曝气生物滤池在印染废水回用处理中的应用

印染行业是“能耗水耗大户”，全国印染废水排 放量约占整个工业废水排放量的35%，且具有排水量 大、污染物成分复杂、水质水量变化快、可生化性差等 特点[1]。印染行业用水量大、回用率低、水资源浪费严 重，因此将印染废水深度处理并回用，不仅节约了大 量的新鲜水用量，而且直接减少了废水污染物的排放 量，对促进印染行业可持续发展具有重要意义，也是 全社会节约用水、实现节能减排的迫切要求。
曝气生物滤池（BAF）是在生物滤池和普通快 滤池的基础上而发展起来的新型水处理技术，于 1981年由法国首先投入工业应用[2]。与普通活性污 泥法相比，BAF用于处理低浓度、难降解有机废水， 具有占地面积小、抗负荷冲击强、氧传输效率高、避 免污泥膨胀、出水水质稳定等优点[3]。本试验是在原 有印染废水A/O生化处理的基础上，再增加BAF 深度处理工艺，试验除了验证工艺的可行性外，更重 要的是探讨各主要处理单元的设计参数和运行控制 参数，为实际工程化应用提供理论依据。

1材料与方法
1.1废水水质及回用要求
杭州某纺织有限公司主要从事氨纶经编弹性织物 的织造、染色加工及销售，废水排放量约为1200 m·3d-1，现有一套兼氧－好氧生化处理工艺，为了贯 彻落实节能减排精神，企业提出生产废水回用的思 路，考虑到目前我国尚未制定印染废水的回用标准， 根据企业建议并参考印染行业水质标准[4]，提出了 本试验的再生回用水水质。试验以企业现有污水处 理设施的排放口出水为原水，试验进水和出水水质 情况如表1所示。


1.2工艺流程与试验装置
试验在原有印染废水A/O生化处理的基础上再 增加BAF深度处理工艺，具体工艺流程如图1所示。


试验装置的主体是透明有机玻璃圆柱体，直径 为300 mm，总高度2 000 mm，从下*依次为布水 区、曝气区、填料层和清水区。其中填料层滤料分上 下两层，下层为不规则细碎陶粒，陶粒滤料的粒径为 3～10 mm，具有颗粒小、表面积大、费用低廉等优 点，适合微生物的接种、驯化、繁殖生长[5]；上层为球 状颗粒陶粒，球状陶粒滤料的粒径为10～15 mm， 具有颗粒均匀、比重大、质地坚硬、不易破碎、过滤效 果好等特点，并且耐冲洗、不堵塞，水力特性良好。
1.3分析方法
试验分析项目主要有COD、SS、pH、BOD、色度等， 按照《水和废水监测分析方法》（第4版）[6]进行分析。

2调试及运行
2.1曝气生物滤池的启动

BAF接种污泥和试验进水分别为原有污水处 理系统中的活性污泥和排放口出水。污泥接种后连 续闷曝2 d，然后开始小流量进水（进水水量5～10 L·h-1，气水体积比2：1～4：1），使填料表面逐渐附着 生物膜，待出水变清澈后，逐渐增加水力负荷，挂膜 终止时水力负荷为0.1 m·3m-2·h-1。
挂膜期间，BAF进水COD为150～250 mg·L-1， BOD为30～50 mg·L-1，出水COD去除率呈上升趋 势。调试3周后，COD去除率稳定在50%以上，出水 比较清澈，表明BAF挂膜基本完成[7]。
对该工程中生物膜进行镜检，发现在运行正常 的滤池中存在丝状菌、线虫和轮虫，有时还可以看到 红斑顠体虫，在出水清澈透明的情况下，甚至出现肉 眼可见的小红虫。
2.2水力负荷条件对BAF出水水质的影响
进水COD为150～250 mg·L-1时，COD去除 效果与水力负荷的关系见图2。水力负荷对COD去 除率的影响是一个先上升后下降的过程。在低水力负 荷条件下，水力负荷的增加使F/M比提高，微生物的 活性增强，有利于改善出水水质，而当水力负荷进一 步增加时，去除率有下降趋势。因水力负荷和水力停 留时间（HRT）成反比，水力负荷的增加导致HRT缩 短，减少了生物膜和污水的接触时间，导致生化处理 效率下降SS去除率下降。另外，由于水力负荷增加，


导致水力冲刷加剧，使BAF出水携带的生物膜增加， 也使出水水质劣化。根据试验结果，对于印染废水的 深度处理，水力负荷取0.8～1.5 m3·m-2·h-1较合适， 建议水力负荷取1.0 m·3m-2·h-1。
2.3不同气水体积比对出水水质的影响
在水力负荷为1.0m·3m-·2h-1时，不同气水体积比 下COD的去除率见图3。可以看出，COD的去除效率 随着气水比的增加逐步上升，但当气水比超过4：1后， COD去除率略有下降。在气水体积比为2：1时，BAF 内DO处于较低的水平，使微生物的代谢活动受到抑 制，COD总体去除率不高；较高的气水比对滤池起了 冲洗的作用，导致生物膜脱落量增加，影响处理效果， 且能耗也随之增加，因此气水体积比以4：1为*。


2.4反冲洗
在运行过程中，随着运行时间的推移，生物膜由 于增殖而逐渐增厚，同时滤层截留的SS不断增加， 使滤层阻力不断增加zui终达到极限水头损失，出水 水质变差，此时需对滤池反冲洗，去除滤池内老化的 微生物膜及滤床截留的SS，以恢复其处理能力，这 是维持BAF功能的重要环节。

试验采用气水联合反冲洗，即气洗－气水联合 洗－水漂洗，通过长柄滤头配水和微孔曝气器配 气，滤池气洗强度为10～15L·m-2·s-1，水洗强度为5～ 7 L·m-2·s-1，反冲洗过程中控制滤料层的膨胀率≤5%， 实现对滤料的良好冲刷及滤料间的轻微相互摩擦，保 持生物膜的厚度在300～400μm[8]。在运行时控制合适 的反冲洗时间也非常重要，从该工程实际运行情况来 看，气－水联合反冲洗的步骤是：选用压缩空气进行 5～10 min反冲洗；再启动反冲洗水泵，气水同时反冲 洗5～10min；zui后再用水反冲洗10～15min。

3结果与讨论
3.1 COD的去除效果
由图4可知，在水力负荷为1 m3·m-2·h-1，气水体积比为4：1时，COD在100～250 mg·L-1范围内， 曝气生物滤池对COD具有较好的去除效果（平均 去除率为80%），出水COD保持在50 mg·L-1以下， 满足企业印染废水中水回用的水质要求；同时，进水 COD浓度的波动对出水水质影响不大，这表明曝气生 物滤池具有较强的抗冲击负荷能力。


3.2 SS的去除效果
当曝气生物滤池的进水SS质量浓度为80～ 120 mg·L-1时出水SS质量浓度小于20 mg·L-1（去 除率大于80%）。曝气生物滤池对SS具有良好的去 除效果主要是因为颗粒填料对悬浮物的捕捉能力 强，而且填料表面的生物膜对悬浮物有很强的吸附 作用。试验中还发现进水SS质量浓度对处理效率 有一定影响，进水SS质量浓度升高会使去除率下 降，出水SS质量浓度随之升高。如当进水SS浓质 量度超过200 mg·L-1时，对其的去除率仅为70%。


此外，只有将曝气生物滤池的SS质量浓度控制在 200 mg·L-1以下，才能保证滤柱不堵塞，并减少反冲洗 次数，这说明曝气生物滤池对进水SS有较高的要求。
3.3色度的去除效果
试验表明，当进水色度保持在30～50倍，曝气 生物滤池对色度的平均去除为60%左右，（出水色 度为20倍以下），这说明曝气生物滤对色度的去除 能力是有限的。

4运行费用
因为曝气生物滤池有着便于管理的优点，可由 现有污水处理管理人员兼职，因此无附加人工费；运 行过程中不需要投加任何药剂，因此无药剂费；运行 费用主要由电费和设备维修费组成。
电费：电价以0.70元·kWh-1计，功率系数为 0.85，则处理单位废水电费为=26.4×24×0.85×0.7÷ 1200=0.31元·m-3废水；设备维修费：年维修以10% 计，年工作天数以350d计，则处理单位废水的维修费 为=28.9×10000×10%÷（1200×350）=0.06元·m-3废水；单 位废水处理的总运行费=电费+设备维修费=0.37 元·m-3废水，相对于工业用水2～2.5元·m-3的水价， 该工艺具有一定的经济优势和广阔的应用前景。

5结论
采用BAF对达到二级标准的印染废水进行深 度处理，其优化设计参数为：水力负荷为0.8～1.5 m3·m-2·h-1较合适，建议水力负荷取1.0 m3·m-2·h-1； 气水体积比为4：1*。
在合理的运行条件下，BAF对印染废水达到二 级排放标准的出水（COD≤250 mg·L-1）进行深度 处理，出水可以达到企业中水回用标准（COD≤50 mg·L-1）的要求，COD的去除率稳定在80%左右。 该工艺处理费用为0.37元·m-3废水，相对于工 业用水的水价，该工艺具有一定的经济优势和广阔 的应用前景。