污水處理技術曝氣生物濾池在給水處理中翻車了嗎？

全康環(huán)保:對飲用水安全關注的日益提升，以及水環(huán)境污染情況的多樣化，導致常規(guī)給水處理工藝技術在面對特定污染特征的原水情況下可能“力不從心”，將污水處理技術應用于給水處理工藝，已經(jīng)成為了在特定情況下的工藝探索方向。

在面對氨氮和有機物特征污染明顯的原水條件下，應用曝氣生物濾池工藝，驗證了該工藝應用的實效，并在工藝運行和管理取得了實戰(zhàn)經(jīng)營，可以為同行的工藝探索提供研究基礎。

1、曝氣生物濾池預處理技術

近年來，我國城市飲用水水源存在一些氨氮及有機物污染情況，常規(guī)的給水處理工藝“絮凝-沉淀-過濾-消毒”已很難保證出水水質氨氮等指標完全符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749―2006)要求。

針對此類微污染水源研究表明，曝氣生物濾池能有效去除微污染水源水中有機物、氨氮等污染物，其對氨氮的去除率達80%以上，對耗氧量、渾濁度、色度、鐵、錳等污染物均有較好的去除效果。

目前，曝氣生物濾池已被引入給水處理領域，并成為對微污染水源水進行生物預處理的有效手段。在廣州某處理規(guī)模為73.5萬m3/d的自來水廠應用了高速曝氣生物濾池生物預處理工程，并取得了良好的效果。采用高速給水曝氣生物濾池進行生物預處理，在濾速為16 m/h，氣水比為0～0.5的情況下處理氨氮為0.04～3.48 mg/L的原水時，出水氨氮保持在0.5 mg/L以下，符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》要求。

2、曝氣生物濾池的應用

2.1 工程概況

西洲水廠興建于1995年，供水量設計規(guī)模為50萬m3/d，為改善原水水質，于2000年在東江北干流的劉屋洲島上新建劉屋洲泵站，作為西洲水廠的取水泵站，距離西洲水廠約17 km。原水較水廠的就地取水泵站――西洲取水泵站水質有所改善，但原水中大部分指標常年處于Ⅱ～Ⅲ類標準，氨氮、CODMn超標現(xiàn)象仍然時有發(fā)生，出廠水偶有CODMn超標，最突出的仍為水中氨氮含量超標。

表1 2010年西洲水廠原水水質

表2 2010年改造前出廠水水質

為提高供水水質，改善出廠水中氨氮等超標的現(xiàn)象，水廠進行了技術改造，在原常規(guī)凈水系統(tǒng)前增設生物預處理工藝，并于2010年11月投入運行?，F(xiàn)生物預處理工藝采用輕質濾料曝氣生物濾池，曝氣生物濾池采用升流式BIOSMEDI工藝，采用下進上出的水流方式，濾板在上部，全自動化管理運行。

圖1 凈水工藝流程

圖2 曝氣生物濾池平面布置

2.2 工藝結構與設計參數(shù)

曝氣生物濾池平面尺寸為39.60 m×89.06 m，單格濾面面積為103.5 m2(9 m×11.5 m)，共18格濾池，分為2排布置，每排9格。在2排濾池中間形成管廊通道，管廊上方為敞開式，便于通風和采光。正常濾速為12 m/h，二格沖洗時強制濾速為13.5 m/h，輕質濾料粒徑為3.5～5 mm，厚度為3 m，過濾水頭為0.50 m，氣水比為0.1～1.0。

圖3 曝氣生物濾池主體構造

曝氣生物濾池為上向流方式，主體部分由上至下分為4個區(qū)域，分別為出水集水區(qū)、濾料區(qū)、進水和曝氣分布區(qū)、氣囊及排泥區(qū)。生物濾池穩(wěn)定運行期間，氣水比視出水水質而定，根據(jù)原水氨氮濃度。

表3 氣水比參考值

由于設計氣水比是基于設計濾速下的水量而定義，生物濾池處理水量未達到設計值時，氣水比的數(shù)值失去原有的意義。因此，運行過程中對曝氣量采用了新的定義，即以單位濾面面積氣體流量作為曝氣強度，單位為L/(s?m2)，曝氣強度數(shù)值不受濾池處理水量變化的影響。

2.3 凈水效果

（1）氨氮

原水氨氮為0.15～2.5 mg/L，經(jīng)過生物濾池處理后，出水氨氮為0.05～0.48 mg/L，去除率為63.6%～94.5%。經(jīng)過生物濾池處理后，出水氨氮均符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》中小于0.5 mg/L的要求。

圖4 生物濾池原水與出水氨氮含量

（2）亞硝酸鹽氮

原水亞硝酸鹽氮為0.040～0.604 mg/L，經(jīng)過生物濾池處理后，出水亞硝酸鹽氮為0～0.126 mg/L，去除率為40.4%～100%。生物濾池實現(xiàn)了去除亞硝酸鹽氮的功能，當原水亞硝酸鹽氮明顯上升，達到0.604 mg/L時，經(jīng)過生物濾池處理后，出水亞硝酸鹽氮為0，去除率達100%，表明生物濾池在原水較高亞硝酸鹽氮水平下也能實現(xiàn)去除功能。

圖5 生物濾池原水與出水亞硝酸鹽氮含量

（3）渾濁度

原水渾濁度平均為16.74 NTU，經(jīng)過生物濾池處理后，出水渾濁度平均為13.34 NTU，平均去除率為20.30%。生物濾池去除了一定量的渾濁度，濾層攔截了大量的無機物質，生物濾池出水渾濁度變化將對后續(xù)混凝沉淀工藝造成影響，特別是在原水低溫低濁期。

圖6 生物濾池原水與出水渾濁度

（4）耗氧量

原水耗氧量為1.62～4.68 mg/L，平均為3.19 mg/L，經(jīng)過生物濾池處理后，出水耗氧量為0.92～4.66 mg/L，平均為2.65 mg/L，平均去除率為16.9%。生物濾池一般通過去除原水渾濁度及亞硝酸鹽氮實現(xiàn)耗氧量的去除。隨著渾濁度、亞硝酸鹽氮去除率的下降，耗氧量去除率也會下降。由于水廠常規(guī)處理系統(tǒng)對渾濁度去除效果比較明顯，氯的氧化作用對亞硝酸鹽氮有去除效果，耗氧量在后續(xù)常規(guī)處理系統(tǒng)中也能夠較好地去除。

圖7 生物濾池原水與出水耗氧量

（5）溶解氧

生產(chǎn)運行期間原水溶解氧為3.05～3.51 mg/L，基本屬于有氧原水，經(jīng)過生物濾池處理后，出水溶解氧為5.11～5.89 mg/L，上升60.3%～67.8%。生物濾池需利用有氧條件下的生物降解作用，要求水中溶解氧>2.0 mg/L，濾池底部均勻曝氣，使水中溶解氧上升，且氣泡在濾料層的切割變化，加強了水中營養(yǎng)物向濾料表面生物膜的傳質效率，提高生物降解能力。

（6）錳、鐵

生產(chǎn)運行期間原水中錳為0～0.21 mg/L，鐵為0～1.04 mg/L，經(jīng)過生物濾池處理后，出水中錳為0～0.13 mg/L，鐵為0.25～0.84 mg/L。由于曝氣氧化及可能存在生物吸附的作用，生物濾池可有效降低錳、鐵含量，出水已經(jīng)達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》的要求。

2.4 經(jīng)濟分析

生物預處理工程單位投資為113.22元/(m3?d)，單位制水成本為0.04元/t，與采用臭氧生物活性炭工藝進行升級改造相比，工程投資降低約一半，處理成本下降約80%。

3、結論

（1）BIOSMEDI曝氣生物濾池用于給水廠中對氨氮含量≤4 mg/L的微污染原水進行預處理時，出水氨氮可以穩(wěn)定在0.5 mg/L以下，符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749―2006)的要求，氨氮處理效率高。當微污染原水中亞硝酸鹽氮含量到達0.6 mg/L時，經(jīng)BIOSMEDI曝氣生物濾池處理，對亞硝酸鹽氮去除率達100%，因此，BIOSMEDI曝氣生物濾池用于給水廠中對微污染原水進行預處理時對亞硝酸鹽氮的處理效果好。

（2）曝氣生物濾池用于給水廠預處理工程，處理成本約為0.04元/t，投資及運行費用低。

（3）對于存在氨氮含量超標的Ⅱ～Ⅲ類微污染原水，在常規(guī)給水處理工藝很難實現(xiàn)去除效果的情況下，運用曝氣生物濾池進行預處理，能有效去除原水中的氨氮等污染物，使出水水質得到提升，彌補了常規(guī)給水處理工藝的短板，保證出廠水水質符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749―2006)。