这项研究的目的在于检验双层床组成的淹没式曝气生物滤池的性能。双层床由上层的陶瓷材料和底层的塑料材料组成(两者均为以前用过的废料)。容积负荷和水力负荷与要求的出水的浓度相关的实验结果令人非常满意。如果想使出水的浓度达到五日总生化需氧量小于20mg/L、SS小于25mg/L，可以采用的容积负荷分别为五日总生化需氧量 4.87kg/m³/d,SS 3.0kg/ m³/d。为了能采用五日生化需氧量容积负荷的最大值,一个耗氧量的合理值是1.0 kgO₂/kgTBOD₅。对于去除TBOD₅ 和SS,逆向流系统强于同向流系统。该试验采用与实际生产的BAF同高度的试验装置。进水采用常规污水处理厂的一级出水并对试验对结果进行了多变量分析(ANOVA)。

关键词:曝气生物滤池,废料,双层床,生物膜反应器,设计参数,试验设备,废水处理。

引言

一方面,活性污泥系统(污水处理的最常用技术)操作上有问题,比如污泥膨胀(blackbeard等,1986年;Chudoba等,1973年,pujd and canler ;1989年;tom linson,1976年),而另一方面,如果要求去除更多的污染物质,则活性污泥系统需要较大的反应器容积。(strohmeier and schroeter ,1993年;smith and Hardy,1992)。这两个制约因素是笔者决定开始研究曝气生物滤池的主要原因 (Grasnick等,1979;Rittmann and Mccarty,1980)。                    

近年来,很多的BAF系统被优化并申请了专利(Lazarova 和Manem,1994)，并且在当前仍然很受关注(Mann and Stephenson,1997; zhang Min等1998,Kantardjeff and Jones 1997)。研究最多的生物膜载体介质是黏土,片岩和多种塑料基载体,例如PE,聚乙烯,PS;聚脂等(Tschui等,1993)。在西班牙,首先是由一家重要的法国公司和U.P.M开始研究BAFS,其中有我们研究小组的成员的参与(马德里科技大学,西班牙)。环境技术和环境微生物学小组研究BAFS系统是在80年代的晚期,使用废弃材料对整个社会有益。

工作开始后采用了吸附能力强,过滤能力大的陶瓷材料以及密度低有助于降低反冲洗能耗的塑料材料。在研究该系统中各种材料的独立地起作用的几年以后,我们决定验证在单一反应器中使用双层填料后性能提高的结果，因此称这个系统为“双层床”系统。

方法

实验设备描述

BAF试验装置系统为直径30 cm（内在直径），高3.7m的异丁烯酸柱，其中填装载体介质并形成淹没式床。填充床由高0.6m的塑料材料层（下述）和上部0.7m高的陶瓷材料层（下述）组成，总高度达1.3m。将陶瓷层放在上面的主要原因是便于操作，特别是在反冲洗时期，由于塑料材料的低密度且为悬浮型的填料有利于操作。我们注意到，单独以陶瓷材料为载体和采用下降流时，填料层上部的生物量较高，而在底部的生物量非常低。因而双层床的想法是替代填充床的底部。我们非常怀疑采用下降流和把塑料层放在上面的操作，陶瓷层是否能改进塑料层的结果。关于填充床材料高度，在Francisco Osorio的博士论文中，提出当单独使用陶瓷层时，最适当的高度是1.2～1.5m。

材料之间的分离是通过网线盘实现的，并且网线盘通过中央垂直的路轨紧固。网线盘总是在水平的位置运动，但在反冲洗期间可实现垂直运动。系统的计算机设备的配置是用来实时测量参数和变量的，以研究遥控操作能力。基本上，水流，温度，压力还有机械设备和报警管理系统的状态在两个试验柱中被监测。试验设备流程概要见图1。

图1，试验设备概要图

填充床材料

应该强调，所有填充床材料都应使用废品，以便把对废弃的材料的使用达到最大化。首先出现的一种载体是由陶瓷工业使用过的废料，经研究后使其有合适的新用途。颗粒尺寸是2～5mm，真实地相对密度为2.18g/cm3。另一种材料是塑料（聚乙烯），它是由使用密集的基于温室的农业回收的塑料布提供的，这在南西班牙得到了普遍的实践。通常上，塑料被切开，洗涤，变紧和挤压。这种材料的真正相对密度是0.92g/cm3，颗粒尺寸被限制在5mm。

原水使用

格拉纳达废水处理厂（西班牙）的一级出水是流进试验设备的原水。随着进入系统的污水的容积的增加，容积负荷也随时间逐渐增加。原水的特征和采用的负荷对应阶段的操作见表1。

 表1：研究不同类型的流程时，流入双层床生物滤池的污水特征

试验性做法

当前的研究是为了检验不同的测试条件下的变量是流量（m3/h），并且在空气流动开始时即可确定变量的值。为了达到最大消耗量值是1.2kgO2/kgTBOD5，（这些应用的中间负荷）必须提供的空气容积为0.13kgO2/h（7.26Mm3/m2/h of air）。用转子流量计测量气体流量，并把空气的压力定为2bar。