污泥灰陶粒对于结合生物曝气池技术处理合成污水方法的影响

污泥灰陶粒对于A/O结合生物曝气池技术处理合成

污水方法的影响

关键词： 曝气生物滤池 污泥灰陶粒 水力停留时间 气液比，再循环 摘要：

A/O BAF工艺中特别的污泥灰陶瓷颗粒载体使用于上升气流室，是为了处理

合成污水这一目标。在这里阐述了水力停留时间，气液比，回流比对消除化学需氧量，氨气 ，总氮量的影响。最佳操作条件包括水力停留时间2h，15:1的气液比，以及200%回流比。处于最佳条件下，90%化学需氧量，80%以上的氨氮以及接近70%总氮量能够被去除。在200%回流比条件下化学需氧量，氨氮，总氮量的平均消耗体积加载速率分别是4.06, 0.36，0.29kg (m3d)-1,化学需氧量和总氮量的消除主要发生在厌氧区，然而硝化反应在距离底部入口70cm高度处完成是为了与圆柱形的曝气生物滤池的布局相符合。废水和反洗的特性很大程度上影响总氮量德尔消耗。此外，载体和合成废水的特点有利于具有很强缓冲能力的曝气生物滤池，所以，不同的载体污水的PH随着不同的载体的高度稍有变化，并且没有循环。

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引言：

城市污水处理计划的副产物污水污泥通已经过焚烧，垃圾填埋或堆肥的方式处理，然而，研发一种更加可持续发展的方法去处理大量污泥正成为讨论的焦点问题。由于像重金属，病毒，细菌的潜在污染直接利用土地填埋被认为是最好的可持续的方法在一些国家并没有得到广泛的接受。除此之外，煤燃烧产生的煤灰由于数量巨大而无法被有效利用。对于环境和经济效益，如果能被恰当的利用这些浪费的物质能够成为有效的资源。例如，固体颗粒，废陶瓷，聚乙烯塑料被用作曝气生物滤池床载体就是很好的废弃物再利用方法。

目前，商业陶瓷颗粒作为一种轻砂石用作建筑材料和废水处理的过滤载体。通常，商业陶瓷的原材料由来自农田的泥土组成，这样一来会对农业造成长远的难以承受的影响。因此，尽可能多的开发合适的材料去代替泥土。由于脱水污泥和煤飞灰具有相同的矿物组成成为一种可能的替代品。在这项研究中，通过高温（1100℃以上）将脱水污泥和煤飞灰和泥土按照1:1:1的比例混合，这样，一种叫做污泥飞灰的陶瓷颗粒过滤材料得到发展。可以预见，如果可回收废料能够被成功应用于废水处理作为过滤介质，那么对于利用可回收材料在SFCP技术中将开辟新的领域。

生物曝气过滤器作为灵活有效的生物反应器19世纪70年代末起源于欧洲，并广泛应用于全世界。作为一种固定的反应器，生物曝气过滤器可以维持较高的液压和有机负荷，并能保持比传统悬浮生长的活性污泥和普通生物滤池更高的生质浓度，这使得有更少的沉积形成，更强的环境抗冲击性，体积更小的反应器成为可能。此外，原水中的活性污泥能够被水中的载体直接过滤所以独立的二次净化可以忽略。由于曝气生物过滤器的一些基本优点能够实现仅仅占用活性污泥所占据空间的1/3。

消耗生物氮中的硝酸盐的反硝化反应应在厌氧阶段进行，通过在入口底部上升气流中造成厌氧区，以及通过向圆柱状的中部注射空气创造好氧区改造的生物曝气过滤器用于消耗碳基质，总氮，氨氮以及悬浮固体。来自好氧区的污水回流到厌氧区完成氮的消耗。两种不同的功能区产生在曝气生物过滤器的一个单元比活性污泥工艺相对紧凑。

在曝气生物过滤器系统中，过滤介质在污水处理上起到很重要的作用。介质的特性不仅关系到基本的经费，设计过程和曝气生物过滤器的操作模式，而是应向到像反洗和空气进流的日常运行费用。包括粘土，沸石，塑料制品例如已经顺利完成研究的聚乙烯和ps在内的矿物载体。研究表明，曝气生物过滤器包括像生物载体这样的膨胀粘土可以实现比这些具有相同结构的沙子和塑料载体更好的基质消耗。

在这项研究，为了处理合成废水一种新的叫做SFCP的过滤材料应用于结合生物曝气过滤器的一种A/O工艺中。本论文的主要目的是研究水力停留时间，气液比，介质高度以及消耗氨氮，总氮，化学需氧量的回收率对特别的曝气生物过滤器系统的影响。此外，SFPC材料作为过滤材料的可行性被讨论并且pH与废水和SFPC材料的特性的关系根据实验结果得到研究。

2.实验

2.1材料和实验装置

值得注意的是过滤材料的生产事实上来源于废弃材料。脱水污泥和飞灰作为添加剂与粘土混合制作陶瓷颗粒原材料。这三种原材料的成分如Table1中所示。污泥取自暴漏在空气中至少1个月未经消化脱水过程的废水植物中。在SFPC生产过程中，三种原材料被混合搅拌运输至转盘中。通过注射自来水使粉状材料变成颗粒状。把SFPC半成品材料释放到回转炉前进行干燥并且加热到1100℃高温。最后，新的过滤材料被合成。SFPC和CCP的性质在Table2中说明。

正如Table2中展示的那样，SFPC在很多方面都优于CCP，包括更高的总孔隙度，更大的总表面积以及更小的体积和表观密度。根据 Kentet al. (1996)的调查，这些特性对于是否适合作为曝气生物过滤器载体是至关重要的。

也进行了SFPC浸出液中重金属元素的测试。在包括 Cu, Zn, Cd, Pb, Cr, Ba, 和As在内的九种重金属元素含量分别是 0.042，0.017，0.001，0.073，0.006，0.019 和 0.011 mg L-1，并没有检测到Hg和Ni。浸出液中所有的重金属含量都比GB 5085.3-2007低得多。总的来说，通过曝气生物过滤器工艺将SFPC引入废水治理是非常安全可行的。

一个实验室规模的上升气流A/O ,曝气生物滤池装置如图所示：圆柱形反应器是由聚甲基丙烯酸甲酯制成的直径100mm，有效容积2.5L，高1.6m的反应器。SFPC（9L）7L被填充在柱体的好氧区，2L则在厌氧区。两个空气扩散器被安装在距底部入口40cm处，产生一个25cm高的厌氧区和80cm高的好氧区。一个扩散器用于为好氧区冲氧，另一个用于在反洗操作时反洗空气。在柱体的顶部，有一个缓冲区用来阻止载体被混合的反洗气和水冲走。原水被给水泵送入柱体流经厌氧区和好氧区；处理过的废水通过循环泵被回收到废水罐的厌氧区。四个抽样口分别被放置在距柱体底部入口25,70,110,145cm高度处。生物过滤器每隔24h就要反洗一次，因为没有固体进入反应器导致的生物膜生长。收集在废水罐的循环水被用于反洗操作目的是反洗水的再利用。一个完整的反洗工序是由空气冲

-1刷，空气水洗和反洗组成。反洗空气和水的表面速度分别是25.5 和 38.2 m h 。

反洗操作遵循如下：首先，空气冲洗在关闭给水泵后始于反应器底部并持续5min，然后空气和干净的水被送入过滤器持续5min，最后停止通气循环水作为

反洗水的替代品泵入其中再持续5min。

2.2废水特性

在整个试验期间，给予曝气生物过滤器混合了葡萄糖，可溶性淀粉，醋酸钠，硫酸铵，磷酸钾的合成废水使之与中国山东，济南的原废水相似。通过调节流入柱体的废水量改变容积负荷。

2.3分析方法

在入渗和废水中根据标准方法对 CODcr， NH4--N,总氮，硝酸盐聚集物进行测量。对其他参数例如PH，温度，溶解氧进行有规律的

监测。样本在精确的时间间隔从不同的采样点取样。每个样品测量三次。该系统在温度范围处于 19.2至25.1℃的房间内运行。

2.4接种和启动

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