[摘要] 曝氣生物濾池(BAF) 是近年國外發(fā)展起來的一項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、工藝流程簡單和菌群結(jié)構(gòu)合理等優(yōu)點(diǎn)。分析了目前國內(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

我國正在執(zhí)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978 —1996) ,對除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,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)。實踐表明,淹沒式曝氣生物濾池(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)。我國北京已有5 個示范工程,馬鞍山鋼鐵設(shè)計院即將成立全國BAF 研究中心。從BAF 工藝的開發(fā)到日趨成熟,國內(nèi)外出現(xiàn)了多種基于BAF 技術(shù)的水處理工藝。我們針對國家《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,從開始過濾到反沖洗完畢為一個完整的周期。具體過程如下: 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,在硝化的同時實現(xiàn)部分反硝化。在無脫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)入下一級后置反硝化柱,同時需外加碳源,因為內(nèi)環(huán)境反硝化不能使出水TN 達(dá)到排放要求。

隨著過濾的進(jìn)行,由于填料表面新產(chǎn)生的生物量越來越多,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,將會導(dǎo)致水頭損失很快達(dá)到極限,此時應(yīng)立即進(jìn)入反沖洗再生,以去除濾床內(nèi)過量的生物膜及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,反沖空氣來自于底部單獨(dú)的反沖氣管。反沖時關(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。由于正常過濾和反沖時水流方向相反,使填料層頂部的高濃度污泥不經(jīng)過整個濾床,而是以最快的速度離開濾池,這對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,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,水頭損失與時間成線性正相關(guān)。當(dāng)水頭損失達(dá)到極限水頭損失時,應(yīng)及時進(jìn)入反沖洗以恢復(fù)濾池的處理能力。由于在BIOSTYR 工藝中沒有形成表面堵塞層,使得BIOSTYR 工藝比BIOCARBONE 工藝運(yùn)行時間要長。

反沖時也為氣水交替反沖,反沖洗水即為貯存在濾池頂部的達(dá)標(biāo)排放水,反沖空氣來自底部的反沖洗氣管,反沖水自上而下。其反沖過程基本類于BIOCARBONE 工藝。

兩者的反沖過程沒有太多的理論依據(jù),但必須把握以下原則: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)用是一個逐步發(fā)展的過程,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) 重力流反沖洗無需反沖泵,節(jié)省了動力; (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。

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