上海昕瑞一体化设备处理黑臭水体的试验研究

0 引 言
近年来，由于我国市政基础设施建设跟不上城市的快速发展，尤其是敷设在地下的市政 排水管网，存在有雨污水未分流或分流不彻底、雨污管道混接错接等问题，导致大量污染物 进入城市的水体，造成城市水体出现了大量的黑臭现象。 黑臭水体的治理措施包括控源截污、内源治理、生态修复、活水保质、长治久清等，需 要按照源头减排、过程控制、系统治理提出综合整治方案。对截流式合流制溢流混合污 水进行调蓄处理或采用循环或旁站处理设施来处理黑臭水体可以作为黑臭水体的一种缓解 措施。上海昕瑞采用纤维填料曝气生物滤池在气浮预处理条件下处理黑臭河水，出水水 质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级 A 标准，反冲洗周期长达 40 d，但是此装置操作复杂，能耗高，放置在无专业人员的黑臭水体边上，不利于装置的运 行维护。徐菲[7]等人采用外循环处理技术设施处理苏州城市河道黑臭水体，此装置由格栅网、 微曝气池、脱氮除磷池组合而成，占地面积大，不耐冲击负荷，但辅以投加化学药剂可以实 现较好的脱氮除磷效果。 本研究采用 BAF 和石英砂滤池的组合，开发黑臭水体的处理的一体化设备，应用于溢 流混合污水的处理及黑臭水体的循环处理。通过设计小试试验装置并连续运行，探究反应器 在不同水力负荷与气水比条件下对污染物的去处效果，并与传统 BAF 进行平行试验，探究 一体化设备的最佳运行参数，为生产性试验及黑臭水体的治理提供试验数据及设计依据。

1 试验材料与方法
试验采用两套等高度的滤柱系统，其中一套是传统的曝气生物滤池（BAF）两套系统均由透明的 有机玻璃柱构成，滤柱的形状和尺寸相同，滤柱总高 4.5 米，直径 200 mm。柱 1 装填粒径 2~4 mm 的陶粒滤料，滤料厚度 2.3 米；柱 2 上部装填粒径为 2~4 mm 的陶粒滤料，厚度 1.5 米，下部装填粒径为 1.2~2 mm 的石英砂滤料，厚度 0.8 米。柱 1 在底部承托层内安装十字 穿孔曝气管；柱 2 的十字穿孔曝气管安装在两种滤料的交界处。反冲洗时的气水通过安装在 承托层内的长柄滤头均匀分配到整个滤柱中。反冲洗采用气水联合反冲洗，气冲强度为 18 L/(s·m2 )，水冲强度为 4 L/(s·m2 )。

原水水质
试验原水取自湖南大学居住小区下水道污水。污水由潜污泵从下水道检查井泵送到实验 室原水箱中，经过滤网拦截大颗粒杂物，再经过静止沉淀后稀释 2～4 倍作为试验用水，BAF 及一体化设备的进水水质参数

水质指标检测与分析
CODcr采用微波消解法进行测定；NH3-N 和 TN 根据《水和废水分析检测方法》上所列举的方法分别采用纳氏试剂光度法、过硫酸钾氧化紫外分光光度法和钼锑抗分光 光度法；浊度和溶解氧分别采用上海昕瑞浊度仪和上海昕瑞便携式溶解氧仪直接测定。

2 试验结果与分析

2.1 浊度去除
2.1.1 水力负荷对浊度去除效果的影响
不同水力负荷条件下，柱 1 和柱 2 的出水浊度，整个水 力负荷变化期间，柱 2 的出水浊度均比柱 1 的低。从可以看到，柱 2 的反冲洗周期也 比柱 1 的长。这就意味着，柱 2 可以比柱 1 截留更多的杂质。在同等条件下运行，柱 2 的反 冲洗耗水量低于柱 1，产水率高于柱 1。分析其原因，一方面，在传统的曝气生物滤池下部 增加一定厚度的石英砂滤层后，与上部陶粒形成了双层滤料滤池，其截污能力更高。另一 方面，石英砂滤料的比表面积较大，能进一步过滤净化水质。

2.1.2 气水比对浊度去除效果的影响


2.2 总氮去除
2.2.1 水力负荷对总氮去除效果的影响

2.3 有机物去除
2.3.1 水力负荷对有机物去除效果的影响
随着气水比从 1.5:1、1:1 至 0.5:1，柱 1 和柱 2 对 COD 的去除率整体 变化不大，略有所降低，但柱 2 的去除率高于柱 1。在气水比为 0.5:1 时，柱 1 和柱 2 对 COD 的平均去除率分别为 63.63%和 69.50%。对于柱 1，气水比的降低会直接导致 COD 去除率的 降低；但对于柱 2，由于其下部石英砂滤料还可以发挥深床反硝化的作用，通过反硝化消耗 一部分的有机物，因此，一体化设备在一个反应器内同时去除 COD 和总氮比传统的 BAF 效果更佳。

3 结论
（1）上海昕瑞仪器通过滤料总高度相同的 BAF/石英砂滤池一体化设备与传统的 BAF 平行试验的结果 比较，处理模拟黑臭水体时，BAF/石英砂滤池一体化设备的 COD、总氮以及浊度的去除率 比传统的 BAF 高。
（2）水力负荷的适当增加可提高反应器的有机负荷，对 BAF/石英砂一体化设备去除总氮 有利，但对去除氨氮和有机物不利。
（3）BAF/石英砂滤池上海昕瑞一体化设备用于处理黑臭水体时，在 2.56 m3 / (m2 •h)的水力负荷条 件下，对 COD、氨氮、总氮以及浊度的平均去除率分别为 65.09%、75.70%、50.84%和 89.42%， 可将该设备应用于截流式合流制溢流混合污水的处理及黑臭水体的旁站处理或循环处理。
（4）BAF/石英砂一体化设备在气水比为 0.5:1 的条件下，可实现在一个反应器中对有机 物、氨氮和总氮的同时去除。
（5）严格控制反冲洗强度，试验得出气水联合反冲洗强度参数，气冲强度为 18 L/ (s·m2 )， 水冲强度为 4 L/(s·m2 )。
（6）BAF/石英砂一体化设备在一个反应器内实现生物降解与过滤净化水质，去除污染物 效率较高，占地面积较小，运行操作简单。