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北極星節(jié)能環(huán)保網(wǎng)訊:廢水處理就是利用物理、化學(xué)和生物的方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，使廢水凈化，減少污染，以至達(dá)到廢水回收、復(fù)用，充分利用水資源。其中一種方法為生物接觸氧化法，是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，以保證污水同浸沒(méi)在污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。本文簡(jiǎn)要介紹5種曝氣生物濾池廢水處理工藝及參數(shù)。
1、生物濾池應(yīng)用范圍及原則
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了采用以好氧過(guò)程為主的生物濾池工藝污(廢)水處理工程的工藝設(shè)計(jì)、主要工藝設(shè)備、檢測(cè)與控制、施工驗(yàn)收、運(yùn)行與維護(hù)等的技術(shù)要求。本標(biāo)準(zhǔn)不適用污(廢)水厭氧生物濾池處理工藝。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于采用生物濾池法的城鎮(zhèn)污水和與城鎮(zhèn)污水水質(zhì)相類似的工業(yè)廢水處理工程，可作為環(huán)境影響評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)、施工、環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收及建成后運(yùn)行管理的技術(shù)依據(jù)。
1)生物濾池污水處理工藝宜適用于城鎮(zhèn)污水的二級(jí)處理。同時(shí)也適用于類似市政污水水質(zhì)的工業(yè)廢水的生物處理，作為工業(yè)廢水處理工藝流程的組成部分。
2)生物濾池污水處理工藝可單獨(dú)應(yīng)用，也可與其它污水處理工藝組合應(yīng)用。生物濾池工藝流程的選擇應(yīng)根據(jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)及處理要求，通過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境影響等因素綜合分析后確定。
3)應(yīng)根據(jù)工藝運(yùn)行要求設(shè)置檢測(cè)與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理自動(dòng)化。
4)在污水處理廠(站)建設(shè)、運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣、污水、廢渣、噪聲及其它污染物的治理與排放，應(yīng)執(zhí)行國(guó)家環(huán)境保護(hù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，防止二次污染。
5)污水處理廠(站)的設(shè)計(jì)、建設(shè)應(yīng)采取有效的隔聲、消聲、綠化等降低噪聲的措施，噪聲和振動(dòng)控制的設(shè)計(jì)應(yīng)符合GBJ 87的要求，機(jī)房?jī)?nèi)、外的噪聲應(yīng)分別符合GBZ 1和GB 3096的規(guī)定，廠界噪聲應(yīng)符合GB 12348的規(guī)定。
6)城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)按照GB 18918的相關(guān)規(guī)定安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其他污水處理工程應(yīng)按照國(guó)家或當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)管理要求安裝在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝、驗(yàn)收和運(yùn)行應(yīng)符合HJ/T 353、HJ/T 354和HJ/T 355的相關(guān)規(guī)定。
2、污染物與污染負(fù)荷
2.1進(jìn)入生物濾池的污(廢)水設(shè)計(jì)水量應(yīng)按照HJ/T 91和GB 50014的相關(guān)規(guī)定確定。
2.2進(jìn)入生物濾池的污(廢)水應(yīng)具有較好的可生化性，BOD5/CODCr宜大于0.3，pH值宜為6.5~9.5，水溫宜為12℃~35℃。污(廢)水營(yíng)養(yǎng)組合比(BOD5:氮:磷)宜為100:5:1，且水中不應(yīng)含對(duì)微生物有抑制和毒害作用的污染物。
2.3當(dāng)進(jìn)入生物濾池的污(廢)水中含有大顆粒懸浮物、油脂、砂礫、纖維物、影響生化處理的物質(zhì)時(shí)，或進(jìn)水水質(zhì)與生活污水水質(zhì)有較大差異，污(廢)水可生化性較差時(shí)，應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理或前處理。
2.4當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)、水量波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)設(shè)施。
2.5污水處理有除氨氮要求時(shí)，進(jìn)水總堿度(以碳酸鈣CaCO3計(jì))/氨氮(NH3-N)的比值宜不小于7.14，且好氧池(區(qū))剩余堿度宜大于70mg/L，不滿足上述條件時(shí)宜補(bǔ)充堿度。
2.6污水處理有脫總氮要求時(shí)，反硝化要求進(jìn)水的易降解碳源BOD5/總凱氏氮比值應(yīng)大于4.0，總堿度(以碳酸鈣CaCO3計(jì))/氨氮(NH3-N)的比值宜不小于3.6，不滿足上述條件時(shí)，應(yīng)合理補(bǔ)充碳源或堿度。
2.7污水處理有除磷要求時(shí)，進(jìn)水BOD5/總磷的比值不宜小于17.0。生物濾池中對(duì)于出水總磷濃度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，可采用其他方式除磷，如化學(xué)除磷等。
2.8當(dāng)無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，生物濾池污水處理工藝的污染物去除率可參考表1計(jì)算。
9.2工藝流程及選擇
9.2.1主要去除污水中含碳有機(jī)物時(shí)，宜采用單級(jí)碳氧化曝氣生物濾池(以下簡(jiǎn)稱碳氧化濾池)工藝，工藝流程見圖1。
9.2.2要求去除污水中含碳有機(jī)物并完成氨氮的硝化時(shí)可采用碳氧化濾池工藝流程，并適當(dāng)降低負(fù)荷;也可采用碳氧化濾池和硝化曝氣生物濾池(以下簡(jiǎn)稱硝化濾池)兩級(jí)串聯(lián)工藝，工藝流程見圖2。
9.2.3當(dāng)進(jìn)水碳源充足且出水水質(zhì)對(duì)總氮去除要求較高時(shí)，宜采用前置反硝化濾池+硝化濾池組合工藝，見圖3。
9.2.4當(dāng)進(jìn)水總氮含量高、碳源不足而出水對(duì)總氮要求較嚴(yán)時(shí)可采用后置反硝化工藝，同時(shí)外加碳源，見圖4;或者采用前置反硝化濾池，同時(shí)外加碳源，見圖5。前置反硝化的生物濾池工藝中硝化液回流率可具體根據(jù)設(shè)計(jì)NO3-N去除率以及進(jìn)水碳氮比等確定。外加碳源的投加量需經(jīng)過(guò)計(jì)算確定。
3池體設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1一般規(guī)定
3.1.1曝氣生物濾池宜采用上向流進(jìn)水。
3.1.2曝氣生物濾池的平面形狀可采用正方形、矩形或圓形。
3.1.3曝氣生物濾池在濾池截面積過(guò)大時(shí)應(yīng)分格，分格數(shù)不應(yīng)少于2格。單格濾池的截面積宜為50m2～100m2。
3.1.4曝氣生物濾池下部宜選用機(jī)械強(qiáng)度高和化學(xué)穩(wěn)定性好的卵石作承托層，并按一定級(jí)配布置。
3.1.5出水系統(tǒng)可采用周邊出水或單側(cè)堰出水，反沖洗排水和出水槽(渠)宜分開布置。
應(yīng)設(shè)置出水堰板等裝置，防止反沖洗時(shí)濾料流失并且調(diào)節(jié)出水平衡。
3.2設(shè)計(jì)參數(shù)
3.2.1曝氣生物濾池的容積負(fù)荷和水力負(fù)荷宜根據(jù)試驗(yàn)資料確定，無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或按表2的參數(shù)取值。
3.2.2碳氧化濾池和硝化濾池出水中的溶解氧宜控制為3.0mg/L～4.0mg/L。
4、產(chǎn)泥量
4.1曝氣生物濾池產(chǎn)泥量可按照去除有機(jī)物后的污泥增加量和去除懸浮物兩項(xiàng)之和計(jì)算，依據(jù)負(fù)荷不同而不同，每去除1kGB OD5可參考產(chǎn)生污泥量0.18kg～0.75kg計(jì)算。
4.2曝氣生物濾池產(chǎn)生的泥水可排入緩沖池，沉淀后可排入濾池之前的沉淀池，整個(gè)處理工藝的污泥應(yīng)合并處理。
原標(biāo)題:【環(huán)保知識(shí)】5種曝氣生物濾池廢水處理工藝及參數(shù)！
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一般說(shuō)來(lái)，曝氣生物濾池具有以下特征：
?。?）用粒狀填料作為生物載體，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭、改型聚胺酯等。 （2）區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除BOD、氨氮時(shí)需進(jìn)行曝氣。
?。?）高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷及高的生物膜活性。
（4）具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能，生物處理單元之后不需再設(shè)二次沉淀池。
（5）需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的SS以及更新生物膜。
二、曝氣生物濾池工藝的主要優(yōu)點(diǎn)
?。?）曝氣生物濾池是第三代生物濾池，是真正集生物膜法與活性污泥法于一身的反應(yīng)器，出水水質(zhì)高、處理負(fù)荷大。 滴濾池（普通生物濾池）被稱為第一代生物濾池，也是生物濾池最初的雛形，高負(fù)荷生物濾池、生物濾塔是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的第二代生物濾池，主要特征是增加了處理負(fù)荷。曝氣生物濾池對(duì)生物濾池進(jìn)行了全面的革新：采用人工強(qiáng)制曝氣，代替了自然通風(fēng)；采用粒徑小、比表面積大的濾料，顯著提高了生物濃度；采用生物處理與過(guò)濾處理聯(lián)合方式，省去了二次沉淀池；采用反沖洗的方式，免去了堵塞的可能，同時(shí)提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮體聯(lián)合處理的方式，同時(shí)發(fā)揮了生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。 曝氣生物濾池同時(shí)具有生物氧化降解和過(guò)濾的作用，因而可獲得很高的出水水質(zhì)，可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)生活污水，二級(jí)處理即可達(dá)到普通工藝三級(jí)處理的水平。對(duì)工業(yè)廢水，即使在可生化性不強(qiáng)的情況下，曝氣生物濾池處理效果也優(yōu)于一般的工藝，因?yàn)槠貧馍餅V池處理有機(jī)物不僅依賴于生物氧化，還存在顯著的生物吸附和過(guò)濾作用，因?yàn)榭扇コ捷^大，可吸附去除一些可生化性不強(qiáng)的物質(zhì)。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超過(guò)10mg/l，出水非常清澈透明；因不斷的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄（一般為110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不僅體現(xiàn)在生物氧化、降解方面，更表現(xiàn)為生物絮凝、吸附作用。對(duì)一些難降解的物質(zhì)，可將其吸附、截留在池中，得以去除。
（2）占地面積小，基建投資省。
?。?）運(yùn)行費(fèi)用低。曝氣生物濾池工藝氧的傳輸利用效率很高，曝氣量小，供氧動(dòng)力消耗低。氧的利用效率可達(dá)20－30％。工程實(shí)踐表明，曝氣量為傳統(tǒng)活性污泥法的1／20，為氧化溝的1／6，為SBR的1／4—1／3，在很大程度上節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。曝氣生物濾池水頭損失較小，剩余污泥量少且容易處理，維護(hù)量很少，這都將保證運(yùn)行費(fèi)用較低。
?。?）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫。
?。?）易掛膜，啟動(dòng)快。
?。?）曝氣生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴(kuò)建。
?。?）不產(chǎn)生臭氣、環(huán)境質(zhì)量高。
我公司近幾年來(lái)一直從事曝氣生物濾池（BAF）工藝的研究和推廣，并建立了全國(guó)最大的曝氣生物濾池（BAF）系列設(shè)備生產(chǎn)與制造的產(chǎn)業(yè)化基地，在國(guó)內(nèi)率先應(yīng)用于市政污水、工業(yè)廢水處理和中水回用工程，已完成了100多項(xiàng)采用該工藝的污水和中水處理示范工程。
由我公司消化吸收國(guó)外最新技術(shù)、研究改進(jìn)開發(fā)的曝氣生物濾池工藝技術(shù)，揉合了我公司的多項(xiàng)專利技術(shù)，它的最大特點(diǎn)是使用一種新型的球形輕質(zhì)多孔生物濾料，在其表面及開口孔隙內(nèi)生長(zhǎng)微生物膜，污水由下向上或由上向下流經(jīng)濾料層，濾料層下部提供曝氣。污水流經(jīng)表面長(zhǎng)滿生物膜的濾料時(shí)，其中的有機(jī)物及氮得到降解，同時(shí)生物濾料層截留污水中的SS和老化脫落生物膜并進(jìn)行固液分離。定期利用處理后的出水對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，排除被截留的SS和老化脫落生物膜，促進(jìn)濾料表面老化生物膜的脫落，使高活性的新鮮生物膜與污水直接接觸，提高了降解速率和效率，使出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
工藝技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
1 、 總體投資省，包括機(jī)械設(shè)備、自控電氣系統(tǒng)、土建和征地費(fèi)；
2 、占地面積小，通常為常規(guī)處理工藝占地面積的 1/5-1/10 ，廠區(qū)布置緊湊，美觀；
3 、處理出水質(zhì)量好，可優(yōu)于一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)或生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；
4 、工藝流程短，氧的傳輸效率高，系統(tǒng)充氧效率可達(dá)30%－35%，供氧動(dòng)力消耗低；
5 、過(guò)濾速度快，處理負(fù)荷大大高于常規(guī)處理工藝；
6 、抗沖擊能力強(qiáng)，受氣候、水量和水質(zhì)變化影響小，特別適合于天氣寒冷地區(qū)，并可間歇運(yùn)行；
7 、可建成封閉式廠房，減少臭氣、噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響，視覺(jué)感官效果好；
8 、全部采用PLC智能控制，操作人員少，運(yùn)行管理方便，便于維護(hù)；
9 、全部模塊化結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行后期的改擴(kuò)建。
河湖流域水體治理/黑臭水體污染治理
城鎮(zhèn)污水廠提標(biāo)改造擴(kuò)容/水污染事件應(yīng)急治理
去除受污染水體中的SS、氮、磷和有機(jī)物。
曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter簡(jiǎn)稱BAF）是上世紀(jì)八十年代末法國(guó)研制成功的污水處理新工藝，屬第三代生物膜反應(yīng)器，不僅具有生物膜工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也起著有效的空間過(guò)濾作用。其基本原理是在一級(jí)處理基礎(chǔ)上，以顆粒狀填料及其附著生長(zhǎng)的生物膜為處理介質(zhì)，充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過(guò)濾作用、膜及膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器內(nèi)食物多級(jí)捕食作用，實(shí)現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)去除。通過(guò)使用特殊的濾料和正確的配氣設(shè)計(jì)，使其與傳統(tǒng)處理工藝相比具有優(yōu)異的工藝性能。
基于常規(guī)曝氣生物濾池，我司堅(jiān)持自主研發(fā)更優(yōu)的Bionet三維膜介質(zhì)生物反應(yīng)器系統(tǒng)設(shè)備，取得了很好的使用效果。主要優(yōu)點(diǎn)有：
自主研發(fā)的三維立體彈性生化載體填料為懸浮濾料，比表面積大，生化效率高。
自主研發(fā)的握裹式批次擠壓裝置無(wú)需反沖洗、氣洗，解決脫膜困難及反沖洗水質(zhì)不穩(wěn)定的傳統(tǒng)問(wèn)題，并同時(shí)降低了能耗。
特種微生物菌產(chǎn)品。公司聯(lián)合清華/浙大相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，引入了特種生物菌技術(shù)。根據(jù)情況，配備高效專性菌。更快調(diào)試穩(wěn)定，更短停留時(shí)間，對(duì)外界水質(zhì)的波動(dòng)更加耐受。
可使出水達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)或地表準(zhǔn)IV類水標(biāo)準(zhǔn)，且處理效果穩(wěn)定。cod≤30mg/L、TP≤0.3mg/L、SS≤10mg/L、NH3-N≤1.5mg/L。
Bionet三維膜介質(zhì)生物反應(yīng)器
BAF曝氣生物濾池
比表面積
10000-30000㎡/m3
1000-3000㎡/m3
填料區(qū)有效體積
≥95%
≈35%
填料區(qū)與生化池總體積占比
≈90%
≈60%
反沖洗
頻繁氣洗、水洗
運(yùn)營(yíng)成本
較高
掛膜啟動(dòng)速度
快，3天達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷30%
較慢
穩(wěn)定性
波動(dòng)較大
管理
簡(jiǎn)單
較復(fù)雜
自動(dòng)控制
集裝箱標(biāo)準(zhǔn)模塊尺寸3200*3200*5500mm、3200*3200*4800mm、3200*3200*3200，可根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)水量量身設(shè)計(jì)
武漢小流域水質(zhì)提升項(xiàng)目： 處理水量：20000m3/d
肥東水質(zhì)提升項(xiàng)目： 處理水量：2000m3/d
關(guān)鍵詞:污水處理,曝氣生物濾池,脫氮除磷,應(yīng)用進(jìn)展
水資源是人類賴以生存的基本物質(zhì)之一,已成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。近年來(lái)隨著城市建設(shè)和工業(yè)的發(fā)展,城市用水量急劇增加,大量不達(dá)標(biāo)污廢水的排放不僅污染了環(huán)境和水源,更加重了水資源的日益短缺和水質(zhì)的日益惡化,從而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡性循環(huán)。
尋求經(jīng)濟(jì)高效的污水處理技術(shù),對(duì)促進(jìn)污水回用的發(fā)展和水環(huán)境的恢復(fù)有著現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)的意義。生物法是污水處理的基本方法,然而傳統(tǒng)污水生物處理工藝不可避免的具有占地面積比較大、處理系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行管理難度大、處理效能低下等缺點(diǎn),而且隨著城市發(fā)展步伐的加快及城市區(qū)域的拓展,污水處理設(shè)施離城區(qū)越來(lái)越近,有的甚至建在城區(qū),污水廠土地的使用也受到嚴(yán)格的限制[1]。
在這種背景下,生物過(guò)濾的思想被引入到污水處理中來(lái),于是體積小、出水水質(zhì)好、具有模塊化結(jié)構(gòu)并可自動(dòng)化操作的曝氣生物濾池(biological aerated filter,BAF)就應(yīng)運(yùn)而生了。作為一種新型污水處理技術(shù),曝氣生物濾池工藝尚處于發(fā)展完善過(guò)程中。深入了解其性能、機(jī)理并對(duì)其在實(shí)際工程中的應(yīng)用回顧與評(píng)述,將有助于提高人們對(duì)該項(xiàng)新技術(shù)的認(rèn)知水平,對(duì)曝氣生物濾池在我國(guó)污水處理中的應(yīng)用起到積極的促進(jìn)作用。
1 曝氣生物濾池的工藝原理及特點(diǎn)
曝氣生物濾池是20世紀(jì)80 年代末在歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型的污水處理技術(shù),它是由滴濾池發(fā)展而來(lái)并借鑒了快濾池形式,在一個(gè)單元反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成了生物氧化和固液分離的功能。世界上首座曝氣生物濾池于1981年誕生在法國(guó),隨著環(huán)境對(duì)出水水質(zhì)要求的提高,該技術(shù)在全世界城市污水處理中獲得了廣泛的推廣應(yīng)用[ 2 ] 。目前,在全球已有數(shù)百座大小各異的污水處理廠采用了BAF技術(shù),并取得了良好的處理效果。
1. 1 工藝原理
曝氣生物濾池是充分借鑒污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路,將生物降解與吸附過(guò)濾兩種處理過(guò)程合并在同一單元反應(yīng)器中。以濾池中填裝的粒狀填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)為載體,在濾池內(nèi)部進(jìn)行曝氣,使濾料表面生長(zhǎng)著大量生物膜,當(dāng)污水流經(jīng)時(shí),利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強(qiáng)氧化分解作用以及濾料粒徑較小的特點(diǎn),充分發(fā)揮微生物的生物代謝、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級(jí)捕食作用,實(shí)現(xiàn)污染物的高效清除,同時(shí)利用反應(yīng)器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在,實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的功能。
1. 2 工藝特點(diǎn)
曝氣生物濾池雖是生物膜處理方法的一種,但與傳統(tǒng)生物濾池相比,仍具有明顯特點(diǎn):(1)BAF采用的粗糙多孔的小顆粒填料作為生物載體,可在填料表面保持較高的生物量(可達(dá)10～15 g/L) ,易于掛膜且運(yùn)行穩(wěn)定; (2)生物相復(fù)雜,菌群結(jié)構(gòu)合理,反應(yīng)器內(nèi)具有明顯的空間梯度特征, 能耐受較高的有機(jī)和水力沖擊負(fù)荷,不同的污染物可以在同一反應(yīng)器被漸次去除,同步發(fā)揮生物氧化作用、生物吸附絮凝和物理截留作用,出水水質(zhì)好,可滿足回用要求; (3)區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔,在去除BOD、氨氮時(shí)需進(jìn)行曝氣,但粒狀填料層具有較高的氧轉(zhuǎn)移效率,曝氣量低,運(yùn)行能耗較低,硝化和反硝化效率高; (4) BAF濾池為半封閉或全封閉構(gòu)筑物,其生化反應(yīng)受外界溫度影響較小,適合于寒冷地區(qū)進(jìn)行污水處理; (5)高濃度的微生物量增大了BAF的容積負(fù)荷,進(jìn)而降低了池容積和占地面積,使基建費(fèi)用大大降低; (6)濾池運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)反沖洗去除濾層中截留的污染物和脫落的生物膜,無(wú)需二沉池,簡(jiǎn)化了工藝流程,采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使運(yùn)行管理更加方便; ( 7)減少了污水廠異味,無(wú)污泥膨脹問(wèn)題,無(wú)需污泥回流。
1. 3 工藝形式
近年來(lái)曝氣生物濾池發(fā)展迅速,工藝形式不斷推陳出新, 曾先后出現(xiàn)過(guò)B IOCARBON、B IOFOR、B IOSTYR、B IOSMED I、B IOPUR、COLOX、DeepBed等形式,其中B IOCARBON、B IOFOR、B IOSTYR、B IOS2MED I、B IOPUR是現(xiàn)代曝氣生物濾池幾種典型的運(yùn)行工藝, 在世界范圍內(nèi)都有應(yīng)用, 其構(gòu)造特點(diǎn)見表1。B IOCARBON (圖1)為早期開發(fā)的工藝形式,現(xiàn)在曝氣生物濾池則多采用B IOFOR (圖2)和B IO2STYR (圖3)形式。
1. 4 工藝參數(shù)
隨著人們對(duì)曝氣生物濾池研究的深入, BAF反應(yīng)器的關(guān)鍵工藝參數(shù)也有了較大的調(diào)整,其工藝參數(shù)大致如下:
容積負(fù)荷與要求出水水質(zhì)相關(guān),一般情況下有機(jī)物負(fù)荷為2～10 kg BOD5 /m3 ?d;硝化0. 5～3 kgNH32N /m3 ?d;反硝化018～7 kg NO32N /m3 ?d; 水力負(fù)荷6～16 m3 /m2 ?h;氣水比(1～3) ∶1,最大不超過(guò)10∶1; 填料粒徑為2～8 mm;填料高度為2～4m;單級(jí)反沖周期24 ～48 h;多級(jí)反沖周期24 ～48h,硝化反硝化濾池運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng);單池反沖水量約占產(chǎn)水量的8%左右,或?yàn)閱纬靥盍象w積的3倍左右;反沖時(shí)間20～30 min,反沖洗水強(qiáng)度15～35 L /m2 ?s,氣強(qiáng)度15～45 L /m2 ?s。
2 曝氣生物濾池的效能
作為新型污水處理工藝,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)曝氣生物濾池的應(yīng)用進(jìn)行了大量研究。雖然很多學(xué)者在曝氣生物濾池對(duì)有機(jī)物和懸浮物的去除,對(duì)硝化和反硝化等污染物的去除效能方面已取得了一定的進(jìn)展和共識(shí)。但有關(guān)曝氣生物濾池的生物掛膜,磷的去除、填料的選擇、反沖洗方式等方面的研究與應(yīng)用還有待進(jìn)一步完善。
2. 1 污染物的去除
曝氣生物濾池工藝上的獨(dú)特性及明顯的空間梯度特征決定了其對(duì)污染物去除的高效性。
2. 1. 1 有機(jī)物和懸浮物的去除
曝氣生物濾池內(nèi)填料的物理吸附和過(guò)濾截留作用以及生物膜的生物氧化作用決定了池內(nèi)SS和有機(jī)物的高效去除,國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的研究及應(yīng)用也充分證明了上述觀點(diǎn)。Pastorelli G. 等[ 3 ]對(duì)中試規(guī)模的淹沒(méi)式生物濾池連續(xù)進(jìn)行18 個(gè)月的試驗(yàn)研究表明BOD5和SS去除率均大于95%。Gilbert Desbos等[ 4 ]在研究SS和COD的去除率同濾速之間的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)負(fù)荷的增大并不是因?yàn)檫M(jìn)水中更多的SS,而是由于更高的流量和低停留時(shí)間時(shí),去除效率是相當(dāng)穩(wěn)定的,總的SS去除率在80% ～90%之間,而COD去除率在70% ～80%之間波動(dòng)。國(guó)內(nèi),齊兵強(qiáng)等[ 5 ]采用B IOFOR工藝,以生活污水為處理對(duì)象, COD、BOD5、SS出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。大連市馬欄河污水處理廠采用B IOFOR型BAF,在處理量為12萬(wàn)m3 /d, COD負(fù)荷最大6 kg COD /m3 ?d的情況下,出水COD小于75 mg/L。以上國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用結(jié)果表明,曝氣生物濾池對(duì)有機(jī)物和懸浮物的處理機(jī)能成熟,處理量大,去除效果顯著,在污水碳有機(jī)物去除應(yīng)用中潛力巨大。
2. 1. 2 氨氮的去除
氨氮是污水處理中最主要的目標(biāo)去除物之一。曝氣生物濾池將較短的水力停留時(shí)間與長(zhǎng)的污泥齡有機(jī)統(tǒng)一起來(lái),有利于硝化細(xì)菌這類世代期較長(zhǎng)的細(xì)菌生長(zhǎng),對(duì)氨氮具有較高的去除效率,因此,被廣泛應(yīng)用于污水中氨氮的去除。硝化作用,有關(guān)BAF硝化性能的研究已得到越來(lái)越多研究者的重視,通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)BAF的硝化效率已得到了明顯的提高。J1Cromphout[ 6 ]利用上向流曝氣生物濾池處理含氨的富營(yíng)養(yǎng)化水時(shí),在氣水比1∶1,濾速5118 m /h,溫度10 ℃以上條件下,硝化效率可達(dá)100%。英國(guó)水研究中心Dillon等[ 7 ]對(duì)BAF的硝化能力研究結(jié)果表明當(dāng)?shù)莘e負(fù)荷為0163 kg/m3 ? d 時(shí), NH+2N 去除率可達(dá)90%。R1Pujol等[ 8 ]通過(guò)對(duì)法國(guó)巴黎Achresh處理廠的上向流曝氣生物濾池兩年的研究認(rèn)為,在濾速4 ～6m /h, 6～8 m /h, 8～10 m /h運(yùn)行條件下,當(dāng)NH32N的容積負(fù)荷為115 kg NH32N /m3 ?d時(shí),曝氣生物濾池氨氮去除率始終保持在80% ～100% ,濾速的提高不僅不是影響反應(yīng)器硝化速度的限制因素,反而會(huì)對(duì)硝化有積極的促進(jìn)作用。F1Fdz2Polanco[ 9 ]等對(duì)淹沒(méi)式曝氣生物濾池硝化過(guò)程中異養(yǎng)菌和硝化菌的空間分布情況進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)COD∶NH+42N為4∶1,進(jìn)水COD低于200 mg/L 時(shí)不影響硝化效能;當(dāng)進(jìn)水COD高于200 mg/L 時(shí),硝化效能將無(wú)法達(dá)到100%;盡管BAF的氨氮去除效能在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn),但有關(guān)進(jìn)水負(fù)荷,有機(jī)物濃度以及硝化細(xì)菌分布特征還需進(jìn)一步探討。目前的研究表明,曝氣生物濾池的硝化性能與有機(jī)物濃度、溫度、停留時(shí)間等因素有密切的關(guān)系,因此硝化性能的研究有待進(jìn)一步的深入。
反硝化作用,由于曝氣生物濾池中存在厭氧和兼性微生物,使得反硝化得以進(jìn)行。Pujol[ 8 ]研究認(rèn)為,反硝化最好采用外加碳源的辦法,在最佳濾速為10 ～ 15 m /h 時(shí), 脫氮能力可達(dá)到100%。Pujol等[ 10 ]還比較了前置反硝化和后置反硝化的優(yōu)劣,認(rèn)為反硝化過(guò)程應(yīng)采用上向流的進(jìn)水方式進(jìn)行。Chen等[ 11 ]研究生物過(guò)濾反應(yīng)器與活性污泥反應(yīng)器以及流化床的反硝化特性時(shí),發(fā)現(xiàn)在不同水力條件下,反應(yīng)器內(nèi)微生物種群會(huì)發(fā)生一定的變化,但優(yōu)勢(shì)種群———桿菌屬基本穩(wěn)定。
另外,曝氣生物濾池獨(dú)特的空間梯度分布特征及運(yùn)行特點(diǎn)使其具備了一定的短程硝化反硝化能力,曝氣生物濾池采用粒狀顆粒作為過(guò)濾和生物氧化的介質(zhì)和載體,在整體上和每一單元填料表面所附著生物膜中都存在著基質(zhì)和溶解氧的濃度梯度分布,這為各種不同生態(tài)類型的微生物在生物膜內(nèi)不同部位占據(jù)優(yōu)勢(shì)生態(tài)位提供了條件。Puzava等[ 12 ]在曝氣生物濾池一體化硝化反硝化方面取得了一定進(jìn)展,他們通過(guò)調(diào)整曝氣量將反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度控制在015～3 mg/L,從而控制溶解氧不擴(kuò)散到生物膜內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化。中試結(jié)果表明,通過(guò)實(shí)時(shí)曝氣,即使將曝氣量降低50% ,也可達(dá)到同樣的處理效果。顯然,曝氣生物濾池的硝化,反硝化能力已經(jīng)得到了很好的實(shí)踐驗(yàn)證,對(duì)去除污水中氨氮的技術(shù)發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。
2. 1. 3 磷的去除
單獨(dú)利用BAF的生物作用除磷是很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的,通常情況下需采取化學(xué)方法除磷。Gon2calves等[ 13 ]進(jìn)行曝氣生物濾池同步脫氮除磷的研究時(shí)發(fā)現(xiàn),進(jìn)水方式對(duì)磷去除效果影響不大。德國(guó)科隆污水處理廠采用曝氣生物濾池進(jìn)行的同步硝化除磷實(shí)驗(yàn)表明,曝氣生物濾池除磷率可達(dá)70% ,總磷可降至015 mg/L。Aesay等[ 14 ]發(fā)現(xiàn),利用曝氣生物濾池反硝化脫氮時(shí),如利用水解污泥或水解固體廢物做外加碳源,可同時(shí)去除比微生物生長(zhǎng)需要量高3倍的磷。Pak等[ 15 ]研究了利用2級(jí)生物濾池在交替好氧、厭氧條件下運(yùn)行對(duì)污水中氮磷的去除情況,發(fā)現(xiàn)影響除磷的因素為COD /TP值和水力停留時(shí)間,好氧過(guò)程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽對(duì)磷的釋放有一定影響。Pedro A. Castillo等[ 16 ]在研究序批式曝氣生物濾池生物除磷時(shí),在保持原水中COD∶N∶P為20∶5∶1,進(jìn)水COD < 15 g/m2 ?d 情況下,磷的去除率為72%。而T. Clark等[ 17 ]在BAF中用化學(xué)沉淀法除磷的研究結(jié)果表明, BAF化學(xué)加藥除磷比生物除磷效率要高,同時(shí)BOD5、COD的去除效果未受影響。從目前研究可知,單純采用曝氣生物濾池除磷效果較差,如何在濾池中創(chuàng)造良好的厭氧2好氧環(huán)境有待進(jìn)一步探討。
2. 2 填料的研制與應(yīng)用
填料的開發(fā)是曝氣生物濾池工藝發(fā)展的核心問(wèn)題,適合的填料對(duì)曝氣生物濾池效能的發(fā)揮有著直接的影響,同時(shí)也將影響到曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)行成本和正常操作。
首先,填料材質(zhì)本身的物理吸附特性、化學(xué)穩(wěn)定性、有無(wú)毒害、孔隙率等對(duì)濾池處理效能有一定影響。目前, 曝氣生物濾池多采用顆粒狀填料,如陶粒、沸石、焦炭、石英砂、活性炭和膨脹硅鋁酸鹽等。有機(jī)高分子填料聚氯乙烯、聚苯乙烯小球、合成纖維和波紋板等上浮式填料近來(lái)也得到了一定的應(yīng)用。Lei Yang等[ 19 ]對(duì)曝氣生物濾池中水流模式與濾料特性進(jìn)行對(duì)比研究時(shí)認(rèn)為,濾料特性對(duì)濾池性能的決定作用遠(yuǎn)大于水流模式。具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。
Yongwoo Hwang等[ 20 ]通過(guò)對(duì)比聚苯乙烯漂浮顆粒和聚亞安酯泡沫管2種填料的異養(yǎng)反硝化性能,表明聚苯乙烯顆粒更為理想。Mann等[ 21 ]研究結(jié)果表明:上浮式填料比沉沒(méi)式填料對(duì)SS、COD的去除率高,在高濾速下更耐有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷沖擊。以上說(shuō)明輕質(zhì)填料取代高密度填料是曝氣生物濾池污水處理技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。
其次,生物填料的粒徑大小也嚴(yán)重影響著曝氣生物濾池的處理效能。Rebecca Moore等[ 22 ]對(duì)不同粒徑濾料(115～315 mm和215～415 mm)對(duì)曝氣生物濾池的效果的影響進(jìn)行了試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)濾料粒徑小的曝氣生物濾池脫氮效果好,但小粒徑不適應(yīng)高的水力負(fù)荷,會(huì)使濾池工作周期變短。而粒徑較大的填料雖然改善了濾池操作條件,減少了反沖洗的次數(shù),但不利于脫氮和磷的去除。Rebecca Moore等[ 22 ]研究濾料粒徑對(duì)濾池性能影響時(shí)還發(fā)現(xiàn)壓降和SS的去除曲線表明小粒徑濾床性能差。因此,在濾料粒徑的選擇上應(yīng)綜合考慮各種因素。目前,曝氣生物濾池普遍采用的濾料粒徑為3～8 mm,濾層厚度為2～4 m。鑒于我國(guó)目前還沒(méi)有像歐美國(guó)家一樣對(duì)曝氣生物濾池用填料制定較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),因此,制定適于我國(guó)曝氣生物濾池的填料標(biāo)準(zhǔn)是十分重要的。（哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院）
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