曝氣生物濾池的原理及工藝
[摘要] 曝氣生物濾池(BAF) 是近年國(guó)外發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)廢水好氧生物處理的新工藝。介紹了上向流和下向流曝氣生物濾池的基本工作原理。與傳統(tǒng)活性污泥法相比曝氣生物濾池具有處理能力強(qiáng)、處理效果好、受氣溫影響小、耐沖擊負(fù)荷、不需二沉、工藝流程簡(jiǎn)單和菌群結(jié)構(gòu)合理等優(yōu)點(diǎn)。分析了目前國(guó)內(nèi)外典型曝氣生物濾池處理工藝的特點(diǎn)及應(yīng)用。并討論了曝氣生物濾池工藝運(yùn)用中的預(yù)處理及除P 脫N 等關(guān)鍵技術(shù)。該工藝在我國(guó)具有廣闊的應(yīng)用前景。
[關(guān)鍵詞] 曝氣生物濾池;除磷脫氮;預(yù)處理;回流
我國(guó)正在執(zhí)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978 —1996) ,對(duì)除P 脫N 提出了較高的要求。而現(xiàn)有城市污水處理中的活性污泥法難以達(dá)到該目標(biāo)。為此,必須建立新的污水廠或?qū)ΜF(xiàn)有污水廠進(jìn)行改造,使之具有除P 脫N 功能。同時(shí),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),因此,污水廠的土地使用受到嚴(yán)格的限制。傳統(tǒng)的污水處理廠不可避免地要產(chǎn)生異味和噪音。由于以上諸多客觀需求,必須尋找新的污水處理技術(shù)。實(shí)踐表明,淹沒(méi)式曝氣生物濾池(BAF) 工藝是最為經(jīng)濟(jì)有效的除P 脫N 處理方法之一。
BAF(Biological Aerated Filer) 技術(shù)最早由法國(guó)CGE (Compaguine Generele des Eanx) 公司所屬的OTV(L’Omnium de Fraitement s et de Valorisation)公司開發(fā)〔1〕。目前,在歐美、日本等地已有數(shù)百座大小各異的污水處理廠采用了BAF 技術(shù)。我國(guó)北京已有5 個(gè)示范工程,馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)院即將成立全國(guó)BAF 研究中心。從BAF 工藝的開發(fā)到日趨成熟,國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了多種基于BAF 技術(shù)的水處理工藝。我們針對(duì)國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB8978 —1996) 就如何運(yùn)用BAF 水處理方案進(jìn)行了探討。
1 BAF 技術(shù)的基本工作原理和工藝特點(diǎn)
1. 1 BAF 基本工作原理
BAF 工藝類型和操作方式有多種,各具特點(diǎn),但其基本原理是一致的。曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用,填料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用〔2〕以及生物膜內(nèi)部微環(huán)境和厭氧段的反硝化作用。
BAF 水流流向主要分為下向流和上向流,其中下向流以O(shè)TV 公司的BIOCARBONE 工藝為代表;上向流以O(shè)TV 公司的BIOSTYR 工藝為代表。BIOSTYR 和BIOCARBONE 工藝示意圖見圖1 。
BAF 反應(yīng)器為周期運(yùn)行,從開始過(guò)濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整的周期。具體過(guò)程如下: 在BIO2CARBON 工藝中,經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池頂部進(jìn)入,在濾池底部進(jìn)行曝氣,氣水處于逆流。在反應(yīng)器中,有機(jī)物被微生物氧化分解,NH3 - N 被氧化成NO3 - N ,另外由于在生物膜的內(nèi)部存在厭氧/ 兼氧環(huán)境,在硝化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)部分反硝化。在無(wú)脫N 要求的情況下,從濾池底部的出水可直接排出系統(tǒng),一部分留做反沖洗之用,如果有脫N 要求,出水需進(jìn)入下一級(jí)后置反硝化柱,同時(shí)需外加碳源,因?yàn)閮?nèi)環(huán)境反硝化不能使出水TN 達(dá)到排放要求。
隨著過(guò)濾的進(jìn)行,由于填料表面新產(chǎn)生的生物量越來(lái)越多,截留的SS 不斷增加,在開始階段水頭損失增加緩慢,當(dāng)固體物質(zhì)積累達(dá)到一定程度,堵塞濾層的上表面,并且阻止氣泡的釋放,將會(huì)導(dǎo)致水頭損失很快達(dá)到極限,此時(shí)應(yīng)立即進(jìn)入反沖洗再生,以去除濾床內(nèi)過(guò)量的生物膜及SS ,恢復(fù)處理能力。
反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖,反沖洗水為經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)水,反沖空氣來(lái)自于底部單獨(dú)的反沖氣管。反沖時(shí)關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣,水氣交替單獨(dú)反沖,最后用水漂洗。濾層有輕微的膨脹,在氣水對(duì)填料的流體沖刷和填料間相互摩擦下,老化的生物膜和被截留的SS 與填料分離,沖洗下來(lái)的生物膜及SS 在漂洗中被沖出濾池,反沖洗污泥回流至預(yù)處理部分。由于正常過(guò)濾和反沖時(shí)水流方向相反,使填料層頂部的高濃度污泥不經(jīng)過(guò)整個(gè)濾床,而是以最快的速度離開濾池,這對(duì)保證濾池的出水是有利的。
在BIOSTYR 工藝中,經(jīng)預(yù)處理的污水與經(jīng)硝化的濾池出水按一定回流比混合后進(jìn)入濾池底部。在濾層中進(jìn)行曝氣,曝氣系統(tǒng)將濾池分為好氧和缺氧兩部分。在缺氧區(qū),一方面反硝化菌利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源,將濾池中的NO3 - N 轉(zhuǎn)化為N2 ,實(shí)現(xiàn)反硝化。另一方面,填料上的微生物利用進(jìn)水中的溶解氧和反硝化產(chǎn)生的氧降解BOD ,同時(shí),一部分SS 被吸附截留在濾床內(nèi),這樣便減輕了好氧段的固體負(fù)荷。經(jīng)過(guò)缺氧段處理的污水然后進(jìn)入好氧段,好氧段的微生物利用從氣泡轉(zhuǎn)移到水中的溶解氧進(jìn)一步降解BOD ,硝化菌將NH3 - N 氧化為NO3 - N ,濾床繼續(xù)截留在缺氧段沒(méi)有被去除的SS。流出濾層的水經(jīng)上部濾頭排出濾池,出水按需求分為: (1) 排出處理系統(tǒng); (2) 按回流比與原水混合進(jìn)行反硝化; (3) 用作反沖洗水。隨著過(guò)濾的進(jìn)行,濾層中新產(chǎn)生的生物膜和SS 積累不斷增加,水頭損失與時(shí)間成線性正相關(guān)。當(dāng)水頭損失達(dá)到極限水頭損失時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)入反沖洗以恢復(fù)濾池的處理能力。由于在BIOSTYR 工藝中沒(méi)有形成表面堵塞層,使得BIOSTYR 工藝比BIOCARBONE 工藝運(yùn)行時(shí)間要長(zhǎng)。
反沖時(shí)也為氣水交替反沖,反沖洗水即為貯存在濾池頂部的達(dá)標(biāo)排放水,反沖空氣來(lái)自底部的反沖洗氣管,反沖水自上而下。其反沖過(guò)程基本類于BIOCARBONE 工藝。
兩者的反沖過(guò)程沒(méi)有太多的理論依據(jù),但必須把握以下原則:既要恢復(fù)過(guò)濾能力,又要保證填料表面仍附著有足夠的生物體,使濾池滿足下一周期凈化處理要求。
從BIOCARBONE 到BIOSTYR 工藝的運(yùn)用是一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程,該技術(shù)的關(guān)鍵是采用了一種特殊的填料(密度為0. 8 g/ cm3 左右的有機(jī)填料) 。相比而言,BIOSTYR 工藝有如下優(yōu)點(diǎn): (1) 重力流反沖洗無(wú)需反沖泵,節(jié)省了動(dòng)力; (2) 濾頭布置在濾池頂部,與處理水接觸不易堵塞,便于更換; (3) 硝化/ 反硝化在同一池內(nèi)完成。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
如果需要了解更加詳細(xì)的內(nèi)容，請(qǐng)點(diǎn)擊下載 
曝氣生物濾池的原理及工藝.pdf
下載該附件請(qǐng)登錄，如果還不是本網(wǎng)會(huì)員，請(qǐng)先注冊(cè)
