一种曝气生物滤池组合填料及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种曝气生物滤池组合填料，本发明还涉及该组合填料在曝气生物滤池中的应用。
【背景技术】
[0002]近年来，由于人类生活水平提高，以及农用化肥的过度使用等原因，大量的含氮生活污水和工业废水排入水体，氮是引起水体富营养化的主要因素，并且可转化为“三致”物质亚硝酸盐而严重威胁人类的健康。因此研究开发经济、高效的废水脱氮处理技术，已成为水污染控制工程领域的重点和热点。在众多的脱氮技术中，曝气生物滤池(BAF)集生物氧化和截留悬浮固体于一体，省去了后续二次沉淀池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化，具有占地面积少，处理效率高，出水水质好，便于自动控制等优点。尤其近年来对该反应器的硝化和反硝化功能的研究已成为热点。
[0003]填料作为微生物的载体，是微生物栖息、繁殖的场所，同时在运行过程中又起着截留悬浮物质的作用，是曝气生物滤池处理技术的核心之一，其材质组成和表面性能将直接影响填料表面微生物的附着、生长、繁殖和活性，进而影响微生物挂膜性能和污染物降解效率。不同的填料所形成的生物膜不同，不同的生物膜状态导致系统内微生物生态出现差异，对反应器的处理效率会产生很大的影响。
[0004]目前研究较多的曝气生物滤池填料主要有活性炭、以粉煤灰和粘土为主要原料烧制的球形轻质多孔生物陶粒填料、沸石等天然硅酸盐矿物质填料以及由多种填料组合而成的复合填料等。活性炭作为填料，价格昂贵，且活性炭曝气生物滤池中气体和水溶液对活性炭的搅动作用使活性炭生物滤池出水颜色加深而造成其出水浊度增大，甚至大于入水浊度；沸石作为曝气生物滤池填料，由于其形状不规则，水流阻力大，易堵塞，布水、布气不易均匀。沸石表面带有负电荷，单独作为曝气生物滤池填料时不利于微生物的挂膜生长；核桃壳作为曝气生物滤池填料所需挂膜时间长，而且由于微生物分解导致长时间运行后填料柱发生塌陷。因此，研究出廉价、来源广泛且高效的生物滤池填料是必需的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种曝气生物滤池组合填料，该组合填料挂膜速度快，最佳运行工艺参数下脱氮性能好，并且来源广泛，价格价廉。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种上述组合填料在曝气生物滤池中的应用。
[0007]本发明所采用的技术方案是，一种曝气生物滤池组合填料，由核桃壳和沸石组成，其中核桃壳和沸石的体积比为2?4:1。
[0008]本发明的特点还在于，
[0009]核桃壳和沸石的平均粒径为4?6mm。
[0010]本发明所采用的另一个技术方案是，上述组合填料在曝气生物滤池中的应用，具体按照以下步骤实施
[0011]步骤1，静态挂膜阶段
[0012]将平均粒径为4?6mm的核桃壳和沸石按体积比为2?4:1混合均匀后装入曝气生物滤池，并将活性污泥注入滤池内进行焖曝，使污泥恢复活性，污泥投加量以灌满滤池为准，接种污泥后以小水量进水，并通入空气进行曝气搅拌，每24小时将滤池中1/3的上层溶液取出，并补充模拟废水，每天定时监测反应器出水水质，即监测pH、D0、C0D和NH/-N，并在显微镜下观察填料上微生物的生长状况；7天后进入到连续培养阶段；
[0013]步骤2，连续培养阶段
[0014]排出未能有效挂膜的悬浮微生物，用模拟废水连续进水并通入空气，保持生物滤池的水力停留时间为12h，挂膜期间保持溶解氧浓度在4mg/L，在溶解氧浓度满足要求的前提下，尽量减少曝气量，每天定时检测反应器出水水质，即监测PH、DO、C0D、和NH/-N，并观察填料上微生物的生长状况；若出水水质波动较小，C0D和NH/-N去除率趋于稳定，在显微镜下可观察到出水中含有较多钟虫，说明经过一段时间的驯化培养，生物膜已形成并正逐渐生长成熟，有较强的抗负荷冲击能力，确定挂膜成功；
[0015]步骤3，曝气生物滤池运行阶段
[0016]挂膜成功后，pH值7.5?8.5、进水C0D浓度为300mg/L、NH4+-N浓度为30mg/L条件下运行，每天定时监测反应器出水水质，即监测pH、溶解氧、COD、NH/-N、N02 -N和N03 -N水质指标。
[0017]本发明的特点还在于，
[0018]步骤1中曝气量为9L/h，采用间歇式曝气，曝气3h后静置lh以培养微生物。
[0019]步骤3中曝气量为9?12L/h，水力负荷0.03?0.06πι3/(πι2.1ι)，气水比为3?
12:1ο
[0020]本发明的有益效果是，本发明曝气生物滤池组合填料，其与其他填料相比，同等条件下挂膜速度快；核桃壳和沸石组合起来作为曝气生物滤池填料，不仅能够发挥沸石的多孔性、吸附性、离子交换性能和比较强的支撑作用，而且利用核桃壳作为固体碳源，不用外加碳源，核桃壳也具有一定的骨架支撑作用，不易发生堵塞。此外，核桃壳作为一种农业固体废弃物，来源广泛、价格低廉。
【附图说明】
[0021 ] 图1是挂膜启动期间C0D变化曲线；
[0022]图2是挂膜启动期间NH4+-N变化曲线；
[0023]图3是曝气生物滤池运行阶段水力负荷的影响曲线；
[0024]图4是曝气生物滤池运行阶段气水比的影响曲线。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0026]本发明一种曝气生物滤池组合填料，由核桃壳和沸石组成，其中核桃壳和沸石的体积比为2?4:1。
[0027]核桃壳和沸石的平均粒径为4?6mm。
[0028]上述组合填料在曝气生物滤池中的应用，具体按照以下步骤实施:
[0029]步骤1，静态挂膜阶段
[0030]将平均粒径为4?6mm的核桃壳和沸石按体积比为2?4:1混合均匀后装入曝气生物滤池，并将活性污泥注入滤池内进行焖曝，使污泥恢复活性，污泥投加量以灌满滤池为准，接种污泥后以小水量进水，并通入空气进行曝气搅拌，曝气量为9L/h，采用间歇式曝气，曝气3h后静置lh以培养微生物，使得填料上附着性能好的微生物能充分生长、粘附并固定生长在填料载体上；每24小时将滤池中1/3的上层溶液取出，并补充模拟废水，每天定时监测反应器出水水质，即监测pH、D0、C0D和NH/-N，并在显微镜下观察填料上微生物的生长状况；7天后进入到连续培养阶段；
[0031 ] 步骤2，连续培养阶段
[0032]排出未能有效挂膜的悬浮微生物，用模拟废水连续进水并通入空气，保持生物滤池的水力停留时间为12h，挂膜期间保持溶解氧浓度在4mg/L，在溶解氧浓度满足要求的前提下，尽量减少曝气量，这样不但可以减少对滤料表面冲刷，还有利于微生物的附着和生长，每天定时检测反应器出水水质，即监测pH、D0、C0D、和NH/-N，并观察填料上微生物的生长状况；若出水水质波动较小，C0D和NH/-N去除率趋于稳定，在显微镜下可观察到出水中含有较多钟虫，说明经过一段时间的驯化培养，生物膜已形成并正逐渐生长成熟，有较强的抗负荷冲击能力，确定挂膜成功；
[0033]步骤3，曝气生物滤池运行阶段
[0034]挂膜成功后，pH值7.5?8.5、进水C0D浓度为300mg/L、NH4+_N浓度为30mg/L、曝气量为9?12L/h，水力负荷0.03?0.06m3/(m2 *h)，气水比为3?12:1条件下运行，每天定时监测反应器出水水质，即监测pH、溶解氧、COD、NH/-N、N02 -N和N03 -N水质指标。
[0035]实施例1
[0036]将核桃壳和沸石按体积比为3:1混合后应用于曝气生物滤池中。
[0037]1.曝气生物滤池挂膜启动运行效果
[0038](1)挂膜启动期间C0D浓度及其去除率
[0039]从图1中可以看出，曝气生物滤池在挂膜启动期间，连续进水初期，C0D去除率为60%左右，当连续反应进行到第5天时，C0D去除率由前一天的61.5%迅速提高到了 90%。进水有机物浓度(C0D)在218.4mg/L?353.9mg/L范围内时C0D均保持了较高的去除率(61.5%?94% )。还可以看出，除个别天特殊情况外，C0D去除率总体随时间呈上升趋势，且在启动后期，即使进水C0D浓度波动较大，但其也具有较高的去除率。这说明经过一段时间的驯化培养，生物膜已形成并正逐渐生长成熟。而且由于曝气生物滤池滤料的比表面积大，使其单位表面积上生物量高，当外加负荷出现较大变化时能表现出较强的缓冲能力，反应器的抗负荷冲击能力比较强。
[0040](2)启动期间NH/-N浓度及其去除率
[