【正文】 在凈化功能方面，該工藝可用于脫氮除磷和去除難降解有機物，并具有更強的抗沖擊負(fù)荷 [46]。 工藝簡介 本研究反應(yīng)裝置采用序批式膜反應(yīng)器（ Sequencing Biofilm Batch Reactor，簡稱 SBBR）。 ⑶ 采購輔助設(shè)備如：水泵、氣泵、轉(zhuǎn)自流量計、電磁閥、時控開關(guān)、液位繼電器、曝氣頭、水箱等 。 22 3 試驗裝置 的 建立 與 研究的 啟動 ⑴ 考慮實際 操作性 與 樣品代表性，選擇合適的 微污染原水 取水點，結(jié)合處理的水量，購置 必要的 取水工具 。 ⑸ 適中的孔隙度既保證了填料的密度大于所處介質(zhì)，使之具有良好的沉水性能， 滿足 穩(wěn)定運行及反沖洗的要求 ， 同時 也 具 有不錯的吸附過濾性能。 ⑷ 較為均勻的粒徑使布水、布?xì)獾木鶆蛐砸驳玫搅吮ＷC。 ⑶ 較為圓滑的外輪廓能減小水流的剪切 力，使附著于之上的生物膜受破壞可能性下降。這為級配較小的填料的使用提供了可能。此外在燒制過程中還有少量燒失量 ，其數(shù)量取決于原料淤泥、底泥中碳、硫等元素的含量。 冷卻后，經(jīng)過包裝就成為成品，如燒制時級配區(qū)間取得較大，若要 求 某一粒徑的陶粒，可采用機械或人工方法進(jìn)行篩分。 在焙燒階段結(jié)束后，陶粒加工的主體工藝完 成，出料進(jìn)入冷卻段。同時比較傳統(tǒng)添加劑，如煤會燃燒產(chǎn)生 SO2有害氣體，米糠具備很好的環(huán)保特性。本改性陶粒要求具備較高的沉水性能，因此必須有足夠高的溫度將生料燒熟，燒制時控制溫度在 1170℃ 左右，達(dá)到最佳的效果和經(jīng)濟(jì)性間的平衡。 經(jīng)過預(yù)熱后，生料進(jìn)入焙燒窯開始燒制。 成球后原料顆粒進(jìn)入預(yù)熱窯進(jìn)行預(yù)熱，蒸發(fā)一部分水分。配水后的顆粒進(jìn)入成球系統(tǒng)具體來說是成球盤和霧化噴水系統(tǒng) 。為保證精確投加，采用計算機程序自動控制配水。 配定后的原料進(jìn)入柱磨機進(jìn)行研磨以細(xì)化，減小后續(xù)燒制的不均勻性，提高燒制效率 。 生產(chǎn)按以下步驟 依次進(jìn)行 ： 將原材料置于堆場進(jìn)行自然曬干（主要為降低生產(chǎn)成本），將水分控制在 1%左右，當(dāng)天氣狀況不佳或者風(fēng)干時間不夠時，在含水率降至 10%以下后，采取人工烘干。 該 陶粒委托浙江某陶粒生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行加工。高強陶粒耐磨、耐腐蝕、比強度高的特性符合研究的要求。 ⑵ 濾料陶粒：所委托定制陶粒的海寧某陶粒生長廠家目前濾料陶粒的規(guī)格及性能如下： 1250kg/m3 1130kg/m3 9801100kg/m3 300500kg/m3 孔隙率 30%40% 吸附力 碘值 101 級為活性炭吸附力 溶出物 不含對人體有害的微量元素 鑒于其孔隙率較高，吸附力較強的特點，本 改性 陶粒的粒徑定位與 45mm，堆積密度在 1000 kg/m3左右 ，孔隙率為 30%40%。 加工工藝 本 改性 陶粒 的 特性來源于三種目前常見的陶粒 ： ⑴ 花卉陶粒：顆粒級配均勻，外輪廓呈圓形或近似圓形，如橢圓。 ⑵ 將傳統(tǒng)花卉陶粒、高強陶粒與新型濾料陶粒的特性相結(jié)合， 對陶粒進(jìn)行物理改性， 使 之 具備傳統(tǒng)花卉陶粒顆粒均勻，較為圓滑的特 點 ，高強陶粒耐磨、比強 度高的特 點 以及濾料陶粒表面多微孔、 濾料層孔隙分布均勻、吸附作用強的特點。 陶粒 改性目的 ⑴ 采用河道 底 泥、 少量 印染底泥為主要原料 加工形成新型輕質(zhì)陶粒，代替 過去 以粘土為主要原料的傳統(tǒng)陶粒，使之成為節(jié)能環(huán)保的綠色建筑材料。 ⑶ 系統(tǒng)地研究陶粒濾料的污染物去除機理。 存在問題 但是目前對于陶粒濾料的性能、制備工藝等方面進(jìn)一步的研究較少，為了能更好的發(fā)揮其潛在優(yōu)勢和克服其本身存在的不足，還要解決以下問題： ⑴ 對于陶粒濾料的原材料選取應(yīng)主要以固體廢棄物為主，減少天然礦物質(zhì)和粘土的開采。小試結(jié)果表明在水力停留時間 15 min，濾速 m/h時，生物陶粒濾池能穩(wěn)定、有效地凈化原水。 ⑵ 對氨氮 和亞硝酸鹽氮的去除：生物陶粒具有較好的脫氮能力， 張文妍，朱亮，薛紅琴 [43]對微污染水源水生物預(yù)處理氨氮去除影響因素進(jìn)行探討，試驗表明：水溫 ℃ ， pH ，原水氨氮濃度為 ， 亞硝酸鹽氮濃度為 mg/L條件下，以陶粒作為濾料的濾池出水氨氮的平均去除率達(dá)到 16 %，亞硝酸鹽氮平均去除率達(dá)到 %。 ⑹ 生物 污泥陶粒 以生物污泥為主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、燒結(jié) 等步驟 加工而成 。或?qū)⒗鵁尤胨嘣炝?，自然養(yǎng)護(hù)，生產(chǎn)出免燒垃圾陶粒。頁巖陶粒按工藝方法分為：經(jīng)破碎、篩分、燒脹而成的普通型頁巖陶粒；經(jīng)粉磨、成球、燒脹而成的圓球形頁巖陶粒。 ⑵ 黏土陶粒 以黏土、亞黏土等為主要原料，經(jīng)加工制 粒，燒脹而成的，粒徑在 5mm 以上的輕粗集料。按原料不同可分為粘土陶粒、頁巖陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石陶粒、垃圾陶粒等 ； 按其容重可分為一般容重陶粒（ 500kg/m3） ， 超輕陶粒（ 200~500kg/m3），特輕容重陶粒（ 200kg/m3） [41]。此外陶粒還具備過濾 、 吸附 、截留 等特性，作為 SBBR工藝中的生物膜載體尤 其適合處理微污染原水。 方一豐，胡龍興 ，卞華松 [39]采用 以 陶粒為載體的序批式生物膜反應(yīng)器 ， 求出了在設(shè)定的工藝 條 件下的氧傳遞系數(shù) ，結(jié)果表明本序批式生物膜反應(yīng)器的氧傳遞系數(shù)較高，當(dāng)氣量為 ，時， KLa可達(dá) h1，這是由于 SBBR反應(yīng)器采用密度較大的陶粒作為填料 ， 陶粒間的 空 隙率 較 少，有利于產(chǎn)生附加紊動，能把大氣泡剪切為小氣泡，增加了氣液界面，提高了反應(yīng)器對氣體的吸收和傳遞性能。眾所周知，氧在微生物好氧代謝中主要起分解代謝產(chǎn)物的電子受體的作用，氧的轉(zhuǎn)移能力 是 污水包括微污染原水處理過程中的重要影響因素。 微孔膜 SBBR 工藝可避免有毒物質(zhì)與微生物直接接觸 ， 并可防止曝氣造成污染物的揮發(fā) ， 同時還可固定特種菌群 ， 因而反應(yīng)器具有較好的處理效果 [37]。 ⑶ 微孔膜 ( membrane) SBBR， 在反應(yīng)器內(nèi)填加可透過性膜 (gas permeable membranes)， 作為生物膜的附著體 ， 同時完成充氧功能 。 與 SBBR 工藝的填料類型 根據(jù)生物膜載體的不同 ， SBBR工藝一般分為三類 [ 34 ]： ⑴ 流動填料式 SBBR，如顆粒活性炭 （ GAC）。其特點是無需固定或懸掛，填料的安裝工作、使用和更換簡單，運行操作管理工作量少。 在眾多的試驗和生產(chǎn)性運行中證明：該彈性填料呈立體狀態(tài)，高效節(jié)能，材質(zhì)無毒性，對微污染原水處理具有很強的針對性和適應(yīng)性。其中軟性填料問世最早，其主要特點是理論比表面積大、掛膜容易、造價低、運費省等。近年來此類產(chǎn)品很少采用，一些原有項目的改造也基本被其他填料所代替。 目前常將填料分成三大類 [33]： 固定式填料，主要是蜂窩類填料 ， 其特點為，在不發(fā)生堵塞的情況下 ，處理效果較穩(wěn)定，比表面積為 150200m2/m3左右，使用壽命較長，一般為 58 年。就目前國內(nèi)外的研 究現(xiàn)狀分析，生物接觸氧化法（即 BCO:Biological Contact Oxidatian 法）的應(yīng)用最為廣泛。其 中有機高分子類載體適用于懸浮狀態(tài)完全混合工藝（生物流化床）的微生物固定化，而塑料類載體多適用于固定床（生物濾池）或混合型工藝。主要不足是密度較大，使其在懸浮生物膜反應(yīng)器中的應(yīng)用受到限制。 ⑴ 無機類載體 無機類載體主要有沙子、碳酸鹽類 ， 各種玻璃材料、沸石類、陶瓷類 ， 碳纖維、礦渣、活性炭等。在選擇時應(yīng)著重考慮以下幾方面的問題 [32]： ⑴ 足夠的機械強度，以抵抗強烈的水力剪切力的作用； ⑵ 優(yōu)良的穩(wěn)定性，主要包括生物、化學(xué) 、 熱力學(xué)穩(wěn)定性； ⑶ 親疏水性及良好的表面帶點特性； ⑷ 無毒性或抑制性； ⑸ 良好的物理性狀，如載體的形 態(tài)、相對密度、孔隙率和比表面積等； ⑹ 就地取材，價格合理。 研究得出 河道底泥制成 陶粒 填料 對真實河道微污染原水 的處理效果，以及水質(zhì)、反應(yīng)器運行工況等對處理效果的影響。在氨氮的去除效果達(dá)到理想狀態(tài)后， 以氨氮、高錳酸鹽指數(shù)、濁度作為主要控制目標(biāo)， 采用新型 SBBR 工藝 處理 原 水， 并與傳統(tǒng) SBBR 進(jìn)行對比 。 ⑶ 根據(jù) 河道底泥制成 陶粒 填料的特性及水質(zhì)，設(shè)計并 建立一套 SBBR（序批式膜生物反應(yīng)器） 系統(tǒng)，完成系統(tǒng)運行和調(diào)試并進(jìn)行清水試驗。 ⑴ 根據(jù)微污染 原 水的定義，選擇合理的 處理水源 ，測試并分析水質(zhì)，為工藝及各參數(shù)的設(shè)定提供依據(jù)。這是 由于床內(nèi)載體顆粒較小，總表面積大，提高了單位容積反應(yīng)器內(nèi)的生物 量 （ 可 達(dá) 1014g/L）。 生物流化床區(qū)別于傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器，既具有固著型的生 長特征又具有懸浮型的生長特征。價格便宜（ 300500 元 /m3）、化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點 [30]。 ⑷ BIOSMEDI BIOSMEDI 生物濾池是上海市政工程設(shè)計研究院針對微污染原水開發(fā)的一種新型生物濾池， 該濾池以輕質(zhì)顆粒濾料為過濾介質(zhì)， 濾料比重比較小，一般約 11 在 左右，粒徑的大小為 45mm 左右，比重及粒徑的大小可根據(jù)實際選擇確定，這種濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大。 這種濾池采用固定床形式，其濾頭設(shè)在池子的上部，在上部擋板上均勻安裝有出水濾頭。濾料密度一般大于水，自 然堆積。 BIOCARBONE 屬于早期曝氣生物濾池，其缺點是負(fù)荷低。 ⑵ 反沖洗出水直接回流入初沉池，會對 初沉池造成較大的沖擊負(fù)荷，需建一個緩沖池，之后小水量慢慢流入初淀池。 ⑸ 模塊式結(jié)構(gòu)，可以分期施工，便于后期擴建改建。特別是沖洗后的活性污泥回流入初沉池，可利用其吸附、絮凝能力，將污泥作為一種生物絮凝劑，提高 SS 的去除率。 ⑵ 具備 高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷及高生物膜活性 ， 出水水質(zhì)好 。充分發(fā)揮生物代謝作用、生物膜和填料的物理吸附作用，實現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)的去除。 曝氣生物濾池 曝氣生物濾池 (Biological Aerated Filter，簡稱 BAF)是生物接觸氧化法與過濾工藝的有機結(jié)合，集曝氣、高濾速、截留懸浮物、定期反沖洗于一體，無需設(shè)置沉淀池。 ⑵ 大量產(chǎn)生后生動物（如輪蟲類） ， 容易造成生物膜瞬時大塊脫落，影響出水水質(zhì)。 ⑶ 曝氣強度大，池內(nèi)空氣、水流擾動劇烈，生物膜不斷更新保證其活性，代謝物質(zhì) 的流動和更新速度快，濃度梯度大，加快了傳質(zhì)速度。 ⑵ 填料對氣泡起到切割 作 用， 使氣泡的停留時間和氣液接觸表面積增加。 生物膜上的細(xì)菌主要是高好氧貧營養(yǎng)性微生物。 當(dāng)水中溶解氧控制在 79mg/L 時 ， 填料上生物膜全是好氣層 ， 無厭氧層存在 。 原 水與生物膜接觸時，通過微生物的新陳代謝活動和生物吸附、絮凝、氧化、硝化、合成和攝食等綜合作用，使 原 水中 的污染物 等逐漸被氧化和轉(zhuǎn)化，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。主要由池體、填料、布水裝置和曝氣系統(tǒng) 4 部分組成。利用生物濾池與臭氧聯(lián)用 ， 可以降低制水成本 ， 在受污染水源水的預(yù)處理過程中將發(fā)揮重要的作用。溫度為 ℃ 時 ， 仍可將 15 mg/L的氨氮在 h內(nèi)完全硝 化 ， 并發(fā)現(xiàn)濾速對硝化效率沒有影響。試驗表明，包埋菌顆?？梢愿咝А⒖焖俚厝コ械陌钡蛠喯跛猁}氮，在水溫為 2527℃ 、 DO 為 34mg/L， 進(jìn)水氨氮 均值 為 、 HRT 為 10min 時，出水氨氮 均值為 ， 亞硝酸鹽氮 小于 。試驗表明： MBBR 工藝具有良好的生物硝化效果， 8 在溫度為 ℃ 、進(jìn)水氨氮濃度為 3mg/L 左右、停留時間為 1h、填料填充率為50%的條件下，氨氮去除率可達(dá)到 %。試驗表明：夏季運行 20d 后，對氨氮的去除率穩(wěn)定在 65%，出水亞硝酸鹽氮濃度較低；低溫時， HRT 由 減少至 ，對濁度、氨氮和 CODMn 的平均去除率分別降低 30%、 25%和 10%。試驗表明，微污染原水中的氨氮和有機物是通過吸附、吸收、代謝、排出而得到去處的，其去除率分別為 88%和 30%。試驗表明：對高錳酸鹽指數(shù)的去除率 大于 25%，最高可達(dá) 38%；對氨氮的去除率 大于 60%，最高為 70%；對亞硝酸鹽氮的去除率 大于 98%。試驗表明：對氨氮的去除率， PAFC 與 PAM 聯(lián)合投加 控制在%91%之間， PAC 與 PAM 聯(lián)合投加也較高，對亞硝酸鹽氮的去除率， PAFC與 PAM 聯(lián)合投加 率為 %%， PAC 與 PAM 聯(lián)合投加 率為 %%。試驗表明：懸浮球生物預(yù)處理工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定，氨氮的去除率在 73%%，高錳酸鹽指數(shù)的去除率最高可達(dá) %。 微污染原水處理的研究現(xiàn)狀 近年來隨著對水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂，特別是飲用水標(biāo)準(zhǔn)，有不少學(xué)者開始對微污染原水的處理進(jìn)行研究，嘗試通過不同的工藝、介質(zhì)來去除有害物質(zhì)。 膜過濾技術(shù) ： 是用天然或人工合成高分子薄膜做介質(zhì)，以外界能量或化學(xué)位差為推動力，對原水進(jìn)行過濾的物理處理方法 ， 處理效果很好，但成本過高。常用的 方法有 有臭氧