生物曝濾池設備構造原理

  資源是人類賴以生存的基本物質之一,已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。近年來隨著城市建設和工業(yè)的發(fā)展,城市用水量急劇增加,大量不達標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的日益惡化,從而導致生態(tài)環(huán)境的惡性循環(huán)。

  尋求強效的污水處理技術,對促進污水回用的發(fā)展和水環(huán)境的恢復著現(xiàn)實和深遠的意義。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)復雜、管理難度大、處理效能低下等缺點,而且隨著城市發(fā)展步伐的加快及城市區(qū)域的拓展,污水處理設施離城區(qū)越來越近,的甚至建在城區(qū),污水土地的使用也受到嚴格的限制[1]。

  在這種背景下,生物過濾的思想被引入到污水處理中來,于是、、具模塊化結構并可自動化操作的曝氣生物濾池(biological aerated filter,BAF)就應運而生了。作為一種污水處理技術,曝氣生物濾池工藝尚處于發(fā)展完善過程中。深入了解其性能、機理并對其在實際工程中的回顧與評述,將助于提高人們對該項新技術的認知水平,對曝氣生物濾池在我污水處理中的起到積的促進。

1　曝氣生物濾池的工藝原理及點

曝氣生物濾池是20世紀80 年代末在歐美發(fā)展起來的一種的污水處理技術,它是由滴濾池發(fā)展而來并借鑒了快濾池形式,在一個單元反應器內(nèi)同時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)境對出水水質要求的提高,該技術在*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,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計思路,將生物降解與吸附過濾兩種處理過程合并在同一單元反應器中。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)部進行曝,使濾料表面生長著大量生物膜,當污水流經(jīng)時,利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強氧化分解以及濾料粒徑較小的點,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器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級捕食,實現(xiàn)污染物的強效清除,同時利用反應器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在,實現(xiàn)脫氮除磷的功能。
1. 2　工藝特點
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:(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10～15 g/L) ,易于掛膜且; (2)生物相復雜,菌群結構,反應器內(nèi)具明顯的空間梯度征, 能耐受較高的機和水力沖擊負荷,不同的污染物可以在同一反應器被漸次去除,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、氨氮時需進行曝,但粒狀填料層具較高的氧轉移效率,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筑物,其生化反應受外界溫度影響較小,適合于寒冷地區(qū)進行污水處理; (5)高濃度的微生物量增大了BAF的容積負荷,進而降低了池容積和占地面積,使基建大大降低; (6)濾池過程中通過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,簡化了工藝流程,采用模塊化結構設計,使管理更加方便; ( 7)減少了污水異味,污泥膨脹問題,需污泥回流。

1)曝氣生物濾池的優(yōu)點
①，基建投資省；曝氣生物濾池之后不設二次沉淀池，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間內(nèi)對污水進行快速凈化。曝氣生物濾池水力負荷、容積負荷大大高于傳統(tǒng)污水處理工藝，停留時間短（每級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。又因為生物濾池周期性的反沖洗，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，供氧的動力消耗較低。實現(xiàn)氧的高利用率的機理主要以下幾點：a．填料粒徑小，泡上升過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．泡上升過程中，受到了填料的阻力，延長了停留時間，為氧的進一步傳質提供了條件；c·氧可以直接滲透人生物膜，從而加快了氧的傳質速率。④抗沖擊負荷，耐低溫。這主要依賴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
①對進水的SS要求較高。為使之在較短的水力停留時間內(nèi)處理較高的機負荷并具截留SS的功能，曝氣生物濾池采用的填料粒徑一般都比較小。如果進水的SS較高，會使濾池在很短的時間內(nèi)達到設計的水頭損失、發(fā)生堵塞，這樣就必然導致頻繁的反沖洗，增加了與管理的不便。根據(jù)外的經(jīng)驗，進水的SS-般不過lOOmg/L，控制在60mg/L以下。這樣就對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，但同時伴隨著的是其水頭損失較大。一般來說，水頭損失根據(jù)具體情況，每一級為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。這是因為采用曝氣生物濾池工藝，在反沖洗操作中短時間內(nèi)水力負荷較大，反沖出水直接回流入初沉池會對初沉池造成較大的沖擊負荷。

生物曝濾池設備構造原理

1、【工藝特點】

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，費低1/5；③進水要求懸浮物50～60mg/L與一級強化處理相結合，如采用水解酸化池；④填料多為頁巖陶粒，直徑5mm，層高1.5～2m；⑤水往下、往上的逆向流可不設二沉池。

曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具機負荷高、（是普通活性污泥法的1/3）、投資少（節(jié)約30%）、不會產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸、等優(yōu)點，但它對進水SS要求較嚴（一般要求SS≤100mg/L，SS≤60mg/L），因此對進水需要進行預處理。同時，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)，具容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，：能耗低，少的點。

2、【工藝原理】

BAF工藝可以分為四種類型，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的注冊水處理工藝技術，由于采用輕質懸浮填料--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器為例說明其工藝結構與基本原理。

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

污水通過濾料層，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化，同時，溶解狀態(tài)的機物和定物質也被去除，所產(chǎn)生的污泥保留在過濾層中，而只讓凈化的水通過，這樣可在一個密閉反應器中達到完的生物處理而不需在下游設置二沉池進行污泥沉降。

濾池底部設進水和泥管，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水區(qū)，其高度根據(jù)反沖洗水頭而定。

該區(qū)內(nèi)設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現(xiàn)反硝化，在不需要反硝化的工藝中沒該回流系統(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(主要由曝風機提供增氧曝)，并將填料層分為上下兩個區(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、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)也叫淹沒式曝氣生物濾池。外從20世紀初開始進行研究，于80年代末基本成型，后不斷改進，并已開發(fā)出多種形式。在開發(fā)過程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設計思路，集曝、高濾速、截留懸浮物，定期反沖洗等點于一體。

  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，濾料表面附著生長生物膜，濾池內(nèi)部曝。污水流經(jīng)時，污染物、溶解氧及其它物質先經(jīng)過液相擴散到生物膜表面及內(nèi)部，利用濾料上高濃度生物膜的強氧化降解能力對污水進行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時，因污水流經(jīng)時，濾料呈壓實狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的點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隨水漂出，此為截留；一定時間后，因水頭損失的增加，需對濾池進行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過程。

  曝氣生物濾池工藝作為一種生物處理技術，從誕生至今經(jīng)歷了一段快速發(fā)展的過程，初僅用于污水的三級處理，后發(fā)展成直接用于二級處理，現(xiàn)在已經(jīng)到水體富營養(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領域，其大點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化。

  根據(jù)污水在濾池中過濾方向不同，曝氣生物濾池可分為上向流和下向流濾池，但池型結構基本相同，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構上采用水平行上向流態(tài)，同時采用強制鼓風曝技術，使、水得到好的均分，防止了泡在濾料中的凝結，氧利用率高且能耗低；同時，采用水平行上向流，使空間過濾能被更好地運用，空能將污水中的懸浮物帶入濾床深處，在濾池中得到高負荷、均勻的固體物質，延長反沖洗周期，減少清洗時間和清洗需水、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)點在中被證實，上向流曝氣生物濾池的和研究也因此逐漸成為主流。