周益涛 罗艳丽

摘要：以采用BIOSTYR处理工艺的CB再生水厂为研究对象，对该厂1年内进出水SS、COD、BOD5、TP、TN等水质指标进行观测，分析其动态变化规律和处理效果，旨在正确评价BIOSTYR处理城市污水的效能，为提升BIOSTYR处理效果提供理论基础，并为其他同类型水厂提供参考。结果表明：进水水质各参数整体呈现季节周期性变化，其中氮、磷指标指数相对偏高。

关键词：BIOSTYR技术;再生水厂;水质特性;处理效果

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.052

Abstract：Taking the CB reclaimed water plant adopting BIOSTYR treatment process as the research object， the water quality indexes such as SS， COD， BOD5， TP and TN of the inlet and outlet water were observed in the plant within one year， and the dynamic change law and treatment effect were analyzed， aiming to correctly evaluate the BIOSTYR treatment. The efficiency of urban sewage provides a theoretical basis for improving the treatment effect of BIOSTYR and provides reference for other water plants of the same type. The results show that the parameters of the influent water quality show seasonal changes in the whole， and the index of nitrogen and phosphorus is relatively high.

Keywords： BIOSTYR technology;Reclaimed water plant;Water quality characteristic;Treatment effect

1 再生水厂概况

新疆某市CB再生水厂，以城市二级污水处理厂出水为水源，采用法国威立雅公司的曝气生物滤池和高密度沉淀池专利技术，出水主要用于景观绿化用水，出水标准满足国家现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。

本厂采用高效曝气生物滤池（BIOSTYR）工艺（如图1），曝气生物滤池为淹没式上向流曝气生物滤池，滤料为悬浮在水中的小球体，由滤板挡住防止流失。滤料表面附着的微生物可降解大量有机污染物，并且通过硝化和反硝化反应，能够将氮污染物转化为氮气去除。共设6格硝化滤池与4格反硝化滤池，其中硝化曝气生物滤池单格面积为173m2，平均滤料粒径4mm，滤料厚度3.5m，平均滤速4.7m/h，峰值滤速6.8 m/h，滤料氨氮负荷0.915 kg/m3/d，反冲洗水强度65m3/m2/h，反冲洗气强度12Nm/h。反硝化曝气生物滤池单格面积为173m2，滤料平均粒径4.5mm，滤料厚度2.5m，平均滤速6.3m/h，峰值滤速13.1m/h，滤料硝酸盐负荷1.57kg/m3/d，反冲洗水强度70m3/m2/h，反冲洗气强度12 Nm/h。此外，配置滤池供气鼓风机7台（平均流量时4用3备，峰值流量时5用2备），单台鼓风机生产能力6740 Nm3/h，平均耗气量200 000～234 420Nm3/h，高峰空气流动20211Nm3/h，最大升压1200mmBar。

2 材料与方法

本文重点分析CB再生水厂2015年1-12月全年实际进水水质特征及硝化滤池和反硝化滤池的处理效果。主要分析指标为化学需氧量（COD）、生物化学需氧量（BOD5）、总磷（TP）、總氮（TN）、悬浮物质（SS）、pH、氨氮（NH4-N）、硝酸盐氮（NO3-N）、正磷酸盐（P-PO4）9个水质指标，水质指标采用国家及行业标准方法进行测定，具体方法见表1。然后根据进出水水质数据计算氨氮转化率、氮的去除率。计算公式如下：

3 结果与讨论

3.1 进水水质特征分析

该再生水厂进水主要水质指标统计分析结果见表2，一年中再生水厂进水水质各参数均值分别为：pH值7.61，BOD5值18.89 mg·L-1，COD值69.92 mg·L-1，均符合《污水综合排放标准》[14]（GB8978-1996）的二级排放标准。而SS值34.52 mg·L-1，TN值49.73 mg·L-1，NH4-N值37.75 mg·L-1，TP值1.89 mg·L-1，P-PO4值1.32 mg·L-1则是高于二级排放标准，说明进水指标中氮、磷指标偏高，这与河东污水处理厂出水中氮、磷不做处理要求有直接关系。由图2（2A、2B）可知COD、BOD5、SS波动较为明显，且波动趋势一致，固体悬浮物浓度在污水中含量较高时化学需氧量数值也较高。进水的TN、NH4-N指标全年动态变化波动较弱，但明显看出TN、NH4-N指标相对偏高。

总的来说，厂区进水的污水水质各参数随着季节变化呈周期性变化，这与前人研究结果一致，均为夏季均值较高，动态变化波动较明显;冬季时均值降低，且其动态变化波动较弱，这很大程度上与冬季污水排放量降低有关。

3.2 两种滤池对污水处理的效果评价

3.2.1 两种滤池脱氮效果分析

硝化滤池中氨氮转化率和反硝化滤池氮的去除率见表3。硝化滤池的氨氮转化率基本维持在60%以上，但在氨氮进水指标小于10mg/L时转化效果就会受到影响。反硝化滤池对氨氮的去除作用在6月以后浮动较大，普遍看来，在反硝化滤池进水指标大于30mg/L时，反硝化滤池对氨氮的去除效果就会受到影响，因此认为进水氨氮浓度是影響氨氮去除效果的重要影响因子，这与前人结果一致。

此外，BOD5/TN比值（即C/N比）是判别能否有效脱氮的重要指标，研究表明生物脱氮反硝化过程主要以利用进水水质中含碳的有机物作为电子供体，比值越大，说明碳源越充足，则反硝化越彻底。本研究中对两种滤池的C/N进行分析（如表4），结果发现：硝化滤池水质中C/N比普遍较低，对总氮的去除效果较差，而反硝化滤池的C/N比要高于硝化滤池，说明反硝化滤池对去除污水中总氮起主要作用。同时反硝化滤池水质中C/N比大都在4以下，说明厂区在去除总氮上仍然有提升的空间。硝化滤池与反硝化滤池中的总氮去除效果具有明显差异，反硝化滤池的作用要大于硝化滤池。

3.2.2 两种滤池对污水中去磷效果分析

近年来，曝气生物滤池在除磷效果中有很多报道，一致认为：曝气生物滤池的除磷效果并不显著，一般曝气生物滤池对总磷的去除效率基本在35%～40%范围内，其原因主要是由于滤池投入的滤料对进水污染物的吸附作用，导致部分固体磷从废水中分离，最终以剩余沉淀污泥的形式排出系统外。本研究以表5为基础，对P-PO4和TP去除效果进行分析（图3）发现：反硝化滤池对P-PO4和TP的去除率为36.24%和47.21%，硝化滤池为23.54%和27.24%，去除效果仍不显著。其原因可能是受到滤池含氧量、水温、碳源、pH值的影响，同时，滤池中含磷的废弃物未及时清出滤池。

3.2.3 两种滤池对污水中COD、BOD5、SS去除效果分析

在再生水处理中，除了氨氮、磷的去除效果是评价曝气生物滤池处理效果的主要指标之外，COD、BOD5、SS同样是重要的评价指标，同时这也是污水处理中用于表征污水中有机物含量的最常用指标，本研究以表6为基础，研究两种生物滤池对COD、BOD5、SS的去除情况如下所示，进水的COD、BOD5、SS值波动较大;两种滤池出水水质中COD、BOD5、SS浓度含量均较为稳定，这表明两种滤池对其具有良好去除能力。其中，硝化滤池对COD和BOD5的去除作用明显要优于反硝化滤池。

此外，当进水水质中COD、BOD5、SS浓度越高，硝化滤池对其去除率则会相应较高，其浓度越低时相应地去除率也较低。其原因可能是进水水质中碳氮比很低，以有机物为营养底物的好氧异养菌摄取的营养物质不足，使得其繁殖和生长速度都比硝化菌慢，争取营养底物和氧的竞争力也比硝化菌弱，导致好氧异养菌不能成为优势菌种，对有机物的去除效果并不稳定。另一方面，反硝化滤池对SS的去除率较高，其原因可能是本研究中滤池属于上向流曝气生物滤池，滤床的生物降解能力较强而过滤截留作用稍差，加之滤池表面由于透光性好且污水中微生物和含碳有机物充足，因此在反应的器械上形成了一层新的生物膜，这层生物膜随着时间的增长会逐渐掉落，掉落的生物膜会增大出水的浑浊度和悬浮物，因此在硝化滤池出水中SS含量相对较高。

4 结论与建议

进水水质各参数整体呈现季节周期性变化，其中氮、磷指标指数相对偏高。硝化滤池和反硝化滤池对厂区污水指标的净化作用不一样，其中反硝化滤池对TN、P-PO4、TP和SS去除率效果较为明显;而硝化滤池则对COD、NH4-N和BOD5的去除作用明显要优于反硝化滤池。

在进行再生水厂运行过程中要达到稳定的去除效果和脱氮去磷的目的，建议首先应保持进水水质的稳定性，夏季与冬季进水水质的各项指标存在明显差异，应及时根据季节温度变化调整曝气生物滤池的各项运行指标。其次，建议可以增强硝化滤池中硝化作用和去除COD和BOD5的作用，同时在反硝化滤池中增加碳源调整C/N比以提高TN的去除率。

参考文献

[1]李小军.曝气生物滤池技术在污水及中水处理中的应用[J].中国高新技术企业，2015（18）：97-98.

[2]管洪艳，贾权，杜云霞，等.曝气生物滤池法污水深度处理及回用[J].水处理技术，2007，33（2）：74-76.

[3]从广治，白宇，张杰，等.生物膜过滤技术处理污水厂二级出水[J].中国给水排水，2002，18（12）：48-50.

收稿日期：2019-07-10

作者简介：周益涛（1987-），男，汉族，本科，给水排水工程师，研究方向为环境工程。