反冲洗污泥

© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 论述与研究 BAF 反冲洗污泥的特性及絮凝效能 邱立平1 ,2 , 　马　军3 , 　张立昕2 , 　王领全4 (1. 哈尔滨工业大学 环保科技公司博士后工作站 , 黑龙江 哈尔滨 150090 ; 2. 济南大 学 土木建筑学院 , 山东 济南 250022 ; 3. 哈尔滨工业大学 市政环境工程学院 , 黑龙江 哈尔滨 150090 ; 4. 天津大学 环境科学与工程学院 , 天津 300072) 　　摘 　要 : 　曝气生物滤池 (BAF)反冲洗污泥的处理是影响其工程应用的技术难题之一 ,为此考 察了 BAF 反冲洗污泥的沉降特性及絮凝性能 ,系统分析了其在生物 —化学强化混凝处理生活污水 时的效能及二次污泥的特性。研究结果表明 ,BAF 反冲洗污泥具有较强的生物活性和絮凝活性 ,将 其与金属盐混凝剂组合预处理生活污水时出水水质满足曝气生物滤池的进水水质要求 ,而且处理 过程中产生的二次污泥具有较好的沉降及脱水性能。 　　关键词 : 　曝气生物滤池 ; 　反冲洗污泥 ; 　生物絮凝 ; 　强化预处理 中图分类号 : X703. 1 　　文献标识码 : A 　　文章编号 : 1000 - 4602 (2004) 09 - 0001 - 04 Characteristics of Backwashing Sludge from Biological Aerated Filter ( BAF) and Its Flocculation Efficiency QIU Li2ping1 ,2 , 　MA Jun3 , 　ZHANGLi2xin2 , 　WANGLing2quan4 (1. Postdoctoral Programme , Harbin Institute of Technology , Harbin 150090 , China ;2. School of Civil Engineering , Jinan University , Jinan 250022 , China;3. School of Municipal and Environmental Engineering , Harbin Institute of Technology , Harbin 150090 , China ;4. School of Environmental Science and Engineering , Tianjin University , Tianjin 300072 , China) 　　Abstract : 　Backwashing sludge treatment from biological aerated filter (BAF) was one of the technical troubles that influence the engineering application ,and then investigation was made on the settling and bio2floc2 culation performance of BAF backwashing sludge ,and systematic analysis was carried out for its efficiency in bio2chemically enhanced coagulation treatment of domestic sewage and characteristics of secondary sludge. The results show that the backwashing sludge has great bioactivity and flocculation ability. When the combined backwashing sludge and metal salt coagulant is used for pretreatment of domestic sewage ,the effluent quality is suitable for use as influent of BAF ,and the secondary sludge produced in treatment process has good settling and dewatering performance. 　　Key words :　BAF ; 　backwashing sludge ; 　bio2flocculation ; 　enhanced pretreatment 　　基金项目 : 国家自然科学基金资助项目 (59825106) ; 　济南大学博士启动资金资助项目 (B0303) ; 　济南大学科技基金资 助项目 (y0417) ·1· 　　　　中国给水排水 　　 2004 Vol . 20 　　　　　　　　　　CHINA WATER & WASTEWATER 　　　　　　　　　　　No. 9 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 　　曝气生物滤池 (BAF) 反冲洗污泥的处理是影响 其工程应用的技术难题之一 ,但近年来的研究多集 中于处理效能和工艺的组合上[1 ] ,对这方面的研究 则一直未见报道。笔者系统地研究了 BAF 反冲洗 排水中污泥的特性和絮凝效能及其与化学混凝剂组 合应用于强化处理生活污水的效能。 1 　材料及方法 污泥采用 BAF 的反冲洗污泥 ,以混合液 (平均 污泥浓度为 760 mg/ L)形式投加 ,并根据污泥混合液 的投加量对沉后上清液的测定结果进行校正。化学 混凝剂采用硫酸铝和三氯化铁 ,均以化学纯试剂配制 成 1 g/ L 的储备液。试验期间水温为 20～21 ℃,原水 水质见表 1。 表 1 　试验用生活污水水质 Tab. 1 　Domestic sewage quality 指标 数值 COD(mg/ L) 199. 6～326. 7 氨氮 (mg/ L) 42. 3～46. 3 总氮 (mg/ L) 48. 6～51. 2 pH 5. 8～7. 7 指标 数值 亚硝态氮 (mg/ L) 0～0. 01 硝态氮 (mg/ L) 1. 8～5. 2 总磷 (mg/ L) 5～8 　　搅拌试验采用 DBJ — 621 六联定时变速搅拌 机 ,依次投加化学药剂和污泥 ,投加时间间隔为 5 min。投入混凝剂后先快速 (150 r/ min) 搅拌 2 min , 再慢速 (50 r/ min)搅拌 10 min ,静置 30 min 后虹吸取 上清液 ,按方法进行水质指标分析[2 ] 。 试验中采用的反冲洗方式为 : 先单独气冲 2 min ,再气水联合反冲洗 3 min ,最后水洗 7～8 min ; 气冲强度和水冲强度均为 10 L/ (m2·s) 。 2 　结果及讨论 211 　反冲洗污泥的特性 反冲洗排水 (占处理水量的 8 %～10 %) 的各项 指标值见表 2。 表 2 　反冲洗排水的特性 Tab. 2 　Characteristics of backwashing effluent 项目 MLSS(mg/ L) MLVSS(mg/ L) SVI(mL/ g) 数值 500～1 000 350～750 27～75 　　由表 2 可知 ,BAF 反冲洗排水中总固体浓度较 高 ,可挥发性物质所占比例较大 ,而 SVI值则较低。 镜检发现 ,反冲洗污泥的生物相比较复杂 ,生物 膜呈黄褐色或浅褐色 ,边缘整齐 ,粒径较小 ,原生动 物多且比较活跃 (甚至有正处于分裂期的个体) ,有 大量丝状菌与菌胶团交织在一起。反冲排水中微生 物的单一种群特性并不明显 ,说明反冲洗对反应器 的各个部分都有扰动 ,因此反冲洗排水的生物相能 够基本反映 BAF 的整体微生物种群组成及变化状 况。由于反冲洗排水中含有大量活性微生物 (生物 膜)和相应的代谢底物 (有机物和氮、磷等营养物 质) ,加上气冲洗过程的充氧效应 ,使得反冲洗水在 排出滤池后的一段时间内能继续进行好氧生物氧化 作用 ,具有较强的生物活性。 212 　反冲洗污泥的生物絮凝效能 近年来 ,以生物污泥作为絮凝剂的生物强化处 理技术得到了广泛重视[3 ] ,微生物产生的各种胞外 聚合物 ( EPS)在一定条件下可使大量微生物聚合起 来而成为粒度适当、沉降性能良好的生物絮体 ,该絮 体能吸附污水中的有机物质进行代谢 ,并易于从水 中分离。为了考察 BAF 反冲洗污泥的生物絮凝效 能 ,利用反冲洗污泥对生活污水进行混凝处理 ,结果 见图 1。 图 1 　反冲洗污泥投量对混凝效果的影响 Fig. 1 　Effect of backwashing sludge dosage on coagulation efficiency 由图 1 可知 ,反冲洗污泥对生活污水中的 COD 和 SS 具有良好的去除效果。当反冲洗污泥投量为 50 mL/ L 时 ,COD 和 SS 的去除率分别比自然静沉时 提高了 25. 1 %和 22. 8 % ,此后再增加污泥投量时 COD 和 SS 的去除率提高幅度不大。试验中总磷去 除率仅比自然静沉时 (为 19 %) 提高不到 10 % ,表明 生物絮凝对磷的强化去除效果不明显。生物絮凝除 磷主要是通过絮凝和吸附作用去除颗粒磷和少量的 溶解磷 ,因而效率较低。 需要指出的是 ,50～100 mL/ L 的污泥混合液投 加比例恰好与反冲洗水量占处理水量的比例一致 , 因而在实践中具有很好的可操作性。 213 　反冲洗污泥与化学混凝剂的组合效能 对曝气生物滤池进水进行强化预处理的目的在 于防止进水悬浮物和有机物负荷过高 ,以延长过滤 ·2· 2004 Vol . 20 　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水 　　　　　　　　　　　　　　　　No. 9 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 周期 ,最大程度地发挥 BAF 的生化处理效能 ,同时 弥补 BAF 除磷能力的不足。所以 ,化学混凝剂的选 择要兼顾混凝和化学除磷两方面的需要。经综合考 虑后选用了三氯化铁和硫酸铝作为化学混凝剂 ,并 与反冲洗污泥复配使用。 反冲洗污泥分别与三氯化铁和硫酸铝复配使用 的混凝除污效能见表 3。 表 3 　生物 —化学强化混凝处理效果 Tab. 3 　Treatment efficiency of bio2chemically enhanced coagulation 项目 去除率 ( %) COD 3 SS3 TP3 COD 3 3 SS3 3 TP3 3 铁盐投量 (mg/ L) 0 51. 6 54. 4 12. 0 54. 1 63. 9 14. 0 30 73. 5 77. 4 83. 4 74. 6 81. 9 84. 1 50 74 88. 0 89. 8 78. 2 88. 1 90. 7 铝盐投量 (mg/ L) 0 48. 9 54. 4 14. 5 51. 27 59. 4 13. 7 30 62. 5 75. 5 70. 9 63. 7 76. 9 71. 3 50 72. 8 86. 6 82. 0 73. 9 85. 9 82. 2 　注 : 　3 和 3 3 分别表示污泥投量为 50、100 mL/ L。 　　表 3 显示 ,50～100 mL/ L 的反冲洗污泥和 30 mg/L 的铁盐复配可取得良好的预处理效果 ,对 COD、SS 和 TP 的去除率分别可达 74. 6 %、81. 9 %和 84. 1 %(100 mL/ L 时) ,出水 COD、SS 和 TP 可分别降 到 100、80 和 1 mg/ L 以下 ,完全满足 BAF 的进水水 质要求。有研究表明[4 ] ,将化学混凝强化处理和生 物絮凝强化处理相结合可取长补短 ,既能保证处理 效果稳定可靠 ,又可显著降低药耗并减小污泥产量 , 同时产生的反冲洗污泥也得到了充分利用 ,通过一 级半强化预处理和曝气生物滤池生化处理 (二级处 理)的工艺组合 ,有望使出水水质达到三级标准。 214 　强化预处理污泥的特性 将反冲洗污泥用作生物絮凝剂进行生物—化学 强化预处理时将产生一定量的混合污泥 ,其性质和 数量对整个处理系统的基建和运行费用影响较大 , 所以对生活污水经静沉、生物强化絮凝 (投量 50 mL/L) 、化学强化混凝 (投量 30 mg/ L) 、生物—化学 强化混凝 (投加污泥 50 mL/ L、化学混凝剂 30 mg/ L) 等处理过程所产污泥的沉降性能和脱水性能进行了 对比研究 ,结果见表 4。 表 4 　污泥的沉降及脱水性能 Tab. 4 　Settling and dewatering performance of backwashing sludge 处理方式 静沉 生物强化混凝 铁盐混凝 铝盐混凝 污泥 + 铁盐 污泥 + 铝盐 30 min 沉降速度 较慢 慢 快 快 较快 较快 污泥体积 (mL) 15～21 21～23 14～18 15～18 16～19 17～20 污泥与污水的体积比 ( %) 9～12. 8 11. 5～25 2. 4～2. 9 2. 5～2. 9 2. 8～3. 2 2. 85～3. 4 沉淀污泥含水率 ( %) 97. 7 99. 2 97. 6 97. 7 98. 4 98. 6 抽滤后污泥含水率 ( %) 78. 6 78. 5 89. 3 87. 2 75. 8 76. 1 　　由表 4 可知 ,污泥的 30 min 沉降速度由快至慢 依次为化学强化混凝、生物 —化学强化混凝、静沉和 生物絮凝 ,化学混凝和生物 —化学混凝过程产生的 污泥量低于自然沉降和单纯生物絮凝过程产生的污 泥量 ;化学污泥和生物 —化学污泥浓缩 60 min 后的 污泥量约为污水体积的 2. 4 %～3. 4 % ,生物 —化学 污泥在未加任何絮凝剂的情况下 ,只需 30～60 min 其体积就可以减少 2/ 3 左右 ,表现出较好的重力浓 缩性能。比较而言 ,生物 —化学污泥具有良好的沉 降和浓缩性能 ,但沉速稍逊于化学污泥。 由表 4 还可知 ,处理过程中所产生的各种污泥 的含水率都较高 ,经过 15 min 抽滤处理后化学污泥 的含水率依然将近 90 % ,说明其脱水性能较差 ;而 静沉和生物污泥的含水率经抽滤后降至 78 %左右 , 说明其脱水性能较好 ;生物 —化学污泥的含水率降 到 76 %左右 ,其脱水性能不仅优于普通的生物污泥 和静沉污泥 ,更优于化学污泥。综上所述 ,生活污水 采用生物 —化学强化预处理时所产污泥具有较好的 沉降和脱水性能 ,除沉速稍逊于化学强化混凝外 ,其 他指标均优于单纯生物处理和单纯的化学混凝强化 处理 ,在污泥的进一步处理上具有明显的优势。 3 　结论 ①　曝气生物滤池的反冲洗污泥具有较好的生 物絮凝活性 ,利用该反冲洗污泥混合液作为生物絮 凝剂对生活污水进行强化混凝预处理时可以使有机 物和悬浮物去除效率比对照组 (静沉) 提高 10 %以 上 ,且随其投量的增加而提高 ,但对总磷的去除效率 影响较小。 ②　反冲洗污泥与化学混凝剂组合预处理生活 污水时可显著提高 COD 和悬浮物去除率 ,处理效果 明显优于单纯的生物絮凝和单纯化学强化混凝。当 反冲洗污泥浓度为 760 mg/ L、污泥混合液投加量为 ·3· 2004 Vol . 20 　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水 　　　　　　　　　　　　　　　　No. 9 © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 100 mL/ L、三氯化铁投量为 30 mg/ L 时 ,对生活污水 中 COD、SS 和 TP 的去除率分别可达 74. 6 %、81. 9 % 和 84. 1 % ,预处理出水 COD、SS 和 TP 可分别降到 100、80 和 1 mg/ L 以下。 ③　在化学混凝剂投量不变而反冲洗污泥的投 加量由 50 mL/ L 增加到 100 mL/ L 的情况下 ,COD 去 除率增幅较小。反冲洗污泥与化学混凝剂的组合使 用对总磷的去除效果十分显著 ,其中铁盐 + 污泥的 强化处理效果明显好于铝盐 + 污泥 ,而增加污泥投 量对总磷的去除基本不起作用。 ④　生物 —化学强化预处理过程中产生的污泥 具有良好的沉降性能和脱水性能。 参考文献 : [1 ] 　马军 , 邱立平. 曝气生物滤池及其研究进展 [J ] . 环境 工程 ,2002 ,20 (3) :7 - 11. [2 ] 　国家环保局. 水和废水监测分析方法 (第 3 版) [M] . 北 京 :中国环境科学出版社 ,1989. [3 ] 　师绍琪 ,袁琳 ,蒋展鹏 ,等. 生活污水生物絮凝吸附强化 一级处理的研究[J ] . 中国给水排水 ,1998 ,14 (2) :5 - 7. [4 ] 　EI2Gohary F A. Physical2chemical2biological treatment of mu2 nicipal wastewater [J ] . Water Science Technology , 1991 , 24 (7) :285 - 292. 作者简介 :邱立平 (1968 - 　) , 　男 , 　辽宁本溪人 , 　 博士 , 　副教授 , 　研究方向为污水生物处理 理论与技术、水深度处理与回用技术。 电话 : (0531) 7115448 E - mail :lipingqiu @163. com 收稿日期 :2004 - 04 - 26 ·技术交流· 两种实用的阳台排水设计方法 　　笔者在工程设计实践中了两种阳台排水设 计的方法 ,供设计人员参考。 方法一 :阳台排水系统单独设一根 De50 的排水 立管 ,阳台受水口为 De50 地漏。底层阳台排水采用 单独排出 ,地漏设 S 型存水弯 ,楼上阳台地漏不设存 水弯。排水立管在入地时与排出横管断开 ,以使其 间接排水 ,排出横管起端设 S 型存水弯 ,并将存水弯 及排出横管管径放大 1～2 号 ,接点处用砖砌和水泥 砂浆抹平。系统图见图 1。 图 1 　方法一的系统图 　　方法二 :阳台排水系统单独设一根 De50 排水立 管 ,阳台受水口为 De50 地漏 ,地漏均不设存水弯 ,在 排出管与城市管网连接前增设水封井 ,其水封高度 为 20～40 cm ,再由水封井排至市政检查井 ,但底层 地漏横支管与立管连接处至排出管管底的垂直距离 如小于的数值 ,则底层阳台排水需采用单 独排出或将排水横管管径放大 1～2 号 ,这种方法的 不足之处在于水封井有淤积 ,需定时清理。系统图 见图 2。 图 2 　方法二的系统图 (安徽省建材设计研究院 　项怀船 　供稿) ·4· 2004 Vol . 20 　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水 　　　　　　　　　　　　　　　　No. 9