baf曝氣生物濾池

 

一、 baf的產(chǎn)生和發(fā)展

 

曝氣生物濾池（biological aerated filter：baf）處理污水是近年來開發(fā)出的污水處理工藝，已在歐美和日本廣為流行，但在我國研究甚少。曝氣生物濾池Zui大的特點(diǎn)是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（如二沉池）。此外，該處理工藝容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，占地面積、基建投資少，氧轉(zhuǎn)移率高，出水水質(zhì)好等特點(diǎn)。該工藝可以達(dá)到bod 、懸浮物和nh3-n的去除，既可以用在污水二級處理，也可以用深度處理中水回用。
      

二、 baf基本工作原理和工藝特點(diǎn)

  曝氣生物濾池通常由粒狀的填料床組成，曝氣裝置安裝在填料床承托層或靠近它的地方，流過反應(yīng)器的污水既可以是上流式也可以下流式，污水中的底物和充足的氧氣使濾料表面附著生物膜。無論是生活污水處理還是工業(yè)廢水處理，曝氣生物濾池比傳統(tǒng)的生物處理工藝具有占地小，方便靈活的優(yōu)點(diǎn)。

2.1 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捕食作用，以及生物膜內(nèi)部微環(huán)境和厭氧段的反硝化作用。

2.2 baf的工藝特點(diǎn)

曝氣生物濾池與活性污泥法相比，具有以下特點(diǎn)：

（1）具有更高的生物濃度和更高的有機(jī)負(fù)荷。baf中采用的粗糙多孔的粒狀填料為微生物提供了更佳的生長環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運(yùn)行，可在填料表面保持較多的生物量，單位體積內(nèi)微生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活性污泥中的微生物量，高濃度的微生物量使得baf的容積負(fù)荷增大，進(jìn)而減少了池容積和占地面積，使基建費(fèi)用大大降低。

（2）占地面積小。由于在baf反應(yīng)器中，處理效果與填料高度成正相關(guān)，因此可以通過增加填料高度來減少占地面積。曝氣生物濾池的容積負(fù)荷很高，bod5容積負(fù)荷可達(dá)到5～6kgbod5/（m3/d），是常規(guī)活性污泥法或接觸氧化法的6～12倍。

（3）工藝簡單，基建費(fèi)用低。由于填料的機(jī)械截留作用以及濾料表面的微生物和代謝中產(chǎn)生的粘性物質(zhì)形成的吸附架橋作用，因此，可省去二沉池，進(jìn)而降低基建費(fèi)用。

（4）受氣溫影響小。由于baf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，因此適合于寒冷地區(qū)進(jìn)行污水處理。

（5）菌群結(jié)構(gòu)合理。傳統(tǒng)的活性污泥法，微生物的分布相對均勻，而在baf 中從上到下形成了不同的優(yōu)勢生物菌種，因此使得除c、硝化/反硝化能在同一個池子中發(fā)生，簡化了工藝流程。

（6）耐沖擊能力強(qiáng)。baf濾池對有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷、溫度的變化不像活性污泥法那么敏感。

（7）易于操作管理。 曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫，無污泥膨脹之虞，可以避免微生物流失，保持較高的微生物量，因此，日常運(yùn)行管理簡單，處理效果穩(wěn)定。

（8）高質(zhì)量的出水水質(zhì)。

 

三、baf的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀

3.1 baf曝氣生物濾池在微污染水源中的應(yīng)用

清華大學(xué)研究表明，利用baf工藝對微污染源水進(jìn)行生物預(yù)處理可以取得良好的除污染效果。baf 對有機(jī)物的去除受源水水質(zhì)的影響較大，其對codmn的去除率為5%～45%，對cod的去除率在20%～60%之間；baf對水中氨氮的去除則受源水水質(zhì)影響較小，除個別情況外其去除率普遍達(dá)80%以上。另外，baf工藝對濁度、色度、鐵、錳等也有較好的去除效果。

  baf預(yù)處理工藝除可以直接去除源水中的污染物外，對后繼的常規(guī)給水處理工藝也產(chǎn)生非常有利的影響。baf預(yù)處理消耗了源水中大部分可生物降解的有機(jī)物，必然減少給水管網(wǎng)中細(xì)菌滋生的可能性，提高了飲用水的生物穩(wěn)定性；baf預(yù)處理工藝降低了源水中的有機(jī)物和氨氮的含量，可以減少消毒過程中氯氣的投量，降低了消毒過程中消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生量，提高飲用水的安全性。

3.2 baf曝氣生物濾池處理污水中的應(yīng)用

在中國內(nèi)地，曝氣生物濾池正處于推廣階段，大連市馬欄河污水處理廠是我國第一個采用曝氣生物濾池工藝的城市污水處理廠，目前正處于試運(yùn)行階段。大連馬欄河污水處理廠工程通過國際招標(biāo)確定了sedipac 3d+biofor工藝，設(shè)計(jì)處理能力為12×104m3/d，其中4×104m3/d回用，服務(wù)面積為32km2，服務(wù)人口為35萬人，占地為4.3hm2，工程直接投資約1.6億元。工程于1998年11月開工，2000年9月進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行，2001年7月通過性能測試并正式投產(chǎn)運(yùn)行。

  針對南方特有的低濃度生活污水，研究了在低曝氣條件下，氣水比、水力負(fù)荷、進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷、碳氮比、填料層高度等因素對曝氣生物濾池容積負(fù)荷的影響。結(jié)果表明，在氣水比為3：1，碳氮比為3～4，水力負(fù)荷為1.1m3/(m2/h)條件下，codcr和氨氮的去除率分別為97.37%和82.28%，出水有機(jī)物和氨氮質(zhì)量濃度分別為3.4mg/l和6.94mg/l。碳氮比對反應(yīng)器codcr容積負(fù)荷的影響較對氨氮容積負(fù)荷的影響更為明顯；氨氮的去除率受水力負(fù)荷的變化影響較小。

    曝氣生物濾池處理啤酒廢水效果較好，當(dāng)cod容積負(fù)荷為10kg/(m3?d)時，在0.8m/h、1.4m/h和2.5m/h3種不同水力負(fù)荷下cod的出水濃度分別在59mg/l、82mg/l和51mg/l以下；當(dāng)bod容積負(fù)荷為6kg/(m3/d)時，3種水力負(fù)荷下的bod5出水濃度分別在21mg/l，38mg/l，24mg/l以下；分析結(jié)果表明，出水濃度隨容積負(fù)荷的增高而增高，受水力負(fù)荷的影響較小。
        

四、baf的影響因素

4.1運(yùn)行方式對曝氣生物濾池的影響

 運(yùn)行方式對曝氣生物濾池的處理效能有著深刻的影響，針對曝氣生物濾池的兩種不同運(yùn)行方式進(jìn)行研究，得出如下結(jié)論：

  （1）上流式曝氣生物濾池和下流式曝氣生物濾池的掛膜時間分別9天和10天，上流式曝氣生物濾池的掛膜時間略低于下流式曝氣生物濾池，而且兩種運(yùn)行方式均呈現(xiàn)豐富的生物相。

（2）上流式與下流式曝氣生物濾池沿水流方向的cod去除率趨于穩(wěn)定。上流式的曝氣生物濾池的填料高度略低于下流式曝氣生物濾池。

（3）上流式和下流式曝氣生物濾池在填料高度對ss的去除表現(xiàn)出較高的去除率，而上流式曝氣生物濾池出水的ss的去除率高于下流式曝氣生物濾池。

（4）進(jìn)水的ss是影響上流式和下流式曝氣生物濾池運(yùn)行周期的關(guān)鍵因素，建議對ss進(jìn)行預(yù)處理，以延長運(yùn)行周期。

（5）綜合各種污染物質(zhì)的去除效果，上流式曝氣生物濾池優(yōu)于下流式曝氣生物濾池。

  將上流式曝氣生物濾池用于城市污水的深度處理有著良好的處理效果，采用上流式曝氣生物濾池處理城市生活污水，即使在秋冬季節(jié)水溫較低時也能有效處理生活污水，使其達(dá)標(biāo)排放。對于上流式兩段曝氣生物濾池工藝而言，原理是對兩個處理單元分別曝氣，分別強(qiáng)化反應(yīng)器填料所附生物膜中微生物的氧化作用，在上升水流過程中填料和生物膜的吸附阻留作用及生物膜內(nèi)部反硝化作用，達(dá)到了高效處理污水的目的。
  
4.2溫度對曝氣生物濾池作用的影響

  生物膜是整個曝氣生物濾池水處理構(gòu)筑物的核心，良好生物膜是生物膜反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。
  在曝氣生物濾池中以養(yǎng)微生物能有效地形成生物膜，但受到低溫的限制。經(jīng)過一段時間的饑餓后，重新獲得營養(yǎng)物質(zhì)時生物濾池內(nèi)的硝化細(xì)菌活性和生長能得到一些恢復(fù)，但低溫或異養(yǎng)菌的生長對其有抑制作用。低溫下生物可利用有機(jī)基質(zhì)濃度不受限制時異養(yǎng)細(xì)菌生物量增加仍然很快，而生物可利用有機(jī)基質(zhì)濃度成為限制因子時，異養(yǎng)細(xì)菌生物量增加雖然仍能有所增加，但增加緩慢；當(dāng)nh+4-n濃度不是硝化細(xì)菌生物量增加的限制因子，硝化細(xì)菌生物量增加仍受低溫的嚴(yán)重限制，硝化細(xì)菌生物量雖然有所增加，但增加很緩慢；相應(yīng)基質(zhì)濃度不受限制時，低溫對硝化細(xì)菌生物量增加的限制作用更顯著。

    baf中溫度對硝化作用的影響，尤其對短程硝化反硝化作用的影響不同與懸浮生長反應(yīng)器。這是由于在baf反應(yīng)器中溶質(zhì)的擴(kuò)散傳遞而不是動力學(xué)特性是硝化作用的控制因素。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)20℃是臨界溫度，當(dāng)溫度低于20℃時，反應(yīng)器的氨氮去除率較低（僅為進(jìn)水氨氮的25%），而溫度為20℃時，氨氮去除率上升到68%左右，但隨溫度的進(jìn)一步提高氨氮去除率增長緩慢。采用兩級曝氣生物濾池在低溫下處理水庫入庫水的探索性試驗(yàn)，表明有機(jī)物和氨氮的去除受到了低溫的嚴(yán)重抑制，亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽不再是完全硝化反應(yīng)的限制步驟。

4.3反沖洗對曝氣生物濾池作用的影響

    曝氣生物濾池集生物膜的強(qiáng)氧化降解能力和濾層截留效能于一體，是一種適合大規(guī)?；赜?、高效、低耗的污水再生工藝，而運(yùn)行一定時間后，濾層需要通過反沖洗進(jìn)行再生，反沖過程要求達(dá)到釋放截留的懸浮物，不損害并更新生物膜的多重目的，因此，反沖洗是保證曝氣生物濾池運(yùn)行效能的關(guān)鍵步驟。客觀的講，反沖過程沒有太多的理論依據(jù)，基本是從再生效果考慮的，既要恢復(fù)過濾能力，又要保證填料表面仍附著有足夠的生物體，使濾池能滿足下一周期凈化處理要求。此外，曝氣生物濾池的反沖洗污泥具有較好的生物絮凝活性，利用該反沖洗污泥混合液作為生物絮凝劑對生活污水進(jìn)行強(qiáng)化混凝預(yù)處理。

  反沖濾層的運(yùn)動狀態(tài)可分解為3個階段：反沖開始的濾層變速膨脹階段、濾層懸浮平衡階段和后期的懸浮濾層沉降階段，由于第一階段的特征是濾層變速膨脹，顆粒擁擠上升，碰撞摩擦劇烈，再加上反沖氣/水的剪切、摩擦作用使濾料凈化效率Zui高；而第2和第3階段顆粒碰撞摩擦的機(jī)會極少使碰撞摩擦作用減弱，而且反沖氣/水對濾料的剪切和摩擦強(qiáng)度也會由于濾層處于平衡狀態(tài)而有所降低，因此沖洗效果主要取決于第1階段。

    

 

本產(chǎn)品的加工定制是是，曝氣設(shè)備種類是曝氣池，品牌是 凱曼環(huán)保，型號是BAF，曝氣阻力是100（mmH2O），充氧動力效率是7.5，通氣量是100（m/m.h），長度是5000（mm），直徑是2000（mm），服務(wù)面積是10-1000，規(guī)格是BAF-5,BAF-10,BAF-15,BAF-20,BAF-30，材質(zhì)是碳鋼