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生物曝濾池設(shè)備構(gòu)造原理

  資源是人類(lèi)賴(lài)以生存的基本物質(zhì)之一,已成為人類(lèi)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)。

  尋求強(qiáng)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)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占地面積比較大、處理系統(tǒng)復(fù)雜、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,的甚至建在城區(qū),污水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、、具模塊化結(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)際工程中的回顧與評(píng)述,將助于提高人們對(duì)該項(xiàng)新技術(shù)的認(rèn)知水平,對(duì)曝氣生物濾池在我污水處理中的起到積的促進(jìn)。

1　曝氣生物濾池的工藝原理及點(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。上座曝氣生物濾池于1981年誕生在法,隨著環(huán)境對(duì)出水水質(zhì)要求的提高,該技術(shù)在*城市污水處理中獲得了的推廣[ 2 ] 。目前,在已數(shù)百座大小各異的污水處理采用了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,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)氧化分解以及濾料粒徑較小的點(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,實(shí)現(xiàn)污染物的強(qiáng)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,仍具明顯點(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; (2)生物相復(fù)雜,菌群結(jié)構(gòu),反應(yīng)器內(nèi)具明顯的空間梯度征, 能耐受較高的機(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、生物吸附絮凝和物理截留,,可滿(mǎn)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,但粒狀填料層具較高的氧轉(zhuǎn)移效率,曝量低,能耗較低,硝化和反硝化; (4) BAF濾池為半封閉或封閉構(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,使基建大大降低; (6)濾池過(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,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),使管理更加方便; ( 7)減少了污水異味,污泥膨脹問(wèn)題,需污泥回流。

1)曝氣生物濾池的優(yōu)點(diǎn)
①，基建投資??；曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。此外，由于采用的濾料粒徑較小，比表面積大，生物量高，再加上反沖洗可效更新生物膜，保持生物膜的高活性，這樣就可在較短的時(shí)間內(nèi)對(duì)污水進(jìn)行快速凈化。曝氣生物濾池水力負(fù)荷、容積負(fù)荷大大高于傳統(tǒng)污水處理工藝，停留時(shí)間短（每級(jí)0.5～0.66h），因此所需生物處理面積和體積都很小，節(jié)約了占地和投資。
②出水水質(zhì)高。由于生物濾池的濾料具截留，表面生物膜還具生物絮凝，所以出水的SS值較低。又因?yàn)樯餅V池周期性的反沖洗，生物膜可以定期地得到更新，活性較高，降解效果較好。

③氧的傳輸效率和利用率都很高，曝量小，供氧的動(dòng)力消耗較低。實(shí)現(xiàn)氧的高利用率的機(jī)理主要以下幾點(diǎn)：a．填料粒徑小，泡上升過(guò)程中不斷被切割成小泡，加大了液接觸面積，提高了氧的利用率；b．泡上升過(guò)程中，受到了填料的阻力，延長(zhǎng)了停留時(shí)間，為氧的進(jìn)一步傳質(zhì)提供了條件；c·氧可以直接滲透人生物膜，從而加快了氧的傳質(zhì)速率。④抗沖擊負(fù)荷，耐低溫。這主要依賴(lài)于濾料的高比表面積和曝氣生物濾池的緩沖能力。
(2)曝氣生物濾池的缺點(diǎn)
①對(duì)進(jìn)水的SS要求較高。為使之在較短的水力停留時(shí)間內(nèi)處理較高的機(jī)負(fù)荷并具截留SS的功能，曝氣生物濾池采用的填料粒徑一般都比較小。如果進(jìn)水的SS較高，會(huì)使濾池在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)的水頭損失、發(fā)生堵塞，這樣就必然導(dǎo)致頻繁的反沖洗，增加了與管理的不便。根據(jù)外的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)水的SS-般不過(guò)lOOmg/L，控制在60mg/L以下。這樣就對(duì)曝氣生物濾池前的處理工藝提出了較高的要求。
②水頭損失較大，水的總提升高度大。曝氣生物濾池雖具截留SS，代替二沉池的功能，但同時(shí)伴隨著的是其水頭損失較大。一般來(lái)說(shuō)，水頭損失根據(jù)具體情況，每一級(jí)為1～2m，這樣就在整體上加大了水的總提升高度。
③雖節(jié)約了二沉池，但需污泥緩沖池。這是因?yàn)椴捎闷貧馍餅V池工藝，在反沖洗操作中短時(shí)間內(nèi)水力負(fù)荷較大，反沖出水直接回流入初沉池會(huì)對(duì)初沉池造成較大的沖擊負(fù)荷。

生物曝濾池設(shè)備構(gòu)造原理

1、【工藝特點(diǎn)】

①一次性投資比傳統(tǒng)方法低1/4；②占用面積為常規(guī)工藝的1/10～1/5，費(fèi)低1/5；③進(jìn)水要求懸浮物50～60mg/L與一級(jí)強(qiáng)化處理相結(jié)合，如采用水解酸化池；④填料多為頁(yè)巖陶粒，直徑5mm，層高1.5～2m；⑤水往下、往上的逆向流可不設(shè)二沉池。

曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具機(jī)負(fù)荷高、（是普通活性污泥法的1/3）、投資少（節(jié)約30%）、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸、等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)進(jìn)水SS要求較嚴(yán)（一般要求SS≤100mg/L，SS≤60mg/L），因此對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。

曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池(二沉池)，具容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，所需基建投資少，：能耗低，少的點(diǎn)。

2、【工藝原理】

BAF工藝可以分為四種類(lèi)型，分別是biostyr工藝、biofor工藝、BIOSMEDI工藝，BIOSMEDI生物濾池，現(xiàn)在分別闡述如下：

（1）、BIOSTYR工藝

BIOSTYR是法OTV的注冊(cè)水處理工藝技術(shù)，由于采用輕質(zhì)懸浮填料--BIOSTYRENE（主要成分是聚苯乙烯，且比重小于1g/cm3）而得名。下面以去除BOD、SS并具硝化脫氮功能的反應(yīng)器為例說(shuō)明其工藝結(jié)構(gòu)與基本原理。

BIOSTYR工藝是一種上流生物濾池，是一種可靠、自動(dòng)化程、、抗沖擊和節(jié)約能耗的污水處理革新工藝，工藝成熟強(qiáng)效。

污水通過(guò)濾料層，水體含的污染物被濾料層截留，并被濾料上附著的生物降解轉(zhuǎn)化，同時(shí)，溶解狀態(tài)的機(jī)物和定物質(zhì)也被去除，所產(chǎn)生的污泥保留在過(guò)濾層中，而只讓凈化的水通過(guò)，這樣可在一個(gè)密閉反應(yīng)器中達(dá)到完的生物處理而不需在下游設(shè)置二沉池進(jìn)行污泥沉降。

濾池底部設(shè)進(jìn)水和泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3.5m，為防止濾料流失，濾床上方設(shè)置裝濾頭的混凝土擋板，濾頭可從板面拆下，不用空濾床，方便維修。擋板上部空間用作反沖洗水的儲(chǔ)水區(qū)，其高度根據(jù)反沖洗水頭而定。

該區(qū)內(nèi)設(shè)回流泵用于將濾池出水泵至配水廊道，繼而回流到濾池底部實(shí)現(xiàn)反硝化，在不需要反硝化的工藝中沒(méi)該回流系統(tǒng)。填料層底部與濾池底部的空間留作反沖洗再生時(shí)填料膨脹之用。

濾池供系統(tǒng)分兩套管路，置于填料層內(nèi)的工藝空管用于工藝曝(主要由曝風(fēng)機(jī)提供增氧曝)，并將填料層分為上下兩個(gè)區(qū)：上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)。根據(jù)不同的原水水質(zhì)、處理和要求，填料層的高度不同，好氧區(qū)、厭氧區(qū)所占比例也相應(yīng)變化；濾池底部的空管路是反沖洗空管。

  曝氣生物濾池(BAF，Biological Aerated Filter)也叫淹沒(méi)式曝氣生物濾池。外從20世紀(jì)初開(kāi)始進(jìn)行研究，于80年代末基本成型，后不斷改進(jìn)，并已開(kāi)發(fā)出多種形式。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路，集曝、高濾速、截留懸浮物，定期反沖洗等點(diǎn)于一體。

  曝氣生物濾池工藝是普通生物濾池的一種變形形式，也可看成是生物接觸氧化法的一種殊形式，其基本原理是：在濾池中裝填一定量粒徑較小的顆粒狀濾料，濾料表面附著生長(zhǎng)生物膜，濾池內(nèi)部曝。污水流經(jīng)時(shí)，污染物、溶解氧及其它物質(zhì)先經(jīng)過(guò)液相擴(kuò)散到生物膜表面及內(nèi)部，利用濾料上高濃度生物膜的強(qiáng)氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過(guò)程；同時(shí)，因污水流經(jīng)時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的點(diǎn)及生物膜的生物絮凝，截留污水中的大量懸浮物，且脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出，此為截留；一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過(guò)程。

  曝氣生物濾池工藝作為一種生物處理技術(shù)，從誕生至今經(jīng)歷了一段快速發(fā)展的過(guò)程，初僅用于污水的三級(jí)處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理，現(xiàn)在已經(jīng)到水體富營(yíng)養(yǎng)化控制，中水回用和微污染水、高濃度廢水、城市生活污水處理等各個(gè)領(lǐng)域，其大點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體功能于一身，節(jié)省了后續(xù)二沉池，在處理效果的前提下使處理工藝簡(jiǎn)化。

  根據(jù)污水在濾池中過(guò)濾方向不同，曝氣生物濾池可分為上向流和下向流濾池，但池型結(jié)構(gòu)基本相同，其主體都是由濾池池體、濾料層、承托層、布水系統(tǒng)、布系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、管道和自控系統(tǒng)組成。上向流曝氣生物濾池在結(jié)構(gòu)上采用水平行上向流態(tài)，同時(shí)采用強(qiáng)制鼓風(fēng)曝技術(shù)，使、水得到好的均分，防止了泡在濾料中的凝結(jié)，氧利用率高且能耗低；同時(shí)，采用水平行上向流，使空間過(guò)濾能被更好地運(yùn)用，空能將污水中的懸浮物帶入濾床深處，在濾池中得到高負(fù)荷、均勻的固體物質(zhì)，延長(zhǎng)反沖洗周期，減少清洗時(shí)間和清洗需水、量。早期曝氣生物濾池形式大多采用下向流，近些年來(lái)由于下向流形式的諸多缺陷以及上向流形式的眾多優(yōu)點(diǎn)在中被證實(shí)，上向流曝氣生物濾池的和研究也因此逐漸成為主流。