國(guó)產(chǎn)火山巖濾料和進(jìn)口火山巖濾料的性能研究

1、國(guó)產(chǎn)火山巖濾料和進(jìn)口火山巖濾料的性能研究摘要：淮安第二污水廠采用曝氣生物濾池工藝，生物濾料選用進(jìn)口火山巖濾料，通過(guò)與國(guó)產(chǎn)火山巖濾料之間一系列對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明:國(guó)產(chǎn)火山巖濾料達(dá)到處理效果優(yōu)于進(jìn)口火山巖濾料。論文關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池,火山巖濾料,國(guó)產(chǎn)火山巖淮安第二污水處理廠是由國(guó)家南水北調(diào)東線工程治污配套工程、淮河流域水環(huán)境整治項(xiàng)目組成，并由同方股份有限公司以BOT形式投資建設(shè)。工藝處理規(guī)模10萬(wàn)噸/日，采用一級(jí)強(qiáng)化處理+曝氣生物濾池，出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918-2002)的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。二污廠曝氣生物濾池設(shè)計(jì)采用進(jìn)口火山巖濾料，運(yùn)行中采用國(guó)產(chǎn)、進(jìn)口火山巖濾

2、料對(duì)兩組濾池進(jìn)行對(duì)比，主要從技術(shù)參數(shù)、經(jīng)濟(jì)成本、運(yùn)行效果等方面來(lái)考察兩種濾料對(duì)濾池處理效能的影響。1、濾料技術(shù)參數(shù)火山巖濾料的主要化學(xué)成分為SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、FeO、Al2O3、K2O、Na2O等，其水浸出液不含有任何有毒有害物質(zhì)?？垢g，具有惰性，在環(huán)境中不參與生物膜的生物化學(xué)反應(yīng)，長(zhǎng)期浸泡不會(huì)向水體釋放任何物質(zhì)，無(wú)二次污染1。以下是兩種濾料技術(shù)參數(shù)對(duì)比，見(jiàn)表1表1 兩種濾料主要參數(shù)able1 The main performance of two filter media 特性名稱 進(jìn)口火山巖濾料 國(guó)產(chǎn)火山巖濾料 粒徑/mm 2.55 35 有效粒徑/mm 2.7 3.

3、4 堆積密度/(g/cm3) 0.8 0.75 顆粒密度/(g/cm3) 1.55 1.66 孔隙率/% 48.4 54.8 摩擦損失率/% 5 1 從表中我們可以一一對(duì)比：1)國(guó)產(chǎn)火山巖濾料有效篩孔直徑比進(jìn)口有效粒徑偏大，國(guó)產(chǎn)濾料在濾池運(yùn)行中濾層的含污能力大；濾池不會(huì)容易堵塞，運(yùn)行周期相對(duì)會(huì)較長(zhǎng)。2)進(jìn)口火山巖濾料堆積密度偏大，反沖洗時(shí)不易膨脹疏松，易導(dǎo)致濾料清洗難以達(dá)到要求，并使反沖洗耗水、耗氣加大；3)國(guó)產(chǎn)火山巖濾料開(kāi)孔率高于進(jìn)口濾料，對(duì)濾料層的水流阻力相對(duì)偏小，節(jié)省能耗；4)從機(jī)械強(qiáng)度來(lái)看，國(guó)產(chǎn)火山巖濾料易碎性損失明顯低于進(jìn)口濾料，這使得濾料在反沖過(guò)程中磨損率降至最低，有效的保證了使用

4、壽命。圖1 兩種濾料實(shí)物圖Fig. 1 The physical map of two filter media左側(cè)國(guó)產(chǎn)火山巖濾料色澤發(fā)黑、開(kāi)孔較多，表面比較粗糙；右側(cè)進(jìn)口火山巖濾料色澤灰白、孔眼密實(shí)、偏少，表面粗糙度小。2、濾料的經(jīng)濟(jì)性生物濾料在整個(gè)曝氣生物濾池的造價(jià)占有較大的比例，所以在選用生物濾料時(shí)，除了要重視其物理特性、化學(xué)、水力特性外，其價(jià)格因素也應(yīng)在考慮的范圍內(nèi)。以下取兩組濾池所需濾料測(cè)算經(jīng)濟(jì)成本。見(jiàn)表2表2 兩種濾料經(jīng)濟(jì)成本Table 2 The economic cost of two filter media 名稱 數(shù)量/m3 單價(jià)/元 總價(jià)/萬(wàn) 國(guó)產(chǎn)火山巖濾料 320 81

5、0 26 進(jìn)口火山巖濾料 320 5000 160 不難看出，兩種濾料價(jià)格懸殊之大。在對(duì)比濾料的性能及價(jià)格后，一致認(rèn)同選用價(jià)格相對(duì)低廉國(guó)產(chǎn)火山巖濾料更可靠可行。在滿足設(shè)計(jì)要求和保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下，選用國(guó)產(chǎn)火山巖濾料更能體現(xiàn)出比選用進(jìn)口火山巖濾料經(jīng)濟(jì)合理化。3、運(yùn)行效果3.1掛膜對(duì)比本試驗(yàn)曝氣生物濾池生物膜培養(yǎng)采用直接掛膜，連續(xù)進(jìn)水、供氧方式。2#濾池選用國(guó)產(chǎn)火山巖濾料，4#濾池選用進(jìn)口火山巖濾料。進(jìn)水量由設(shè)計(jì)水量的1/4（水力負(fù)荷1.09（m3/m2h）逐步增加至設(shè)計(jì)水量10萬(wàn)噸（水力負(fù)荷4.34（m3/m2h）。一周后觀察濾料上微生物膜，發(fā)現(xiàn)2#濾池國(guó)產(chǎn)濾料表面形成污泥絮體比4#濾池進(jìn)

6、口濾料偏多，說(shuō)明2#濾池初期掛膜快，好氧微生物在2#濾料表面生長(zhǎng)較快。從感觀上來(lái)判斷，出水清澈度優(yōu)于4#濾池，由最初渾濁變?yōu)檩^清澈。為了保證濾料上的生物膜活性，在第10天對(duì)兩組濾池進(jìn)行反沖洗，沖刷老化生物膜。數(shù)日后監(jiān)測(cè)DO數(shù)據(jù)，兩組濾池維持在4.245.36mg/L，并趨于穩(wěn)定。本次試驗(yàn)以出水COD低于60 mg/L為培養(yǎng)成功的指標(biāo)。結(jié)果表明：國(guó)產(chǎn)火山巖濾料所用時(shí)間14d，進(jìn)口火山巖濾料所用時(shí)間為16d。3.2反沖洗恢復(fù)期的對(duì)比濾料反沖洗效果的好壞直接關(guān)系濾池工藝運(yùn)行的好壞。好的濾料反沖洗容易進(jìn)行，且在反沖過(guò)程中不因反沖強(qiáng)度過(guò)大造成濾料流失，相應(yīng)的微生物活性恢復(fù)較快，對(duì)出水指標(biāo)影響甚微2。為弄

7、清國(guó)產(chǎn)火山巖、進(jìn)口火山巖兩種濾料對(duì)反沖洗運(yùn)行效果的影響，故對(duì)兩種濾料反沖洗出水COD、NH3-N指標(biāo)連續(xù)4h內(nèi)進(jìn)行采樣分析3，以下是反沖洗前后濾池出水水質(zhì)變化，見(jiàn)表3表3 兩種濾料的恢復(fù)期出水水質(zhì)（mg/L）Table 3 The recovery period of effluent quality of two filter media（mg/L） 恢復(fù)時(shí)間 COD NH3-N 恢復(fù)時(shí)間 COD NH3-N 國(guó)產(chǎn)濾料 反沖前0.5h 48.2 6.68 進(jìn)口濾料 反沖前0.5h 48.2 6.68 反沖后0.5h 78.5 12.4 反沖后0.5h 62.3 11.2 反沖后1h 42.3

8、 6.01 反沖后1h 46.2 7.58 反沖后2h 35.5 5.39 反沖后2h 38.2 6.89 反沖后4h 24.2 4.99 反沖后4h 32.1 5.28 從表中可以得知，兩種濾料COD、NH3-N指標(biāo)在反沖洗后0.5h出水效果均較差。由于反沖洗剛洗去老化生物膜及濾料間截留的雜質(zhì)，出水未及時(shí)恢復(fù)，故監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)較高。在反沖洗后0.5h中，國(guó)產(chǎn)濾料出水指標(biāo)略高于進(jìn)口濾料。由于國(guó)產(chǎn)濾料孔隙率高，表面比進(jìn)口火山巖粗糙，微生物生長(zhǎng)較快，附著的生物膜量多，從而導(dǎo)致脫落的老化生物膜較多。隨著時(shí)間的推移，反沖洗過(guò)后1h左右兩種濾料出水指標(biāo)基本恢復(fù)，但國(guó)產(chǎn)濾料整體出水水質(zhì)較進(jìn)口濾料恢復(fù)的快，4h兩種濾料完全恢復(fù)，達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 18918-2002)的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。4、結(jié)論通過(guò)兩種濾料性能對(duì)比，國(guó)產(chǎn)火山巖濾料對(duì)濾池處理效能發(fā)揮作用較大；從濾料經(jīng)濟(jì)成本考慮，廉價(jià)的國(guó)產(chǎn)火山巖濾料更能節(jié)省投資，因此，選擇填料可以兼顧價(jià)格，優(yōu)化選擇；從濾料掛膜效果分析，國(guó)產(chǎn)火山巖濾料掛膜時(shí)間短，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行效果較穩(wěn)定；從反沖洗后恢復(fù)期分析，國(guó)產(chǎn)火山巖濾料