周廣吉，張?zhí)m河，葉振起，徐 巖，魏 來，房國成

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院,遼寧 沈陽 110006;2.東北電力大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,吉林 吉林 132012)

東北地區(qū)是我國重要的工農(nóng)產(chǎn)業(yè)根據(jù)地，水資源需求量的增加和自然水體的持續(xù)污染，共同造成了東北地區(qū)水資源短缺的難題[1-3]。城市中水回收二次使用可以增加水資源利用率，成為一種應(yīng)對水資源匱乏的切實(shí)可行的辦法[4]。曝氣生物濾池(biological aerated filter，BAF)技術(shù)是匯集濾料攔截清除固態(tài)雜質(zhì)和生物氧化降解有機(jī)物一體化的新生代生物膜污水治理工藝，因其具有投資少、占地面積省、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)高效以及硝化反硝化脫氮效果好等優(yōu)點(diǎn)[5-7]。近年來在工業(yè)廢水、城市污水和中水回用等方面被廣泛應(yīng)用[8-12]。

華能營口仙人島熱電機(jī)組采用城市中水作為生產(chǎn)主要水源，經(jīng)過曝氣生物濾池+機(jī)械加速攪拌澄清池+變孔隙率池組合工藝深度處理后，供給鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、輸煤沖洗系統(tǒng)和輔機(jī)循環(huán)冷卻水使用。降低了火電企業(yè)的成本，推動(dòng)了節(jié)水減排的發(fā)展，具備優(yōu)異的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)效益，有助于振興東北區(qū)域工農(nóng)產(chǎn)業(yè)根據(jù)地可持續(xù)發(fā)展方略。由于城市中水的氨氮、硝酸鹽和有機(jī)物濃度較高，而BAF作為除碳脫氮單元，是去除有機(jī)污染物的重要步驟?？梢姡珺AF優(yōu)良的除碳脫氮能力是獲取合格供水的基礎(chǔ)，同時(shí)也是保障機(jī)組獲得良好汽水品質(zhì)的前提。

BAF運(yùn)行效能會(huì)受到多種因素的影響。其中，氣水比直接關(guān)系到BAF除碳脫氮的能力；反沖洗則是BAF微生物膜更新、功能恢復(fù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前BAF多應(yīng)用于處理工業(yè)廢水和生活污水，應(yīng)用于火電廠處理城市中水則比較少見。對于反沖洗的研究集中在反沖洗方式、強(qiáng)度和時(shí)間等方面，關(guān)于反沖洗過程中氣水比對BAF性能恢復(fù)和運(yùn)行時(shí)長的影響卻鮮見報(bào)道。依托火電廠BAF工藝，探究氣水比對BAF污染物去除效能的作用；考察反沖洗氣水比對污染物去除能力恢復(fù)和運(yùn)行時(shí)間的影響。探尋適宜的氣水比和反沖洗氣水比，實(shí)現(xiàn)BAF高效能低能耗的宗旨，旨在為BAF在火電廠工程應(yīng)用中提供技術(shù)借鑒。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置與運(yùn)行條件

機(jī)組共設(shè)置10套BAF工藝單元，單池尺寸為8.35 m×5.3 m×6.7 m，濾池面積為44.25 m2，BAF工藝示意如圖1所示。

圖1 曝氣生物濾池工藝示意

底部配水室高度為1.2 m，下部裝有空氣擴(kuò)散器，中上部為厚度0.1 m濾板，承托層由粒徑為6～32 mm天然鵝卵石構(gòu)成；上層濾料采用粒徑為3～6 mm球形輕質(zhì)多孔生物陶粒，高度為3.6 m。頂部清水區(qū)高度為1.5 m。實(shí)驗(yàn)采用氣水平行連續(xù)上向流的運(yùn)行方式，通過原水泵向?yàn)V池底部配水室進(jìn)水，利用曝氣風(fēng)機(jī)通過空氣擴(kuò)散器向?yàn)V池通入空氣，使得濾池內(nèi)的溶解氧維持在一定濃度，同時(shí)起到攪拌的作用。曝氣風(fēng)機(jī)和反洗風(fēng)機(jī)的風(fēng)量以及進(jìn)水的流量分別由轉(zhuǎn)子流量計(jì)和電磁流量計(jì)測量。裝置進(jìn)出口設(shè)置取樣點(diǎn)，在研討不同氣水比實(shí)驗(yàn)階段每2 h取樣1次，在考察反沖洗氣水比實(shí)驗(yàn)階段每1 h取樣1次。實(shí)驗(yàn)期間，水溫為21.3～26.5 ℃，pH值為7.1～8.0，進(jìn)水流量范圍為100～129 m3·h-1，水力負(fù)荷為2.3～2.9 m3·m-2·h-1。

1.2 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)與分析方法

實(shí)驗(yàn)水源來自熊岳和鲅魚圈城鎮(zhèn)污水處理廠處理后的出水，具體進(jìn)水水質(zhì)情況：COD為38～68 mg·L-1、ρ(NH4+-N)為4～11 mg·L-1、ρ(NO3--N)為6～14 mg·L-1、ρ(SS)為10～30 mg·L-1。

再生水深度處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出水品質(zhì)的主要指標(biāo)為COD≤30 mg·L-1、ρ(NH4+-N)≤5 mg·L-1、ρ(SS)≤5 mg·L-1。水質(zhì)的分析檢測參照文獻(xiàn)[13]。

1.3 掛膜啟動(dòng)與實(shí)驗(yàn)方案

采用逐步加大流量至設(shè)計(jì)值的自然掛膜法,同時(shí)啟動(dòng)6套曝氣生物濾池，連續(xù)運(yùn)行40 d后從濾池表面能夠觀察到黃褐色絮狀生物膜，各個(gè)濾池具有一定的COD和NH4+-N去除率，且逐漸穩(wěn)定，表明BAF掛膜啟動(dòng)成功。

通過改變曝氣風(fēng)量調(diào)整氣水比，在6套BAF的氣水體積比分別1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1的條件下連續(xù)運(yùn)行60 d。研討不同氣水比對COD、NH4+-N和NO3--N的去除效能的作用，探尋適宜的氣水比。

反沖洗過程共分為4個(gè)步驟，分別為：①水反洗；②氣洗；③氣水共反洗；④水反洗。具體控制參數(shù)見表1。利用氣水比為4∶1的BAF為研究對象，在氣水共反洗期間，通過改變反洗風(fēng)機(jī)風(fēng)量，即改變步驟③中的氣洗強(qiáng)度來調(diào)節(jié)反沖洗氣水體積比分別為2∶1、3∶1、4∶1和5∶1，每個(gè)階段運(yùn)行7 d，考察反沖洗過程中不同氣水比對BAF性能恢復(fù)和運(yùn)行時(shí)長的影響。

表1反沖洗控制參數(shù)

Table1Backwashcontrolparameters

項(xiàng)目時(shí)間/min水洗強(qiáng)度/(L·m-2·s-1)氣洗強(qiáng)度/ (L·m-2·s-1)水反洗36氣洗410氣水共反洗536～15水反洗86

2 結(jié)果和討論

2.1 氣水比對BAF污染物去除效果的影響

2.1.1氣水比對COD去除效果的影響

平均進(jìn)水COD為51.3 mg·L-1，出水為15.9～29.1 mg·L-1，出水水質(zhì)較為穩(wěn)定。在氣水比為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1條件下，COD的去除率分別為50.9%、51.8%、53.9%、61.1%、63.2%和61.9%，平均出水COD分別為25.4、24.7、23.9、20.4、19.4和19.6 mg·L-1。由圖2可知，COD去除率跟隨氣水比的提升先逐步提高后略有下降。在除碳脫氮進(jìn)程中，當(dāng)氣水比較低時(shí)溶解氧濃度無法同時(shí)滿足硝化細(xì)菌的硝化作用和異養(yǎng)菌降解COD的需求，導(dǎo)致COD去除率較低。

圖2 氣水比對COD去除效果的影響

氣水比增加，氣流和水流的沖刷剪切作用促使老化的生物膜剝落，當(dāng)作“懸浮物”被濾料攔截，增加了活性生物膜表面積，生化降解能力得到加強(qiáng)，COD去除率提高。當(dāng)溶解氧處于較低濃度時(shí)，溶解氧成為異養(yǎng)微生物生長繁殖的首要限制條件。氣水比增加到5∶1時(shí)溶解氧濃度隨之提高，好氧微生物增長速率相應(yīng)提高，微生物數(shù)量也增加。在此過程中，微生物所需求的有機(jī)物能量亦隨之變大，使得出水COD降低。COD去除率在氣水比增加到6∶1時(shí)略有下降。當(dāng)溶解氧濃度較高時(shí)，好氧微生物增殖速率增加緩慢。過大的氣水比會(huì)使沖刷和攪拌效應(yīng)加劇，出水中攜帶少量懸浮物和生物膜[14]，負(fù)影響微生物的數(shù)量和穩(wěn)定性，使得出水COD略微增加。

COD的去除規(guī)律與李志鋒等[15]和李婷等[16]的研究結(jié)果相一致，適宜氣水比各有不同。適宜的氣水比能夠提高COD去除率，過大的氣水比意味著更多的能源消耗，并且無法大幅提升COD去除效果，甚至有負(fù)作用。

2.1.2氣水比對NH4+-N去除效果的影響

圖3可以看出，NH4+-N的去除率隨著氣水比的增加先大幅提高，后略微增加。多數(shù)硝化細(xì)菌是將CO2當(dāng)作細(xì)胞碳源，在進(jìn)行硝化作用時(shí)把CO2轉(zhuǎn)化為C5H7O2N。自養(yǎng)型硝化細(xì)菌會(huì)因?yàn)闅馑鹊投糁破浞敝乘俾省Ｏ鄬τ诋愷B(yǎng)菌，自養(yǎng)菌對溶解氧濃度更為敏感，一定程度上抑制了硝化細(xì)菌的生長速度以及硝化反應(yīng)速率，也意味著在低氣水比條件下NH4+-N的去除效果甚至?xí)陀贑OD的去除效果?？梢姡瑲馑葘ο趸饔糜绊戄^大。在氣水比為1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1和6∶1條件下，NH4+-N的去除率分別為46.6%、55.8%、71.9%、81.2%、83.3%和85.2%，出水平均質(zhì)量濃度為4.1、3.5、2.3、1.5、1.3和1.2 mg·L-1。

對于向上流BAF而言，氣流和水流沿著濾池底部同向透過濾料由頂部排出，相對于生物膜微環(huán)境，膜外為高濃度COD環(huán)境，自養(yǎng)型硝化細(xì)菌附著在生物膜內(nèi)側(cè)生長繁殖，繁殖速率快于硝化細(xì)菌的異養(yǎng)菌生長在生物膜外側(cè)[17-18]。在氣水比1∶1狀態(tài)下，BAF內(nèi)溶解氧含量低，生長在生物膜外側(cè)的異養(yǎng)菌優(yōu)先繁殖，此時(shí)的氧傳遞效率較低，生物膜內(nèi)側(cè)的硝化細(xì)菌因無法得到足夠的溶解氧，生長速率受到顯著抑制，且氨鹽和亞硝酸鹽被氧化時(shí)能量產(chǎn)率較低[19]，硝化細(xì)菌本身的繁衍速率較低，進(jìn)而影響了硝化反應(yīng)的速率，造成NH4+-N去除效果較低。

圖3 氣水比對NH4+-N去除效果的影響

當(dāng)氣水比增加到4∶1時(shí)，BAF內(nèi)溶解氧含量提高，微生物膜內(nèi)部氧更多，硝化細(xì)菌快速繁殖壯大，大大加速了硝化速率，提升了NH4+-N去除率。氣水比增加也會(huì)增加濾料間的撞擊作用，剝離了老化生物膜，更新了微生物活力，從而取得穩(wěn)定的硝化效果。氣水比提高到6∶1時(shí)，溶解氧濃度處于較高水平，氧的傳遞效率很高，影響了硝化細(xì)菌的快速繁殖。相對于異養(yǎng)微生物，滋生在生物膜里面的硝化細(xì)菌的膜組織尤其稠密緊湊，抵御氣水沖刷的能力較好[16]，雙重作用提升NH4+-N去除效果。然而，氣水比為5∶1和6∶1比4∶1時(shí)NH4+-N去除率僅分別提升2.1%和4.0%，繼續(xù)增加溶解氧不會(huì)對硝化作用產(chǎn)生太大影響。

適合的溶解氧濃度能夠使得硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，適宜的氣水比加速了老化生物膜脫離，同時(shí)提升了氧的利用率和傳遞效用[20]，兩方面加強(qiáng)了BAF內(nèi)溶解氧濃度，硝化細(xì)菌迅速生殖繁衍。在硝酸鹽與NH4+-N共存的條件下，反硝化細(xì)菌往往采用NH4+-N當(dāng)作氮源[19]，氨氮去除效果優(yōu)越，這與李婷[16]的研究結(jié)果相一致。

2.1.3氣水比對NO3--N去除效果的影響

進(jìn)水平均ρ(NO3--N)為10.8 mg·L-1，出水為3.1～8.5 mg·L-1，出水水質(zhì)波動(dòng)較大。如圖4可知，NO3--N的去除率隨著氣水比增加呈逐漸降低的趨勢。BAF提供了各類微生物生長的基質(zhì)條件，細(xì)菌圍聚粘附在濾料周圍滋生，在溶解氧傳遞途中存在傳質(zhì)阻力，且部分被好氧微生物消耗，曝氣口遠(yuǎn)端的濾池上部區(qū)域的溶解氧濃度降低，生物膜內(nèi)層溶解氧基質(zhì)存在較大的濃度梯度，形成的生物膜構(gòu)成了好氧/厭氧微環(huán)境，為同步硝化反硝化奠定了基礎(chǔ)條件[17,21-22]。氣水比為1∶1和2∶1時(shí)，NH4+-N和NO3--N都有一定去除效果，說明BAF內(nèi)發(fā)生了同步硝化反硝化。由于進(jìn)水中有大量的NO3--N，給反硝化供應(yīng)了富足的底物，提高了反硝化脫氮能力。入水COD偏低，可利用碳源不足，反硝化無法進(jìn)行徹底。當(dāng)氣水比為1∶1和2∶1時(shí)，NO3--N去除率分別為59.3%和54.3%。

氣水比提升到3∶1與4∶1情況下NO3--N去除率有所下降。此時(shí)微生物菌種孕育繁衍較佳，生物膜更加緊密充實(shí)，能夠獲得同步硝化反硝化的微環(huán)境，NO3--N去除率穩(wěn)中有降，分別為52.1%和48.6%；當(dāng)氣水比提升至5∶1及6∶1時(shí)，溶解氧濃度較高，厭氧微環(huán)境受到影響，反硝化脫氮效果變差，此時(shí)NO3--N的去除率僅分別為43.1%和36.2%。

6套BAF為同步平行實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，并采用了穩(wěn)定性強(qiáng)的自然掛膜啟動(dòng)方式，濾池內(nèi)形成了致密的生物膜體系，依然存在局部厭氧環(huán)境，具備一定的反硝化脫氮環(huán)境。但是，氣水比較高一方面促進(jìn)了硝化反應(yīng)，使得濾池內(nèi)的NO3--N濃度增加，另一方面異養(yǎng)微生物的加速繁殖消耗了部分有機(jī)物，導(dǎo)致反硝化碳源嚴(yán)重不足，NO3--N的去除效果差。

圖4 氣水比對NO3--N去除效果的影響

2.2 反沖洗氣水比對BAF運(yùn)行效能的影響

2.2.1反沖洗氣水比對COD去除效能的影響

如圖5可知，COD去除率隨運(yùn)行時(shí)長和反沖洗氣水比的提升先升高而后逐步下降，其中受反沖洗氣水比的影響更大。當(dāng)反沖洗氣水比處于2∶1、3∶1、4∶1和5∶1的狀態(tài)下，對應(yīng)運(yùn)行至3、4、4和7 h時(shí)，COD去除效能即可恢復(fù)，分別達(dá)55.6%、58.9%、60.3%和56.1%。相比于王偉等[23]的研究(COD去除能力的恢復(fù)時(shí)間為4～8 h、持續(xù)穩(wěn)定時(shí)間為8～36 h)，在恢復(fù)能力上略有優(yōu)勢，但持續(xù)穩(wěn)定時(shí)間較短。反沖洗氣水比為2∶1時(shí)，反沖洗的氣流強(qiáng)度弱而分散，氣流不能形成較大的氣泡而隨水流穿過濾料孔隙排出。此過程中，濾料間撞擊效果和攪動(dòng)程度較小，氣泡分布不均勻，會(huì)存在濾料結(jié)團(tuán)成塊的可能，反沖洗不充分。COD去除率在運(yùn)行20 h時(shí)下降到58.1%，運(yùn)行時(shí)間短。

反沖洗氣水比提升到3∶1和4∶1時(shí)，氣泡產(chǎn)量和形狀多而大，其不間斷急速旋繞上升而出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)氣流振打效用增加了濾料間的撞擊摩擦效果，這種效用在濾料上層低壓區(qū)更為明顯[18]，更新了生物膜活性，反沖洗效果佳，COD去除能力恢復(fù)時(shí)間短，去除率較高，運(yùn)行時(shí)間能夠分別延長到22和24 h。

反沖洗氣水比提升到5∶1時(shí)，氣流強(qiáng)度進(jìn)一步加大，氣水剪切效用和撞擊振打作用加強(qiáng)，過剩的部分氣流則直接穿透濾層而沖出，過程中會(huì)攜帶微量濾料和懸浮生長的異養(yǎng)菌，造成濾料損失、微生物總量迅速減少，生化處理能力降低，COD去除能力恢復(fù)時(shí)間過長。反沖洗氣水比會(huì)顯著影響異氧微生物總量，COD去除能力恢復(fù)時(shí)間可以作為反沖洗好壞的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。

圖5 反沖洗氣水比對COD去除能力的影響

2.2.2反沖洗氣水比對NH4+-N去除效能的影響

如圖6可知，BAF對NH4+-N的去除具有較好的恢復(fù)能力，反沖洗氣水比對NH4+-N的去除恢復(fù)能力影響較大。當(dāng)反沖洗氣水比處于2∶1、3∶1、4∶1和5∶1狀態(tài)下，對應(yīng)BAF運(yùn)行至4、4、5和8 h時(shí)，NH4+-N的去除率分別為77.4%、79.2%、82.2%和79.3%。在反沖洗氣水比處于3∶1和4∶1狀態(tài)下運(yùn)行3 h后，產(chǎn)水中NH4+-N的濃度即小于2.0 mg·L-1，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 反沖洗氣水比對NH4+-N去除能力的影響

可見，反沖洗氣水比對NH4+-N去除運(yùn)行時(shí)間影響較大。在反沖洗氣水比處于2∶1、3∶1、4∶1和5∶1的條件下，對應(yīng)運(yùn)行時(shí)間達(dá)19、22、25和26 h時(shí)，即步入去除率負(fù)增長期。進(jìn)入到運(yùn)行周期末段，濾料層間懸浮生長著大量異養(yǎng)菌、濾層截留了大量懸浮物和微生物，遏制了基質(zhì)和溶解氧向自養(yǎng)型硝化細(xì)菌的滲透，硝化反應(yīng)進(jìn)程放緩。反沖洗氣水比緊密影響著濾料層納污量。反沖洗氣水比過低，納污量不能夠全面釋放，運(yùn)行時(shí)長不夠，會(huì)增加反沖洗次數(shù)；反沖洗氣水比過高，反沖洗過度，BAF效能恢復(fù)時(shí)間延長，降低了運(yùn)行周期內(nèi)NH4+-N的平均去除效果。反沖洗氣水比為4∶1時(shí)，BAF的效能恢復(fù)時(shí)間短，能夠較為穩(wěn)定地長期運(yùn)行，且避免經(jīng)常的反沖洗。

2.2.3反沖洗氣水比對NO3--N去除效能的影響

如圖7所示，BAF恢復(fù)期間內(nèi)，在運(yùn)行時(shí)長一致的條件下，NO3--N的去除率跟隨反沖洗氣水比的提升而下降，且NO3--N去除能力恢復(fù)時(shí)間延長。當(dāng)反沖洗氣水比處于2∶1、3∶1、4∶1和5∶1的狀態(tài)下，對應(yīng)運(yùn)行至3、4、6和7 h時(shí)，NO3--N去除率逐漸恢復(fù)正常，分別為47.1%、49.5%、50.0%和47.6%。

圖7 反沖洗氣水比對NO3--N去除能力的影響Fig.7 Influence of air-water ratio on NO3--N removal capacity

反沖洗氣水比為2∶1時(shí)氣流強(qiáng)度不足，無法推動(dòng)濾料小范圍撞擊回旋，部分結(jié)團(tuán)成塊的濾料得不到反沖洗，一定程度遏制了氧的傳遞；同時(shí)濾池內(nèi)小部分懸浮的微生物和雜質(zhì)隨氣流和水流沖出，降低了異養(yǎng)菌的總數(shù)，可以分配更多的能量供應(yīng)反硝化細(xì)菌，使得BAF具有較快的脫氮能力。由圖7可以看出，反沖洗氣水比處于2∶1狀態(tài)下，當(dāng)運(yùn)行到18 h，NO3--N去除率明顯下降，這是因?yàn)槲⑸餂]能在反沖洗過程中完成更新，異養(yǎng)菌加速繁殖，數(shù)量壯大，進(jìn)水有機(jī)物總量維持恒定，導(dǎo)致反硝化細(xì)菌與異養(yǎng)菌在競爭碳源時(shí)不占優(yōu)勢，反硝化進(jìn)程受抑制，BAF需要再次進(jìn)入反沖洗階段。

反沖洗氣水比提升到3∶1和4∶1的條件下，氣水聯(lián)合攪動(dòng)濾層濾料，濾料間互相撞擊摩擦、浮動(dòng)過程中被氣流和水流沖洗，截留的雜質(zhì)和懸浮生長的微生物被沖出，濾層得到凈化，納污量得到最大化釋放，提高了氧的傳遞效率。在反沖洗氣水比處于3∶1和4∶1的條件下，對應(yīng)運(yùn)行至4和5 h時(shí)，NO3--N的去除率能夠分別達(dá)到49.5%和50.0%；對應(yīng)運(yùn)行至22和25 h時(shí)，NO3--N的去除率降低到46.1%和46.3%。此時(shí)獲得良好的NO3--N去除效果，具有運(yùn)行周期長的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)態(tài)的良好運(yùn)行，降低反沖洗頻率。反沖洗氣水比提升到5∶1時(shí)，氣水聯(lián)合沖洗使得濾料互相撞擊過于劇烈，微生物迅速脫離濾料，微生物變薄，過量的溶解氧危害了厭氧微環(huán)境，反硝化過程受到遏制，不但恢復(fù)時(shí)間延長，并且NO3--N沒有良好的去除效率。

2.2.4反沖洗氣水比對SS去除效能的影響

如圖8所示，反沖洗氣水比對SS去除能力恢復(fù)情況影響較小，對BAF的運(yùn)行時(shí)間影響較大。反沖洗氣水比為2∶1、3∶1、4∶1和5∶1的條件下，單周期SS出水平均濃度分別為4.2、3.9、4.1和3.4 mg·L-1。經(jīng)過2～3 h即可恢復(fù)對SS的去除能力，相比于王偉等[23]的研究，恢復(fù)時(shí)間有所提前。反沖洗氣水比處于2∶1和3∶1的狀態(tài)下，運(yùn)行3 h時(shí)，出水SS濃度即恢復(fù)正常，分別為3.5和3.3 mg·L-1，SS去除率在運(yùn)行初期呈增加趨勢，是因?yàn)榉礇_洗氣水比太小，濾池反沖洗強(qiáng)度較弱，能夠在運(yùn)行初段維持機(jī)械過濾能力的動(dòng)態(tài)平衡，此段區(qū)間能夠?qū)崿F(xiàn)對雜質(zhì)的攔截過濾，出水SS濃度較低。但是由于反沖洗不夠充分，BAF納污量沒有全部釋放，會(huì)早早進(jìn)入過納污量階段，產(chǎn)水中帶有雜質(zhì)和懸浮物，對應(yīng)運(yùn)行至19和22 h，SS出水濃度即增大至6.7和5.1 mg·L-1。

圖8 反沖洗氣水比對SS去除能力的影響Fig.8 Influence of air-water ratio on SS removal capacity

反沖洗氣水比到4∶1時(shí)，運(yùn)行2 h出水ρ(SS)即降到3.5 mg·L-1，去除效果良好。直至運(yùn)行25 h時(shí)SS去除率才開始下降，出水ρ(SS)增高至6.5 mg·L-1。反沖洗氣水比增加到5∶1時(shí)，反沖洗過程中能夠觀察到濾料被氣流沖擊至接近水面，甚至有微量濾料隨水流沖出現(xiàn)象，造成濾料損失。而反沖洗氣水比為5∶1時(shí)，直至運(yùn)行26 h時(shí)，SS去除率開始下降，相比于反沖洗氣水比4∶1時(shí)僅延長1 h，說明2種工況都能夠最大化釋放BAF的納污容量，延長運(yùn)行時(shí)間，減少反洗頻率。

3 結(jié)論

基于火電廠的BAF處理城市中水工藝的研究結(jié)果顯示，氣水比顯著影響著污染物去除效率，最佳氣水比為4∶1，污染物的出水指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，此時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)新老生物膜的更新迭代，氧的使用率和傳遞效用較好，保持了厭氧好氧微環(huán)境的穩(wěn)定性，達(dá)到低能耗高效能的目的；反沖洗氣水比直接關(guān)系著反沖洗的結(jié)果，間接影響著BAF的運(yùn)行效能，反沖洗氣水比為4∶1時(shí)可以最大化釋放BAF的納污容量，污染物去除效果佳且運(yùn)行時(shí)間長；中水回用能夠降低企業(yè)成本，促進(jìn)節(jié)水減排的發(fā)展，具備優(yōu)異的環(huán)保意義和經(jīng)濟(jì)效益。