曝气生物滤池在污水处理中的应用

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1、! 低于0. 5NTU， 完全达到 生活饮用水卫生标准（GB5749 -85） 的水质要求。工程的建设投产， 不仅完善了琼山市的供水系统， 缓解用水紧张状况， 而且城市居民的饮用水水质得到显著提高， 作为城市重要的基础设施之一， 有着良好的社会效益。由于选用了先进的V型滤池， 使得水厂自用水率大大降低， 每年可节水约190万m3， 经济效益显著； 另外， 工程的建设改善了投资环境， 对引进外资，加快城市经济的发展， 创造了良好的条件， 其宏观经济效益是显著的。采用地面水为主要的城市供水水源， 使水资源的使用更加合理， 保护了有限的地下水资源， 对环境保护起到了良好的作用。“作者通讯处：4300

2、10武汉市解放公园路45号中国市政工程中南设计研究院电话：（027）82426036 收稿日期：2000! 6! 21曝气生物滤池在污水处理中的应用齐兵强王占生提要根据现场试验结果及国外有关资料报道， 从工艺原理、 特征、 主要形式、 工艺参数及其优缺点等方面对曝气生物滤池在污水处理中的应用进行了阐述， 最后对其理想填料做了较为综合的介绍。关键词污水处理曝气生物滤池 （BAF）BI OFOR滤料水力负荷容积负荷反冲洗我国是一个水资源缺乏的国家， 近年来许多地区缺水现象逐渐加剧。与此同时， 我国污 （废） 水排放量逐年增加， 以1997年为例， 污 （废） 水排放总量为416亿m3， 污水中化学

3、需氧量 （CODC r） 排放量1 757万t， 而集中处理率仅为10 %左右。大量污水 未经处理或未经有效处理即进行排放， 其结果是一方面污染了环境特别是水环境， 另一方面加剧了水资源的短缺。可以说， 资金和技术已成为制约我国污水处理的两大主要因素。因此， 很有必要找到一种基建投资少、 运行费用低、 占地面积小、 管理方便、适合我国国情的污水处理新技术， 既能使污水得以有效处理， 又能使其适当回用。曝气生物滤池作为一种新型污水处理技术， 在国外已有实际应用。运行经验表明， 采用该工艺可显著节约基建投资并减少占地面积， 出水水质较好，运行费用低， 管理方便， 特别是其模块化结构利于未来的扩建。

4、该工艺可独立建立， 也可与其他污水处理工艺组合应用， 是一种可替代传统的污水处理工艺、 适合我国国情的污水处理法。!曝气生物滤池简介1. 1工艺原理及主要特征曝气生物滤池 （BAF，B iological A erated F ilter） 也叫淹没式曝气生物滤池 （SBAF，Submerged B io-logical A erated F ilter） 。国外从20世纪初开始进行研究， 于80年代末基本成型， 后不断改进， 并开发出多种形式。在开发过程中， 充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路， 集曝气、 高滤速、 截留悬浮物、 定期反冲洗等特点于一体。其工艺原理为， 在滤池

5、中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜， 滤池内部曝气， 污水流经时， 利用滤料上高浓度生物膜量的强氧化降解能力对污水进行快速净化， 此为生物氧化降解过程； 同时， 因污水流经时， 滤料呈压实状态， 利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用， 截留污水中的大量悬浮物， 且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用； 运行一定时间后， 因水头损失的增加， 需对滤池进行反冲洗， 以释放截留的悬浮物并更新生物膜， 此为反冲洗过程。一般说来， 曝气生物滤池具有以下特征：（1） 用粒状填料作为生物载体， 如陶粒、 焦炭、 石英砂、 活性炭等；（2） 区别于一般生物4给水排水Vol.26

6、No.l02000滤池及生物滤塔， 在去除BOD、 氨氮时需进行曝气；（3） 高水力负荷、 高容积负荷及高的生物膜活性；（4）具有生物氧化降解和截留SS的双重功能， 生物处理单元之后不需再设二次沉淀池；（5） 需定期进行反冲洗， 清洗滤池中截留的SS， 同时更新生物膜。1. 2主要形式曝气生物滤池主要分为以下三种形式。1. 2. 1BI OCARBONE 结构简图如图1， 污水从滤池上部流入， 下向流流出滤池。在滤池中下部设曝气管 （一般距底部25! 40cm处） 进行曝气， 曝气管上部起生物降解作用， 下部主要起截留SS及脱落的生物膜的作用。运行中， 因截留了SS及生物膜的生长， 水头损失逐

7、渐增加， 达到设计值后， 开始反冲洗。一般采用气水联合反冲， 底部设反冲洗气、 水装置。BI OCARBONE属早期曝气生物滤池， 其缺点是负荷仍不够高， 且大量被截留的SS集中在滤池上端几十厘米处， 此处水头损失占了整个滤池水头损失的绝大多数， 滤池纳污率不高， 容易堵塞， 运行周期短。最新的曝气生物滤池有法国Degr mOnt公司开发的BI OFOR和OTV公司开发的BI OSTYR， 克服了BI OCARBONE的这些缺点。图1BI OCARBONE示意1. 2. 2BI OFORBI OFOR结构示意如图2所示。底部为气水混合室， 之上为长柄滤头、 曝气管、 垫层、 滤料。所用滤料密度

8、大于水， 自然堆积。BI OFOR运行时一般采用上向流， 污水从底部进入气水混合室， 经长柄滤头配水后通过垫层进入滤料， 在此进行BOD、COD、 氨 氮、SS的去除。反冲洗时， 气、 水同时进入气水混合 室， 经长柄滤头配水、 气后进入滤料， 反冲洗出水回流入初沉池， 与原污水合并处理。BI OFOR采用上向流 （气水同向流） 的主要原因有：（1） 同向流可促使布气、 布水均匀；（2） 若采用下向流， 则截留的SS主要集中在填料的上部。运行时间一长， 滤池内会出现负水头现象， 进而引起沟流， 采用上向流可避免这一点；（3） 采用上向流， 截留在底部的SS可在气泡的上升过程中被带入滤池中上部，

9、 加大填料的纳污率，延长了反冲洗间隔时间。图2BI OFOR结构示意1. 2. 3BI OSTYRBI OSTYR和BI OFOR不同的是采用密度小于 水的滤料， 一般为聚苯乙烯小球。运行时采用上向流， 在滤池顶部设格网或滤板以阻止滤料流出， 正常运行时滤料呈压实状态， 反冲时采用气水联合反冲，反冲水采用下向流以冲散被压实的滤料小球， 反冲出水从滤池底部流出。其余跟BI OFOR大同小异，如图3。图3BI OSTYR示意 以上为曝气生物滤池主要的三种形式， 在世界范围内都有应用。其中BI OCARBONE为早期形式， 目前大多采用BI OFOR和BI OSTYR。BI OFOR的滤料 球状轻质

10、陶粒已实现国产化， 笔者于南昌市污水总排放口的现场试验证明， 采用该滤料的BI OFOR CN + BI OFOR C工艺进行处理， 出水水 质可达到生活杂用水标准。滤料的国产化为BI OFOR在我国的应用创造了重要的条件。!曝气生物滤池的工艺流程及其主要工艺参数 （以给水排水Vol.26No.l020005B I O F O R为例）2. 1工艺流程完整的BI OFOR工艺流程如图4所示。污水经格栅、 沉砂池后， 进入初沉池进行初步沉降， 出水从底部进入一级BI OFOR（BI OFOR CN） ， 进行BOD、COD的降解以及部分氨氮的氧化； 上向流流 出后， 从底部进入二级BI OFOR

11、（BI OFOR N） ， 进行剩余BOD、COD的降解及氨氮的完全氧化； 接着再 从底部进入三级BI OFOR（BI OFOR DN） ， 通过在进水端投加外加碳源 （如甲醇等） 和化学除磷剂 （如FeC l3等） ， 进行反硝化脱氮和化学除磷， 最终排出。另外需建两池， 一为反冲水储备池， 另一为反冲出水缓冲池。BI OFOR每运行一定周期即进行反冲洗（用滤后水） ， 反冲污泥先进入污泥缓冲池， 以缓冲反冲污泥对初沉池造成的冲击负荷， 最终回流入初沉池。BI OFOR反冲污泥具有较强的生物活性， 表现为具有一定吸附悬浮有机物颗粒的作用， 可作为一种生物絮凝剂， 将其回流到初沉池进水端， 和

12、原污水充分混合后， 将大大有助于原污水中SS的沉降及COD的去除。图4BI OFOR工艺流程1 该工艺也可将BI OFOR DN置于BI OFOR CN前，BI OFOR N出水部分回流入BI OFOR DN内， 利 用原污水中的BOD进行前置反硝化； 同时在BI OFOR N入口处投加化学除磷剂， 将化学除磷置于BI OFOR N池内， 如图5所示。此外， 国外的研究表明BI OFOR工艺也可通过间歇曝气， 实现生物除磷， 不过目前还处于试验阶段， 尚未有生产性的报道。图5BI OFOR工艺流程2 !”以上为BI OFOR全套处理工艺。根据要达到的不同出水标准， 也可对BI OFOR的级数进

13、行取舍， 如仅需达到二级处理排放水标准， 则只需单BI OFOR CN或者BI OFOR CN + BI OFOR N； 如需进行反硝化处理， 也可根据对出水总氮的不同要求， 采用BI OFOR DN + BI OFOR CN或BI OFORCN+ BI OFOR DN。2. 2曝气生物滤池的主要工艺参数水力负荷：6 ! 8m3 （m2h） ； 容积负荷： 与要求出水水质相关， 一般情况为：有机物负荷2 !6kgBOD5 （m3d） ； 硝化0. 5 !2kgNH3- N （m3d） ； 反硝化0. 8 ! 5. 0kgNO-3- N （m3d） ； 气水比：BI OFOR CN（1 !3）1

14、1，BI OFOR N （2 ! 3）11； 填料高度：2 ! 4m； 填料粒径：2 ! 8mm； 反冲周期：24 ! 48h； 单池反冲水量： 约占产水量的8 %左右， 或为单池填料体积的3倍左右；反冲时间：20 ! 30m in。3曝气生物滤池的主要优点及缺点3. 1主要优点（1） 占地面积小， 基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池， 可省去二次沉淀池的占地和投资。此外， 由于采用的滤料粒径较小， 比表面积大，生物量高， 再加上反冲洗可有效更新生物膜， 保持生物膜的高活性， 这样就可在短的时间内对污水进行快速净化。曝气生物滤池水力负荷、 容积负荷大大高于传统污水处理工艺， 停留时间短

15、 （每级0. 5 !0. 66h） ， 因此所需生物处理面积和体积都很小， 节约 了占地和投资。（2） 出水水质高。在BI OFOR中， 由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用， 使得出水SS很低， 一般不超过10mgL； 因周期性的反冲洗， 生物膜得以有效更新， 表现为生物膜较薄 （一般为6给水排水V o l . 2 6 N o . l 0 2 0 0 0110Pm左右） ， 活性很高。高活性的生物膜可吸附、 截留一些难降解的物质。采用一级BI OFOR（BI OFOR CN） ， 出水可达到国家二级处理出水标准； 若 采用两级BI OFOR（BI OFOR CN+ BI OFOR N）

16、 ， 出水可达生活杂用水标准； 若采用全套BI OFOR工艺， 则可除磷脱氮。德国某公司为我国某市污水处理厂设计采用两级BI OFOR工艺， 出水可达到生活杂用水标准。处理量为12万m3d， 其设计出水水质见表1。表1德国某公司为我国某市污水处理采用B I O F O R工艺设计出水水质项目SSCODC rBOD5NH3 N数值mgL去除率%数值mgL去除率%数值mgL去除率%数值mgL去除率%原水35048021640初沉出水5883. 416964. 87664. 82732. 5一级BI OFOR出水1475. 95666. 91777. 62122. 2二级BI OFOR出水657. 13046. 4570. 60. 199. 5BI OFOR总去除率 %89. 782. 293. 499. 6系统总去除率 %98. 393. 897. 799. 8（3） 氧的传输效率很高， 曝气量小， 供氧动力消耗低。在B