作用，上层填料较松动，生物膜脱落、更新快，生物活性高，脱落的生物膜一部分随水流向下层移动，并被截留，另一部分膜则因搅动而进人悬浮区，成为活性污泥。由于此区接触较高浓度的污水，有机负荷高，活性污泥生长快。在水流经填料层的过程中，污水浓度逐渐降低，属于较严格的推流式，该设备在不同高度生长有各自占优的微生物，可以看成是活性污泥法与多级生物膜法的串联工艺，这是出水水质好的主要原因。对顶层滤料上的生物膜进行镜检，发现大量高密度堆积的盖纤虫，数量之多在活性污泥中是不多见的，而且生物膜强度高，用玻璃棒很难将其搅碎。
　　②在进水COD_Cr负荷超过4.5kg/（m³.d）（相应BOD5负荷为2.0kg/（m³.d））时，出水COD_Cr浓度明显上升，COD_Cr去除率开始下降，但是COD_Cr去除负荷随进水负荷的增加而增大，当负荷降低后COD_Cr去除率很快恢复。说明生物曝气滤池具有较强的抗冲击负荷能力与运行稳定性。
　　③本试验具有较短的启动期，约20d，与所用填料的表面粗造度及培养方式有关。本试验采用了焦粒作填料，表面有大量肉眼可见的微小孔隙，因此具有很大的比表面积及吸附性，从而容易挂膜。其吸附性从启动初期的出水水质可以得到证明：在进水的最初两天，出水COD_Cr及SS非常低，但以后的几天出水COD_Cr开始上升，第十天开始逐渐下降。最初几天COD_Cr的去除现象完全是填料吸附作用的结果。另外，采取投加接种污泥及粪便水的方法对挂膜也是有利的。水力（有机物）负荷对挂膜也有影响。而采用表面光滑的合成填料处理生活污水，其培养期为30d[１]
　　④出水中溶解氧含量高，可达3.5mg/L。在生物曝气滤池中，由于采用小粒径颗粒填料，颗粒堆积于池中，颗粒间空隙很小，而且在池中没有垂直贯通整个填料层高度的空隙。以直径为3 mm的假想球状填料为例，颗粒间的空隙尺寸为0.46mm左右，一般微孔曝气器扩散出的气泡直径在1mm以上，中气泡扩散装置释放的气泡直径在5 mm以上，这样气泡在上升过程中与颗粒不断碰撞，并不断受到颗粒的切割，空气与生物膜直接接触，大大增加了氧的转移效率。

4 问题讨论

　　通过试验发现，生物曝气滤池在设计运行中应注意以下问题。
4.1 曝气的均匀性
　　在生物曝气滤池中，沿垂直方向水流基本上是推流式，若曝气不均匀，则会形成某一小区域在整个高度上的缺氧或厌氧，造成所谓“沟流”，影响出水水质。
4.2 反冲洗强度
　　生物曝气滤池的反冲洗强度要小。生物曝气滤池以清堵为主要目的，主要冲洗颗粒空隙内截留的污物及脱落部分生物膜，对滤料表面不能冲洗干净，应保持一定的生物膜量，以备下一运行周期作为种污泥，保证周期初时运行时段保持一定的污泥浓度。另外，因生物曝气滤池内沿填料高度生长有各自占优的微生物，特别是下层生物膜中以硝化菌为主，若冲洗强度过高则会造成乱层及生物膜脱落过量，将影响下一周期的运行效果。气洗强度不宜超过10 L/（m².s）。
4.3 反冲洗周期
　　与填料粒径、有机物负荷及进水SS有关。对SS及BOD较高的污水，应采用粒径为3－5mm的填料，低浓度污水可以用粒径为 1－2mm填料，否则，滤池堵塞太频繁，不利于操作运行。在本试验的启动阶段，反冲洗间隔时间较长，从开始运行到第一次反冲洗间隔达7d，随着生物膜的逐渐形成，反冲洗间隔时间缩短，稳定运行后，正常反冲洗间隔时间为1d。在试验过程中曾发生过因生物曝气滤池进水SS突然过高（沉淀池出水带泥严重）而造成滤池在半天内堵塞的情况，因此，生物曝气滤池进水的SS的要低。
　　随生物膜的增厚，一方面空隙减小，阻力增大，另一方面纳污量减小，反冲洗时间间隔逐渐缩短，此时可以进行一次较高强度冲洗，冲洗强度为常规冲洗强度的1.5～2倍。由于填料密度稍大于水，在反冲洗过程中，部分填料较轻会随反冲洗水流失，因此，最好对填料进行筛选及设置阻隔网，以免填料进人排水槽造成流失。

参考文献：

　　[1]Allant Tmann. Perfomance of floating and sunken media biological aerated filters under unsteady state conditions[J]. Water Res,33(4):1108-1113.

　　作者简介：刘建广（1964－），男，山东济南人，副教授，山东建筑工程学院环境工程系。