CN111675327A - 曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的滤池模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及曝气生物滤池优势滤料遴选工艺包括如下步骤，步骤一：制作反硝化菌固化培养系统，步骤二，对滤料通过悬浮性实验进行初级遴选，步骤三，将经过初级遴选的滤料加入反硝化菌固化培养系统进行挂膜培养并对照现用滤料进行反硝化对比筛选，将反硝化能力高于现用滤料的优势滤料筛选出，步骤四，根据硝化反硝化生物滤池的工作参数以及工作原理，制作可全指标模拟硝化反硝化生物滤池的生物滤池模拟系统，步骤五，将步骤三中对比筛选出的优势滤料分别放入生物滤池模拟系统中与活性硝化滤料混合培养并进行参数模拟，步骤六，分析对比各个优势滤料的相关数据，选取最优势滤料。

Description

曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的滤池模 拟系统

技术领域

本发明涉及生物工程领域，尤其是一种针对曝气生物滤池所设计的优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的滤池模拟系统。

背景技术

在污水处理的工艺方法中，通常包括物理法，化学法以及生物法，而目前污水处理核心工艺都采用生物法。其中生物法包括膜法及活性污泥法，而上流式曝气生物滤池（BAF）是生物处理膜法主流工艺之一。其主要工作原理是一种上向流的曝气滤池。滤池的过滤方向与位于滤床下的曝气管曝气方向相同。过滤后的水自滤床顶部收集排出，每个滤池单元的进水都是通过进水整流井的溢流堰来平衡，进水依靠重力流入位于滤池侧面的分配井。之后由滤池底部配水渠均匀配水。污水在滤池内通过进、出水的水位差向上通过滤池及悬浮在水中的滤床。悬浮在水中的滤料被滤池上部的滤板阻拦以免随出水而流失，处理后的水通过安装在滤板上的众多滤头流出。该工艺处理效果极佳，且上流式设计，减少了污染气体排放，正被广泛推广应用。

而一般采用曝气生物滤池工艺的污水处理厂通常需要设置两级或三级曝气生物滤池，包括同时硝化反硝化生物滤池（NDN池）、后置反硝化生物滤池（PDN池）或还设置有前置反硝化生物滤池（DN池）。我们厂设置有两级式曝气生物滤池，且在运行中我们发现，NDN池反硝化程度极低，厂内核心工艺段反硝化的实现几乎完全依赖于PDN滤池。因此，提高NDN滤池同时硝化反硝化的效率，不仅有利于提高整体工艺的水处理效果（尤其提高总氮TN和氨氮NH₄ ⁺-N去除率），且有利于降低石灰、碳源等药剂投加，降低曝气量，减少PDN滤池进水负荷，从而降低污水厂能耗及药耗。而提高NDN滤池同时硝化反硝化的主要方式之一就是如何快速，科学的遴选优势滤料，来让NDN池提高相应的反硝化效率，并最终实现单级生物脱氮。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，曝气生物滤池优势滤料遴选工艺包括如下步骤，步骤一：制作反硝化菌固化培养系统，步骤二，对滤料通过悬浮性实验进行初级遴选，步骤三，将经过初级遴选的滤料加入反硝化菌固化培养系统进行挂膜培养并对照现用滤料进行反硝化对比筛选，将反硝化能力高于现用滤料的优势滤料筛选出，步骤四，根据硝化反硝化生物滤池的工作参数以及工作原理，制作可全指标模拟硝化反硝化生物滤池的生物滤池模拟系统，步骤五，将步骤三中对比筛选出的优势滤料分别放入生物滤池模拟系统中与活性硝化滤料混合培养并进行参数模拟，步骤六，分析对比各个优势滤料的相关数据，选取最优势滤料。

采用了上述技术方案后，采用了上述技术方案后，在步骤一中先制作反硝化菌固化培养系统，目的是为了在滤料中附着反硝化菌，并为以后的挂膜培养提供实验环境，而在步骤2中对滤料悬浮性实验进行初级遴选，由于主流曝气生物滤池多是一种上向流的曝气滤池，滤池的过滤方向与位于滤床下的曝气管曝气方向相同，反洗方向与过滤方向相反。故试验滤料选择上要选择轻质，比重小于水，或是可以通过与其他滤料组合浮于水面。步骤三中的目的是根据单级生物脱氮工艺以及微生物固化技术，将反硝化菌挂膜于滤料上。在滤料上先固化反硝化菌，有利于后期再在反硝化菌固化培养好的基础上固着硝化菌，并能利用扩散阻力在滤料内外层产生的氧浓度梯度形成的好氧区、缺氧区和厌氧区，在滤料载体内部形成适合硝化和反硝化两个过程有机结合环境，从而实在滤料外表层由于氧的存在而进行氨的氧化反应，内层因为缺氧条件下利用氮的氧化产物进行反硝化反应，最终实现单级生物脱氮。通过前期培养来让优势滤料既能具备硝化能力又具备反硝化能力。步骤四中，制作生物池模拟系统，主要目的是为了将原先庞大的生物池过滤系统独立出来，建立一个小型试验装置，该装置不仅可以模拟硝化反硝化生物滤池的全指标，为筛选最优势滤料提供实验环境，并能用于实验指导该工艺污水厂运行，同时还可用做较小规模污水处理厂的污水处理装置。

作为本发明的进一步改进，所述步骤一中的反硝化菌固化培养系统包括培养反应装置，进水装置，出水装置以及设置于反应装置内的滤板，所述步骤一中的培养反应装置为培养容器，所述进水装置包括进水泵以及分别与进水泵和培养容器管路连接的进水管，并且进水管的水源引用后置反硝化生物滤池的水源，所述出水装置包括设置于培养容器另一侧的出水管，所述培养反应装置内四角侧壁处分别设置有用于与滤板固定连接的固定卡扣，所述滤板横向设置于培养容器内腔中，并且与四角侧壁的固定卡扣固定连接，所述进水泵的流速设定可使培养容器中的水通过滤板的滤速达到3~5m/h。

采用了上述技术方案后，培养容器的设置主要是为提供滤料与反硝化菌固化培养提供实验环境，根据后置反硝化生物滤池中的原水自带反硝化菌的特点，原水可通过水泵不断注入带有滤料中的培养容器，并将滤速控制在合适的速度，可将原水中的反硝化菌附着于滤板下的滤料中。

作为本发明的进一步改进，所述步骤二中的滤料包括聚苯乙烯小球，流化床滤料，纤维球滤料，彗星式纤维滤料，多孔滤料球，布滤料等主流生物滤料。

采用了上述技术方案后，通过选取上述在生物膜法中较为常见的几种滤料作为研究对象，以筛选硝化反硝化能力最高的优势滤料。

作为本发明的进一步改进，所述步骤二中的悬浮性实验包括将步骤二中的各个滤料取少量放至于实验桶内观察3小时是否可以稳定浮于水面，或与悬浮球组合能否稳定悬浮于水面，如果不能就将无法通过初级遴选进入下一步实验环节。

采用了上述技术方案后，曝气生物滤池是一种上向流的曝气滤池，滤池的过滤方向与位于滤床下的曝气管曝气方向相同，反洗方向与过滤方向相反。故试验滤料选择上要选择轻质，比重小于水，或是可以通过与其他滤料组合浮于水面。悬浮性试验：将以上比选用于试验的5种滤料进行悬浮性能试验，各滤料取少量放至于实验桶（有机玻璃桶，容积约40L）内观察3h是否可以稳定浮于水面，或与悬浮球组合能否稳定悬浮于水面，如果不能就将其淘汰，不进入下一步实验环节。

作为本发明的进一步改进，所述步骤三中包括将通过步骤二初级遴选的滤料以及现今硝化反硝化生物滤池中所采用的滤料各取0.020m³置于培养容器内，进行反硝化菌固化培养培养3个月后，各个滤料各取0.010m³和后置反硝化生物滤池进水（含乙酸钠）0.025m³按照2：5的体积比混合置于容积为40L的反硝化效率实验桶内，在此加入现今硝化反硝化生物滤池中正在使用的活体滤料进行对比，而后分别在0、0.5、1、1.5、2h取处理水样进行检测分析，检测分析项目包括温度、总氮量、硝氮量、氨氮量和COD这五项指标，并以总氮量为评价指标，以及结合其他数据异常情况筛选出以处理水样总氮量较低值为优势滤料排名标准，并将中排名低于现今硝化反硝化生物滤池中所采用滤料的滤料剔除。

采用了上述技术方案后，在步骤一制作的培养容器下进行反硝化菌的挂膜培养，培养完成后以现用滤料进行参照对比，将明显硝化反硝化能力低于现用滤料的滤料事先剔除，不但可以节省后期对照实验的操作步骤，也可加快模拟生物滤池的使用效率。

作为本发明的进一步改进，所述生物滤池模拟系统包括若干个排列设置的过滤柱，并且每个过滤柱的顶部与底部之间设置有通过初级遴选的优势滤料的其中一种并与活性硝化滤料相混合，所述过滤柱底部一侧设置有管路相连的原水输入装置，过滤柱底部一侧设置有与过滤柱管路相连的进气装置，过滤柱顶部一侧设置有与过滤柱管路相连的反洗装置，过滤柱顶部一侧管路相连的过滤水输出装置，通过底部原水输入装置将原水输入过滤柱，并配合过滤柱底部一侧的进气装置，将原水向上曝气，通过过滤柱内的优势滤料与活性硝化滤料，最后从过滤水输出装置中输出硝化与反硝化好的过滤水。

采用了上述技术方案后，通过设置于过滤柱下方的进气装置以及原水输入装置，并将滤料设置于过滤柱中部，形成原水与气体从底部向上曝气的运动效果，与曝气生物滤池的水流运动效果相一致，这样就实现了从原理上模拟了曝气生物滤池。

作为本发明的进一步改进，所述生物滤池模拟系统还设置有反洗装置，所述反洗装置包括设置于过滤柱顶部的第一反洗管道，设置在过滤柱底部的第二反洗管道，分别与第一反洗管道管路相连的控制阀、反洗水泵以及反洗水储水桶，所述反洗水泵将反洗水储水桶内处理好的过滤水从过滤柱顶部的第一反洗管道注入，处理好的过滤水在过滤柱中自上而下流入，并从第二反洗管道中流出。

采用了上述技术方案后，反洗的设置可以帮助模拟系统清除滤料上的杂质，快速恢复过滤效果，从而实现了真正意义上的全方位模拟硝化反硝化池。而且反洗装置配备“一键启动”反洗功能，全反洗流程自动进行，且反洗流程涉及参数可以根据运行情况需要合理设置。从而实现了真正意义上的全方位模拟硝化反硝化池。

作为本发明的进一步改进，根据现有硝化反硝化生物滤池的数据指标，可得出现有硝化反硝化生物滤池的单位体积滤料单位时间硝化量约为C毫克/小时*升，设过滤柱的设计水量为A升/小时，原水输入装置的原水氨氮浓度在B毫克/升，根据一级A排放标准，需把过滤后的氨氮浓度目标值设置于5毫克/升以下，则单位体积内处理原水内氨氮硝化量至少为(B-5) 毫克/升，故单位时间氨氮硝化量为A*（B-5）毫克/小时，故生物滤池模拟系统内需要活性硝化滤料体积为（A*（B-5）/C）L，为实现试验滤柱同时硝化反硝化，且试验柱处理出水总氮尽可能达到一级A 排放标准，滤料总体积为D，故过滤柱内活性硝化滤料与优势滤料按照（A*（B-5）/C）：D-（A*（B-5）/C）的体积比例进行混合。

采用了上述技术方案后，在功能上模拟曝气生物滤池的基础上，还需在技术指标上进一步与生物滤池相一致，由于生物滤池的硝化反硝化效果包括各个指标，所以必须要制定相应的算法来让生物滤池模拟系统可以更好的对标模拟硝化反硝化生物滤池，所以，根据相应的排放标准来设计相应的数据指标可让生物滤池模拟系统在技术指标上与曝气生物滤池达成一致。

作为本发明的进一步改进，步骤六中，以若干个分别独立外接原水的内部置放有优势滤料与活性硝化滤料混合的滤柱为一组参照对象，并在该组中分别控制以下变量，包括进水量，曝气量，进水COD浓度以及回流比，并最后测得单位时间单级生物脱氮量。

采用了上述技术方案后，通过不断控制以上变量数据，不但可以筛选出哪个滤料脱氮效果最好，还能测得在哪个变量下，滤料的脱氮效果最好。

附图说明

图1所示为反硝化菌固化培养系统结构示意图；

图2所示为生物滤池模拟系统结构侧视图；

图3所示为生物滤池模拟系统结构示意图。

曝气生物滤池优势滤料遴选工艺包括如下步骤，步骤一：制作反硝化菌固化培养系统，步骤二，对滤料通过悬浮性实验进行初级遴选，步骤三，将经过初级遴选的滤料加入反硝化菌固化培养系统进行挂膜培养并对照现用滤料进行反硝化对比筛选，将反硝化能力高于现用滤料的优势滤料筛选出，步骤四，根据硝化反硝化生物滤池的工作参数以及工作原理，制作可全指标模拟硝化反硝化生物滤池的生物滤池模拟系统，步骤五，将步骤三中对比筛选出的优势滤料分别放入生物滤池模拟系统中与活性硝化滤料混合培养并进行参数模拟，步骤六，分析对比各个优势滤料的相关数据，选取最优势滤料。

在步骤一中先制作反硝化菌固化培养系统，目的是为了在滤料中附着反硝化菌，并为以后的挂膜培养提供实验环境，而在步骤三中对滤料悬浮性实验进行初级遴选，由于曝气生物滤池多是上流式的曝气滤池，滤池的过滤方向与位于滤床下的曝气管曝气方向相同，反洗方向与过滤方向相反。故试验滤料选择上要选择轻质，比重小于水，或是可以通过与其他滤料组合浮于水面。步骤三中的目的是根据单级生物脱氮工艺以及微生物固化技术，将反硝化菌挂膜于滤料上。在滤料上先固化反硝化菌，有利于后期再在反硝化菌固化培养好的基础上固着硝化菌，并能利用扩散阻力在滤料内外层产生的氧浓度梯度形成的好氧区、缺氧区和厌氧区，在滤料载体内部形成适合硝化和反硝化两个过程有机结合环境，从而实在滤料外表层由于氧的存在而进行氨的氧化反应，内层因为缺氧条件下利用氮的氧化产物进行反硝化反应，最终实现单级生物脱氮。通过前期培养来让优势滤料既能具备硝化能力又具备反硝化能力。步骤四中，制作生物池模拟系统，主要目的是为了将原先庞大的生物池过滤系统独立出来，建立一个小型试验装置，该装置不仅可以模拟硝化反硝化生物滤池的全指标，为筛选最优势滤料提供实验环境，并能用于实验指导该工艺污水厂运行，同时还可用做较小规模污水处理厂的污水处理装置。

如图1所示，所述步骤一中的反硝化菌固化培养系统包括培养储存装置1，进水装置2，出水装置3、设置于储存装置内的滤板4，所述步骤一中的培养储存装置为培养容器1，所述进水装置2包括进水泵以及分别与进水泵和培养容器管路连接的进水管21、设置有控制阀的反洗水管22，并且进水管的水源引用后置反硝化生物滤池的水源。所述出水装置3包括设置于培养容器1另一侧的出水管31。所述培养储存装置内四角侧壁处分别设置有用于与滤板4固定连接的固定卡扣5，所述滤板4横向设置于培养容器内腔中，并且与四角侧壁的固定卡扣5固定连接。所述进水泵的流速设定可使培养容器1中的水通过滤板的滤速达到3~5m/h。培养容器的设置主要是为提供滤料与反硝化菌固化培养提供实验环境，根据后置反硝化生物滤池中的原水自带反硝化菌的特点，原水可通过水泵不断注入带有滤料的培养容器，并将滤速控制在合适的速度，可将原水中的反硝化菌附着于滤板下的滤料中。所述步骤二中的滤料包括聚苯乙烯小球，流化床滤料，纤维球滤料，彗星式纤维滤料，多孔滤料球，布滤料等主流生物滤料。通过选取上述在生物膜法中较为常见的几种滤料作为研究对象，以筛选硝化反硝化能力最高的优势滤料。

所述步骤二中的悬浮性实验包括将步骤二中的各个滤料取少量放至于实验桶内观察3小时是否可以稳定浮于水面，或与悬浮球组合能否稳定悬浮于水面，如果不能就将无法通过初级遴选进入下一步实验环节。曝气生物滤池多是一种上向流的曝气滤池，滤池的过滤方向与位于滤床下的曝气管曝气方向相同，反洗方向与过滤方向相反。故试验滤料选择上要选择轻质，比重小于水，或是可以通过与其他滤料组合浮于水面。悬浮性试验：将以上比选用于试验的5种滤料进行悬浮性能试验，各滤料取少量放至于实验桶（有机玻璃桶，容积约40L）内观察3h是否可以稳定浮于水面，或与悬浮球组合能否稳定悬浮于水面，如果不能就将其淘汰，不进入下一步实验环节。

所述步骤三中包括将通过步骤二初级遴选的滤料以及现今硝化反硝化生物滤池中所采用的滤料各取0.020m³置于培养容器内，进行反硝化菌固化培养培养3个月后，各个滤料各取0.010m³和后置反硝化生物滤池进水（含乙酸钠）0.025m³按照2：5的体积比混合置于容积为40L的反硝化效率实验桶内，在此加入现今硝化反硝化生物滤池中正在使用的活体滤料进行对比，而后分别在0、0.5、1、1.5、2h取处理水样进行检测分析，检测分析项目包括温度、总氮量、硝氮量、氨氮量和COD这五项指标，并以总氮量为评价指标，以及结合其他数据异常情况筛选出以处理水样总氮量较低值为优势滤料排名标准，并将其中排名低于现今硝化反硝化生物滤池中所采用滤料的滤料剔除。

在步骤一制作的培养容器下进行反硝化菌的挂膜培养，培养完成后以现用滤料进行参照对比，将明显反硝化能力低于现用滤料的滤料事先剔除，不但可以节省后期对照实验的操作步骤，也可加快模拟生物滤池的使用效率。

如图2-图3所示，所述生物滤池模拟系统包括若干个排列设置的过滤柱6，并且每个过滤柱6的顶部与底部之间设置有通过初级遴选的优势滤料的其中一种并与活性硝化滤料相混合，所述过滤柱底部一侧设置有管路相连的原水输入装置7，过滤柱6底部一侧设置有与过滤柱6管路相连的进气装置8，过滤柱6顶部一侧设置有与过滤柱6管路相连的反洗装置10，过滤柱6顶部一侧管路相连的过滤水输出装置9，通过底部原水输入装置将原水输入过滤柱6，并配合过滤柱6底部一侧的进气装置8，将原水向上曝气，通过过滤柱6内的优势滤料与活性硝化滤料，最后从过滤水输出装置9中输出硝化与反硝化好的过滤水至反洗水储水桶。通过设置于过滤柱下方的进气装置8以及原水输入装置7，并将滤料设置于过滤柱中部，形成原水与气体从底部向上曝气的运动效果，与上流式曝气生物滤池的水流运动效果相一致，这样就实现了从原理上模拟了上流式曝气生物滤池。

所述生物滤池模拟系统还设置有反洗装置10，所述反洗装置10包括设置于过滤柱顶部的第一反洗管道101、设置在过滤柱底部的第二反洗管道102、反洗水泵、反洗水储水桶。分别与第一反洗管道101管路相连的控制阀、反洗水泵以及反洗水储水桶，所述反洗水泵103将反洗水储水桶内处理好的过滤水从过滤柱顶部的第一反洗管道101注入滤柱6，处理好的过滤水在过滤柱6中自上而下流入，并从第二反洗管道102中流出。反洗的设置可以帮助模拟系统清除滤料上的杂质，快速恢复过滤效果。而且反洗装置配备“一键启动”反洗功能，全反洗流程自动进行，且反洗流程涉及参数可以根据运行情况需要合理设置，从而实现了真正意义上的全方位模拟硝化反硝化池。

根据现有硝化反硝化生物滤池的数据指标，可得出现有硝化反硝化生物滤池的单位体积滤料单位时间硝化量约为C毫克/小时*升，设计滤柱的设计水量为A升/小时，原水输入装置的原水氨氮浓度在B毫克/升，根据一级A排放标准，需把过滤后的氨氮浓度目标值设置于5毫克/升以下，则单位体积内处理原水内氨氮硝化量至少为(B-5) 毫克/升，故单位时间氨氮硝化量为A*（B-5）毫克/小时，故生物滤池模拟系统内需要活性硝化滤料体积为（A*（B-5）/C）L，为实现试验滤柱同时硝化反硝化，且试验柱处理出水总氮尽可能达到一级A 排放标准，滤料总体积为D，故过滤柱内活性硝化滤料与优势滤料按照（A*（B-5）/C）：D-（A*（B-5）/C）的体积比例进行混合。在功能上模拟曝气生物滤池的基础上，还需在技术指标上进一步与生物滤池相一致，由于生物滤池的硝化反硝化效果包括各个指标，所以必须要制定相应的算法来让生物滤池模拟系统可以更好的对标模拟硝化反硝化生物滤池，所以，根据相应的排放标准来设计相应的数据指标可让生物滤池模拟系统在技术指标上与曝气生物滤池达成一致。

步骤六中，以若干个分别独立外接原水的内部置放有优势滤料与活性硝化滤料混合的滤柱为一组参照对象，并在该组中分别控制以下变量，包括进水量，曝气量，进水COD浓度以及回流比，并最后测得单位时间单级生物脱氮量。通过不断控制以上变量数据，不但可以筛选出哪个滤料脱氮效果最好，还能测得在哪个变量下，滤料的脱氮效果最好。

以下结合本公司实际生产情况提供相应的数据以及具体试验步骤。先将聚苯乙烯小球，流化床滤料，纤维球滤料，彗星式纤维滤料，多孔滤料球，布滤料进行悬浮性能试验，各滤料取少量放至于实验桶（有机玻璃桶，容积约40L）内观察3h是否可以稳定浮于水面，或与悬浮球组合能否稳定悬浮于水面，如果不能就将其淘汰，不进入下一步实验环节。结果显示MBBR滤料（流化床滤料）、纤维球滤料、多孔滤料球、布滤料等4种滤料均可以浮于水面或通过与悬浮球组合浮于水面；彗星式纤维滤料虽能与悬浮球组合浮于水面，但因为“彗核”颗粒小，稍微抖动将会从悬浮球漏出沉于水底，故淘汰不进入下一实验环节。将以上4种优势滤料与聚苯乙烯滤料BIOSTYRENE^®（NDN池内目前使用的）各取0.020m³（20L），置于现场反硝化菌固化培养装置内，进行反硝化菌固化培养。培养3个月后，以上5种滤料、NDN池活体聚苯乙烯滤料各取0.010m³（10L）和PDN进水（含乙酸钠）0.025m³（25L）按照2：5的体积比混合置于反硝化效率实验桶（有机玻璃桶，容积约40L）内。而后分别在0.5、1、1.5、2h取处理水样与PDN未处理原水进行检测分析，检测分析项目包括温度、TN、NO₃ ^--N、NH₄ ⁺-N和COD这五项指标。由结果可以看出，经过相同时间培养的以上5种滤料他们的反硝化能力依次为：MBBR滤料>布滤料>多孔填料球/聚丙乙烯小球>纤维球滤料（组合），所以MBBR滤料、布滤料、多孔填料球与聚丙乙烯小球进入下一步的试验环节。

本公司NDN池进水经过进水渠均匀分配给6格平行池，每格池子表面积为113m³。2017-2018年间，对6格平行池内滤料层厚度进行测量，平均厚度约为3.0米，则NDN池滤层体积约为2034m³。根据表2-1（表需要放进去吗）可以推算出，在没有回流的情况下（2017年），单位体积滤料单位时间硝化量约为16.26g/h·m³（mg/h·L）；在有回流的情况下（2018年），单位体积滤料单位时间硝化量约为19.49g/h·m³（mg/h·L）。本实验期间选择进水氨氮浓度在13~20mg/L进水进行实验，当实验处理出水氨氮浓度要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准（NH₃-N浓度<5mg/L）时，则单位体积处理水内氨氮硝化量为15mg/L（当进水氨氮=20mg/L时），单位时间氨氮硝化量为480mg/h（试验柱设计水量32L/h，相当于现场水量1670m³/h），故NDN池小试装置内需要硝化滤料体积约为24.6L（480/19.49）~29.5L（480/16.26）。试验设计滤柱内滤料层厚度为3.0m，滤料总体积约为39L。为实现试验滤柱同时硝化反硝化，且试验柱处理出水总氮尽可能达到一级A 甚至“洁排放标准清”，故试验滤柱内NDN池活性滤料与四种优势滤料（反硝化菌固化）按照24：15（合计体积39L）体积比混合。

将NDN池活性滤料与4种优势滤料（反硝化菌固化）按照24：15体积比混合，放入NDN池小试装置开展同时硝化反硝化（单级生物脱氮）效率试验。根据设计试验条件开展试验，每组实验条件下做3组平行实验，结果取平均值。

结果可以看出，4根实验柱内均能实现同时硝化反硝化（即单级生物脱氮），尤其在开启内回流（回流比55%）时，单级生物脱氮效率极高，比较4根柱子在第六组实验条件下（进水量：50L/h；曝气量50L/h；回流量：55%）柱内的硝化量及反硝化量，可以看出4种滤料硝化能力依次为：布滤料>聚丙乙烯小球>多孔填料球>MBBR滤料；单级生物脱氮能力依次为：布滤料>聚丙乙烯小球>MBBR滤料>多孔填料球。综合出水氨氮及总氮两项指标要求，布滤料及聚丙乙烯小球（原厂采用）均为比较理想的可用于提高NDN池单级生物脱氮效率的滤料。两种滤料都有其优势，布滤料作为国内生产的新型滤料相对价格较为便宜；聚丙乙烯小球则为原厂现用滤料，更适应于现场运行条件。两种滤料在提升NDN池单级生物脱氮效率上均有较大的应用前景。

Claims (10)

1.曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：曝气生物滤池优势滤料遴选工艺包括如下步骤，步骤一：制作反硝化菌固化培养系统，步骤二，对滤料通过悬浮性实验进行初级遴选，步骤三，将经过初级遴选的滤料加入反硝化菌固化培养系统进行挂膜培养并对照现用滤料进行反硝化对比筛选，将反硝化能力高于现用滤料的优势滤料筛选出，步骤四，根据硝化反硝化生物滤池的工作参数以及工作原理，制作可全指标模拟硝化反硝化生物滤池的生物滤池模拟系统，步骤五，将步骤三中对比筛选出的优势滤料分别放入生物滤池模拟系统中与活性硝化滤料混合培养并进行参数模拟，步骤六，分析对比各个优势滤料的相关数据，选取最优势滤料。

2.根据权利要求1所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：所述步骤一中的反硝化菌固化培养系统包括培养反应装置，进水装置，出水装置以及设置于培养反应装置内的滤板，所述步骤一中的培养反应装置为培养容器，所述进水装置包括进水泵以及分别与进水泵和培养容器管路连接的进水管，并且进水管的水源引用后置反硝化生物滤池的水源，所述出水装置包括设置于培养容器另一侧的出水管，所述培养反应装置内四角侧壁处分别设置有用于与滤板固定连接的固定卡扣，所述滤板横向设置于培养容器内腔中，并且与四角侧壁的固定卡扣固定连接，滤料依靠自身浮力抵靠于滤板下方，所述进水泵的流速设定可使培养容器中的水通过滤板的滤速达到3~5m/h。

3.根据权利要求2所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：所述步骤二中的滤料包括聚苯乙烯小球，流化床滤料，纤维球滤料，彗星式纤维滤料，多孔滤料球，布滤料。

4.根据权利要求1所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：所述步骤二中的悬浮性实验包括将步骤二中的各个滤料取少量放至于实验桶内观察3小时是否可以稳定浮于水面，或与悬浮球组合能否稳定悬浮于水面，如果不能就将无法通过初级遴选进入下一步实验环节。

5.根据权利要求1所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：所述步骤三中包括将通过步骤二初级遴选的滤料以及现今硝化反硝化生物滤池中所采用的滤料各取0.020m³置于培养容器内，进行反硝化菌固化培养培养3个月后，各个滤料各取0.010m³和后置反硝化生物滤池进水（含乙酸钠）0.025m³按照2：5的体积比混合置于容积为40L的反硝化效率实验桶内，在此加入现今硝化反硝化生物滤池中正在使用的活体滤料进行对比，而后分别在0、0.5、1、1.5、2h取处理水样进行检测分析，检测分析项目包括温度、总氮量、硝氮量、氨氮量和COD这五项指标，并以总氮量为评价指标，以及结合其他数据异常情况筛选出以处理水样总氮量较低值为优势滤料排名标准，并将中排名低于现今硝化反硝化生物滤池中所采用滤料的滤料剔除。

6.根据权利要求1所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：所述生物滤池模拟系统包括若干个排列设置的过滤柱，并且每个过滤柱的顶部与底部之间设置有通过初级遴选的优势滤料的其中一种并与活性硝化滤料相混合，所述过滤柱底部一侧设置有管路相连的原水输入装置，过滤柱底部一侧设置有与过滤柱管路相连的进气装置，过滤柱顶部一侧管路相连的过滤水输出装置，通过底部原水输入装置将原水输入过滤柱，并配合过滤柱底部一侧的进气装置，将原水向上曝气，通过过滤柱内的优势滤料与活性硝化滤料，最后从过滤水输出装置中输出硝化与反硝化好的过滤水。

7.根据权利要求6所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：所述原水输入装置包括水泵，原水控制阀以及水量流量计，原水从水泵中流入原水控制阀内并且经过流量计最终进入过滤柱中，所述进气装置包括鼓风机，气量控制阀以及气量流量计，流动的气体从鼓风机中生成并分别通过气量控制阀以及气量流量计进入过滤柱内，所述过滤水输出装置包括设置于过滤柱顶部的流出管道以及过滤水控制阀，原水从过滤柱中的优势滤料中经过，从顶部的流出管道中流出并经过滤水控制阀。

8.根据权利要求7所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：所述生物滤池模拟系统还设置有反洗装置，所述反洗装置包括设置于过滤柱顶部的第一反洗管道，设置在过滤柱底部的第二反洗管道，反洗水泵以及反洗水储水桶，分别与第一反洗管道管路相连的控制阀、反洗水泵以及反洗水储水桶，所述反洗水泵将反洗水储水桶内处理好的过滤水从过滤柱顶部的第一反洗管道注入，处理好的过滤水在过滤柱中自上而下流入，并从第二反洗管道中流出。

9.根据权利要求8所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：根据现有硝化反硝化生物滤池的数据指标，可得出现有硝化反硝化生物滤池的单位体积滤料单位时间硝化量约为C毫克/小时*升，设过滤柱的设计水量为A升/小时，原水输入装置的原水氨氮浓度在B毫克/升，根据一级A排放标准，需把过滤后的氨氮浓度目标值设置于5毫克/升以下，则单位体积内处理原水内氨氮硝化量至少为(B-5) 毫克/升，故单位时间氨氮硝化量为A*（B-5）毫克/小时，故生物滤池模拟系统内需要活性硝化滤料体积为（A*（B-5）/C）L，为实现试验滤柱同时硝化反硝化，且试验柱处理出水总氮尽可能达到一级A 排放标准，滤料总体积为D，故过滤柱内活性硝化滤料与优势滤料按照（A*（B-5）/C）：D-（A*（B-5）/C）的体积比例进行混合。

10.根据权利要求9所述的曝气生物滤池优势滤料遴选工艺以及应用于该工艺的生物滤池模拟系统，其特征在于：步骤六中，以若干个分别独立外接原水的内部置放有优势滤料与活性硝化滤料混合的滤柱为一组参照对象，并在该组中分别控制以下变量，包括进水量，曝气量，进水COD浓度以及回流比，并最后测得单位时间单级生物脱氮量。

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