摘要：淮安污水廠采用曝氣生物濾池工藝，對進口火山巖濾料與國(guo)產火山(shan)巖(yan)濾(lv)料(liao)進(jin)行(xing)了一系列對比(bi)試驗，結果(guo)表明：國(guo)產火山(shan)巖(yan)濾(lv)料(liao)達到處理效果(guo)明顯(xian)優于進(jin)口火山(shan)巖(yan)濾(lv)料(liao)。

生物濾池工藝，是近年來興起的污水處理生物膜法中的一種，凈化原理是利用微生物附著在載體表面生長而形成膜狀，污水流經濾料表面和生物膜接觸時，水中的有機物被微生物吸附、穩定和氧化，終轉化為H₂O、CO₂和微生(sheng)物(wu)(wu)細胞(bao)物(wu)(wu)質，污水得以凈化(hua)。作(zuo)為生(sheng)物(wu)(wu)膜載體—濾料， 其選擇是(shi)生(sheng)物(wu)(wu)膜反(fan)應(ying)器(qi)技術成(cheng)功與否的關鍵之一，它決定了反(fan)應(ying)器(qi)能(neng)否運行，能(neng)否在水處(chu)理中得到更廣泛的推廣與應(ying)用。

淮安污水處(chu)(chu)理廠由同方股份(fen)有限公司以BOT形式投(tou)資(zi)建設，工藝處(chu)(chu)理規(gui)模10萬噸/日(ri)，采(cai)用(yong)強化處(chu)(chu)理+曝氣(qi)生(sheng)物濾池(chi)，曝氣(qi)生(sheng)物濾池(chi)設計采(cai)用(yong)進(jin)口(kou)火山巖(yan)濾料(liao)。本研究(jiu)采(cai)用(yong)國產、進(jin)口(kou)火山巖(yan)濾料(liao)進(jin)行(xing)對比試驗，主要從技術參(can)數、經濟成本和運行(xing)效果等方面來(lai)綜合考察兩種濾料(liao)對濾池(chi)處(chu)(chu)理效能的(de)影響。

1 兩種濾(lv)料性能參數(shu)對比(bi)

火山巖濾料的主要化學成分為SiO₂、CaO、MgO、FeO₃、FeO、Al₂O₃、 K₂O、 Na₂O等，本身(shen)具有(you)惰(duo)性，在環(huan)境中不參與生物(wu)膜的任何(he)生物(wu)化學反(fan)應，不會被生物(wu)降解，長期浸泡也不會向水(shui)體釋(shi)放有(you)毒(du)有(you)害(hai)物(wu)質(zhi)，無二(er)次污染。以下是兩種濾(lv)料技術參數對比，見(jian)表1：

表1 兩種濾(lv)料主要(yao)性能

特性名稱	進口火山巖濾料	國產火山巖濾料
粒徑/mm	2.5-5	3-5
有效粒徑/mm	2.7	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

從表中可以進行一(yi)一(yi)對比(bi)：

（1）國(guo)產濾(lv)料(liao)(liao)有效(xiao)篩孔(kong)粒(li)(li)徑比進口濾(lv)料(liao)(liao)粒(li)(li)徑大(da)0.7mm，一般粒(li)(li)徑越(yue)大(da)其含污(wu)量越(yue)多(duo)。因此，國(guo)產濾(lv)料(liao)(liao)濾(lv)層(ceng)的含污(wu)能力偏(pian)大(da)。實際生(sheng)產運行(xing)中，筆者發現(xian)國(guo)產濾(lv)料(liao)(liao)更(geng)易于與(yu)污(wu)水分離；而(er)進口火山巖(yan)濾(lv)料(liao)(liao)由(you)于粒(li)(li)徑小，容易形(xing)成(cheng)板結，從(cong)而(er)造成(cheng)布(bu)水布(bu)氣的不均(jun)勻。

（2）正(zheng)常(chang)情(qing)況下，生物濾(lv)池濾(lv)料的(de)顆(ke)粒密度(du)(du)大小關系到(dao)生物濾(lv)池反(fan)(fan)沖洗強度(du)(du)的(de)大小，密度(du)(du)越(yue)大，反(fan)(fan)沖洗強度(du)(du)越(yue)大，需要的(de)能(neng)量消(xiao)耗越(yue)大，反(fan)(fan)之亦然。國產火山巖濾(lv)料顆(ke)粒密度(du)(du)略大，反(fan)(fan)沖洗時不易膨脹疏松，故相應(ying)的(de)增(zeng)加反(fan)(fan)沖洗耗水、耗氣。

（3）國產火山巖濾(lv)料開孔率較(jiao)高，對濾(lv)料層的水流(liu)阻力相對較(jiao)小，節省能(neng)耗；反之，選用進口濾(lv)料，對生物濾(lv)池阻力大，易(yi)引起濾(lv)池堵塞。

（4）國產火山(shan)巖濾(lv)(lv)料(liao)(liao)摩(mo)擦破(po)損(sun)的機(ji)械強度明顯(xian)低于進(jin)口濾(lv)(lv)料(liao)(liao)，說明國產濾(lv)(lv)料(liao)(liao)在反沖洗(xi)過程中耐水、氣沖刷能(neng)力強，摩(mo)擦碰撞(zhuang)的破(po)損(sun)系數低，能(neng)有(you)效的保(bao)證濾(lv)(lv)料(liao)(liao)使用壽命(ming)；而進(jin)口濾(lv)(lv)料(liao)(liao)易于破(po)損(sun)，其后形成(cheng)小(xiao)的輕質碎濾(lv)(lv)料(liao)(liao)容易隨出(chu)水流(liu)走，增(zeng)加濾(lv)(lv)料(liao)(liao)的流(liu)失。

左側國產火山(shan)(shan)巖(yan)(yan)濾料(liao)色(se)澤(ze)發黑(hei)、開孔(kong)較(jiao)(jiao)多，表面比較(jiao)(jiao)粗(cu)糙(cao)；右側進口火山(shan)(shan)巖(yan)(yan)濾料(liao)色(se)澤(ze)灰白、孔(kong)眼密實、較(jiao)(jiao)少，表面粗(cu)糙(cao)度小。

2 濾料的經濟性對比

生物濾(lv)料在(zai)整個曝(pu)氣生物濾(lv)池的(de)造價中占有較大(da)的(de)比例，價格(ge)高低必然影響著工程投(tou)資和運行(xing)費用。所以在(zai)選(xuan)用生物濾(lv)料時，除了(le)要重視濾(lv)料本身物理、化(hua)學(xue)特(te)性外，其(qi)價格(ge)因素(su)也(ye)應在(zai)考慮范(fan)圍之內。表2為兩種濾(lv)料的(de)價格(ge)比較。

表(biao)2 兩(liang)種(zhong)濾料(liao)經濟成本比較(jiao)

名稱	數量/m3	單價/元	總價/萬元
國產火山巖濾料	320	810	26
進口火山巖濾料	320	5000	160

通(tong)過此表不難看出，兩(liang)種濾料(liao)價(jia)格懸殊之大。在對(dui)比濾料(liao)的性(xing)能及價(jia)格后，筆者認為選(xuan)用價(jia)格相對(dui)低廉國產火山巖濾料(liao)更可(ke)靠可(ke)行。實際(ji)運行中兩(liang)種濾料(liao)均能滿足設(she)計要求，并且出水均達到《城(cheng)鎮污(wu)(wu)水處(chu)理廠(chang)污(wu)(wu)染物(wu)排放(fang)標準》（GB18918-2002）的排放(fang)標準。但相對(dui)而言，選(xuan)用國產濾料(liao)更加(jia)經濟、合理。

3 實際運行效果

3.1 掛膜對比

本試驗曝氣生物濾池生物膜采用直接掛膜進行培養。其中2#濾池和4#濾池分別選用國產火山巖濾料和進口火山巖濾料。進水量由設計水量的1/4（水力負荷1.09m³/m²·h）逐步增加至設計水量10萬噸（水力負荷4.34m³/m²·h）。

一周后觀(guan)察濾(lv)料上(shang)微生(sheng)(sheng)物(wu)生(sheng)(sheng)長(chang)情況，發現(xian)2#濾(lv)池國產濾(lv)料表面形成生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)比4#濾(lv)池進口濾(lv)料多，說明2#濾(lv)池初(chu)(chu)期掛膜(mo)(mo)快(kuai)，部分好氧微生(sheng)(sheng)物(wu)在(zai)其(qi)濾(lv)料表面生(sheng)(sheng)長(chang)較(jiao)快(kuai)。從感觀(guan)上(shang)判斷，出水(shui)清澈度優于4#濾(lv)池，由起初(chu)(chu)渾濁(zhuo)變為(wei)(wei)較(jiao)清澈。為(wei)(wei)了保(bao)證其(qi)濾(lv)料上(shang)的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)活性(xing)，在(zai)第十(shi)天對兩組濾(lv)池進行反沖洗，沖刷老化生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)(mo)，其(qi)后每2天反沖洗一次。監(jian)測COD數值，兩組濾(lv)池COD維持(chi)在(zai)60mg/L以下，基本趨于穩定。培養期間COD監(jian)測數據，如表3。

表3 兩種濾(lv)料COD結果對比(bi)

天數	進水/（mg/L）	2#濾池出水/（mg/L）	去除率/%	4#濾池出水/（mg/L）	去除率/%	水力負荷/（m/h）
1	187	88.5	52.7	91.3	51.2	1.09
5	155	80.3	48.2	82.5	46.8	1.09
8	167	63.8	61.8	68.1	59.2	2.17
10	159	66.4	58.2	62.7	60.6	2.17
12	183	52.9	71.7	52.8	71.1	2.17
13	160	44.8	72.0	60.4	62.3	2.17
14	168	42.2	74.9	58.7	65.1	4.34
15	172	43.6	74.7	43.4	74.8	4.34
16	160	38.9	75.7	46.2	71.1	4.34

本次(ci)試驗以出水COD低于60mg/L為培(pei)養(yang)成功的指標。結果表明：國產火(huo)山巖濾(lv)料(liao)所(suo)(suo)用時(shi)間12d，進口(kou)火(huo)山巖濾(lv)料(liao)所(suo)(suo)用時(shi)間為14d。

3.2 反沖洗恢復期的(de)對比

濾料(liao)反(fan)(fan)沖(chong)洗效(xiao)果的好壞(huai)(huai)直接關系濾池工藝運行(xing)的好壞(huai)(huai)。好的濾料(liao)反(fan)(fan)沖(chong)洗容易(yi)進行(xing)，且在反(fan)(fan)沖(chong)過程(cheng)中不因反(fan)(fan)沖(chong)強度過大造成濾料(liao)流失，相應的微(wei)生物活性恢復較快，對出水指標影響甚微(wei)。

為弄清國產火山巖、進口火山巖兩種濾料對反沖洗運行效果的影響，故對兩種濾料反沖洗前后出水COD、NH₃-N指標進行(xing)分(fen)析，以下是反(fan)沖洗前后(hou)濾池出水水質變化國，見表4。

表(biao)4 兩種濾料(liao)的恢復期出水水質（mg/L）

國產濾料	恢復時間/h	COD	NH3-N	進口濾料	恢復時間/h	COD	NH3-N
	反沖前0.5h	48.2	6.68		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	6.01		反沖后1h	46.2	7.58
	反沖后2h	35.5	5.39		反沖后2h	38.2	6.28
	反沖后4h	24.2	4.99		反沖后4h	32.1	6.89

由表中可以得知，兩種濾料COD、NH₃-N指(zhi)標(biao)(biao)在(zai)反(fan)(fan)沖(chong)洗后(hou)0.5h出(chu)水(shui)效果均較(jiao)差。由于反(fan)(fan)沖(chong)洗剛(gang)洗去老(lao)(lao)化(hua)(hua)生物(wu)膜及濾料(liao)間截(jie)留的(de)雜質(zhi)，出(chu)水(shui)未及時(shi)恢(hui)(hui)復(fu)，監測指(zhi)標(biao)(biao)數據較(jiao)高。在(zai)反(fan)(fan)沖(chong)洗后(hou)0.5h中，國(guo)(guo)產濾料(liao)出(chu)水(shui)指(zhi)標(biao)(biao)略高于進口(kou)濾料(liao)，筆者認為(wei)由于國(guo)(guo)產濾料(liao)表面粗糙度大，利于掛(gua)膜，微生物(wu)生長繁殖較(jiao)快，故附著(zhu)的(de)生物(wu)膜量(liang)多(duo)，從而導致脫落的(de)老(lao)(lao)化(hua)(hua)生物(wu)膜較(jiao)多(duo)。隨著(zhu)時(shi)間的(de)推(tui)移，反(fan)(fan)沖(chong)洗后(hou)1h左右兩種濾料(liao)出(chu)水(shui)指(zhi)標(biao)(biao)基本恢(hui)(hui)復(fu)，且國(guo)(guo)產濾料(liao)整體出(chu)水(shui)水(shui)質(zhi)較(jiao)進口(kou)濾料(liao)恢(hui)(hui)復(fu)的(de)快，4h兩種濾料(liao)達到(dao)《城鎮污(wu)水(shui)處理廠污(wu)染(ran)物(wu)排(pai)放(fang)標(biao)(biao)準》（GB 18918-2002）的(de)排(pai)放(fang)標(biao)(biao)準。

4 結論

通過兩種濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)性能(neng)比較，筆者認為國(guo)產(chan)(chan)火(huo)(huo)(huo)山巖(yan)(yan)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)對(dui)濾(lv)(lv)池(chi)處理(li)(li)效(xiao)能(neng)發揮作用更(geng)大；從濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)經濟成本考(kao)慮(lv)，廉價的國(guo)產(chan)(chan)火(huo)(huo)(huo)山巖(yan)(yan)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)可節省(sheng)投資，降低成本，因此，選擇濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)可以(yi)兼(jian)顧價格，優化選擇；從濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)掛膜(mo)效(xiao)果(guo)來看，國(guo)產(chan)(chan)火(huo)(huo)(huo)山巖(yan)(yan)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)掛膜(mo)時間短，耐沖擊負荷能(neng)力(li)強，運行效(xiao)果(guo)較穩(wen)定；從反沖洗(xi)后(hou)恢(hui)復(fu)期分析，國(guo)產(chan)(chan)火(huo)(huo)(huo)山巖(yan)(yan)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)恢(hui)復(fu)較快(kuai)，明顯優于進口(kou)火(huo)(huo)(huo)山巖(yan)(yan)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)。整(zheng)體(ti)來看，國(guo)產(chan)(chan)火(huo)(huo)(huo)山巖(yan)(yan)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)綜合處理(li)(li)效(xiao)果(guo)優于進口(kou)濾(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)。