劉 源/中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司新疆分院

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淺談曝氣生物濾池在中水處理中的應(yīng)用

劉 源/中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司新疆分院

【摘 要】曝氣生物濾池簡稱BAF，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)，具有容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，所需基建投資少，出水水質(zhì)好，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少的特點(diǎn)。其在污水深度處理、中水處理、微污染源水處理、難降解有機(jī)物處理都有較為廣泛。

【關(guān)鍵詞】曝氣生物濾池；BAF；中水處理

近年來，城市的中水回用工程取得了長足的發(fā)展，曝氣生物濾池在中水處理越來越得到廣泛的發(fā)展應(yīng)用，曝氣生物濾池顯示出了它獨(dú)特的優(yōu)越性和先進(jìn)性。新疆目前在伊寧縣、克拉瑪依市等地都有成功的實(shí)踐。筆者在借鑒以上污水處理廠的基礎(chǔ)上負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)了“阿拉爾市生活污水處理廠及中水利用建設(shè)項(xiàng)目”，該項(xiàng)目中水處理采用曝氣生物濾池處理工藝。筆者在此對曝氣生物濾池在中水處理的應(yīng)用做一個(gè)探討。

曝氣生物濾池（簡稱 BAF）是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上，引入給水凈化過濾機(jī)制而形成的一種新型的污水生物處理工藝。其突出的特點(diǎn)，是將生物氧化和過濾結(jié)合在一起，通過反沖洗再生實(shí)現(xiàn)濾池的周期性運(yùn)行。

BAF的池形類似于給水處理的V型濾池。裝填比重略大于水的“下沉式”濾料；在濾料底層設(shè)置曝氣系統(tǒng)；在濾池底部設(shè)置污水進(jìn)水管、濾池沖洗水管和沖洗空氣管。

BAF 的運(yùn)行方式多采用水、氣同向的上流式。經(jīng)沉淀預(yù)處理后的污水由 BAF 下部進(jìn)入池內(nèi)，通過濾頭均勻布水，同時(shí)通過曝氣頭曝氣，水、氣自下而上穿過濾層，實(shí)現(xiàn)對污水深化處理和物理截留，使最終出水滿足排放或回用要求。

一、曝氣生物濾池工藝原理及特點(diǎn)

BAF的關(guān)鍵是使用一種新型生物陶粒濾料——多孔生物濾料，在其表面生長有生物膜，污水由下而上流進(jìn)濾料，池底則提供曝氣使得廢水中的有機(jī)物得到好氧穩(wěn)定。由于使用了多孔生物濾料，其與常規(guī)活性污泥法和接觸氧化法相比，具有生物過濾，生物吸附和生物氧化三合一體。由于濾料的比表面較大 。因此濾料層具有良好的過濾和生物吸附作用，可省去二沉池。各種污染物首先被過濾和吸附，進(jìn)而被微生物利用，一個(gè)曝氣生物濾池可同時(shí)起到普遍型曝氣池，二沉和砂濾池的作用，進(jìn)而廢水最終得以凈化。

BAF以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征和運(yùn)行特點(diǎn)顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在：

（1）處理構(gòu)筑物容積小，占地面積省

上流式BAF的BOD5容積負(fù)荷是常規(guī)活性污泥法和接觸氧化法6-12倍，所以它的池容積和占地面積較小，大大節(jié)省了占地面積和土建費(fèi)用。

（2）出水水質(zhì)優(yōu)越、運(yùn)行穩(wěn)定，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)

在BOD5容積負(fù)荷6kgBOD5/m3.d 時(shí)，其出水SS和BOD5可保持在10mg/l以下，CODcr可保持在60mg/l以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

BAF 屬于微生物固定生長體系，高濃度的微生物以生物膜的形式固定在濾料上，無污泥膨脹之患，運(yùn)行十分穩(wěn)定,出水水質(zhì)好。

（3）氧利用率高，節(jié)省空氣量和電耗

BAF所采用粒狀濾料對微小氣泡的阻擋和反復(fù)切割作用，從而使得BAF 的氧利用率高達(dá) 30%以上。

（4）處理流程簡單，工程投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用相對較低

由于 BAF 所具有的諸如緊密集成布置方式、無污泥回流系統(tǒng)、氧利率高等特點(diǎn)，使處理流程得以簡化，省占地，工程投資和運(yùn)行費(fèi)較低。

（5）BAF 具有同程反硝化（脫氮）功能

在 BAF 運(yùn)行過程中，存在同程硝化、反硝化作用，這是由于在 BAF 濾池布滿微生物的濾料凹面孔間隙內(nèi)部，存在一定的缺氧環(huán)境，為反硝化細(xì)菌的脫氮提供了條件。

（6）間歇運(yùn)行的適應(yīng)性強(qiáng)

由于大量的微生物生長在粒狀填料粗糙多孔的內(nèi)部和表面，微生物不易流失；如果需要在一段時(shí)間內(nèi)停止運(yùn)行或間歇運(yùn)行，只要使濾料處于水浸沒狀態(tài)，就能保持其微生物的活性，可隨時(shí)恢復(fù)運(yùn)行。

（7）曝氣生物濾池的不足之處

一是鼓風(fēng)機(jī)數(shù)量相對較多，這主要是 BAF 的模塊式設(shè)置、要求一對一供氣所致，但設(shè)備的單機(jī)容量均較小，在經(jīng)濟(jì)上與大型鼓風(fēng)機(jī)集中供氣基本相當(dāng)；二是設(shè)備的總裝機(jī)容量較大。這主要是由于濾池沖洗系統(tǒng)的設(shè)備的容量較大，但這些設(shè)備每日運(yùn)行的時(shí)間很短（濾池一般 24 小時(shí)沖洗一次，每次約 30 分鐘），并不會導(dǎo)致耗電隨裝機(jī)容量成比例增大；三是 BAF對施工的要求較高，需精心施工，確保施工質(zhì)量。但根據(jù)國內(nèi)若干 BAF 污水廠工程實(shí)踐來看，國內(nèi)市政工程專業(yè)施工隊(duì)伍的技術(shù)素質(zhì)，已完全能滿足BAF 污水廠工程的要求。

二、曝氣生物濾池常規(guī)流程

1.兩段曝氣生物濾池法

第一級為DN反硝化生物濾池，污水中的氨氮經(jīng)第二級C/N曝氣生物濾池硝化處理后轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，并通過回流泵回流至DN反硝化濾池，DN濾池中的反硝化菌將回流水的硝酸鹽并利用原污水中的有機(jī)物作為碳源，最終將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)舛鸬矫摰哪康摹?/p>

DN+C/N曝氣生物濾池工藝流程

2.三段曝氣生物濾池組合

三段曝氣生物濾池是在兩段曝氣生物濾池的基礎(chǔ)上增加第三段反硝化濾池。同時(shí)可以在第二段濾池的出水中投加鐵鹽或鋁鹽進(jìn)行化學(xué)除磷，所以第三段也稱為DN或DN-P生物濾池。

三段曝氣生物濾池組合工藝流程

三、合理選用設(shè)計(jì)參數(shù)

1.濾池池體。

濾料層高度2.5～4.5m，承托層高度0.3～0.4m，配水區(qū)高度1.2～1.5m，清水區(qū)高度1.0～1.3m，超高0.3～0.5m。池體高度宜為5～7m。

濾池表面水力負(fù)荷（濾速）：3m3/［m2?h（m/h）］

BOD5負(fù)荷：3.00kgBOD5/m3濾料.d

NH3-N負(fù)荷：0.30kgNH3-N/m3濾料.d

NO3-N負(fù)荷：0.80kgNO3-N/m3濾料.d，

2.濾料。

宜選用生物陶粒濾料或火山巖濾料。選用陶粒濾料，粒徑為4～6mm。

3.承托層。

作用支撐濾料，宜選用機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性好的卵石作承托層，并按一定級配布置。級配一般為：直徑16～32mm，厚度為150mm，直徑8～16mm，厚度為100mm，直徑4～8mm，厚度為100mm。

4.布水系統(tǒng)。

曝氣生物濾池專用長柄濾頭，反沖洗水強(qiáng)度：7 L/m2.s。

5.布?xì)庀到y(tǒng)。

鼓風(fēng)曝氣，反沖洗空氣強(qiáng)度：15L/m2.s。

6.反沖洗系統(tǒng)。

方式：反沖洗過程常采用：“氣洗→氣水同時(shí)反洗→水漂洗”三步。每過程歷時(shí)5～8min。

四、總結(jié)

通過對曝氣生物濾池的原理及特點(diǎn)進(jìn)行分析，在污水廠中水處理中，往往是將污水廠出水水質(zhì)由二級標(biāo)準(zhǔn)或一級B標(biāo)準(zhǔn)提標(biāo)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，在此過程中需要將BOD5、COD、TN、TP、NH3-N等生化性指標(biāo)降低，但傳統(tǒng)的中水處理方式主要采用“澄清+過濾”的方式，此種方式以物理過濾為主，對SS的去除較好，但對BOD5、COD、TN、TP、NH3-N等生化性指標(biāo)則起不到什么作用，而曝氣生物濾池是集生化處理和物理過濾于一體，對中水處理達(dá)標(biāo)率很高，故筆者認(rèn)為曝氣生物濾池在中水處理中具有明顯的優(yōu)勢，且在疆內(nèi)有著成功的案例，故筆者設(shè)計(jì)的“阿拉爾市生活污水處理廠及中水利用建設(shè)項(xiàng)目”，該項(xiàng)目中水處理采用曝氣生物濾池處理工藝。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張文藝.曝氣生物濾池污水處理工藝與設(shè)計(jì)[J].環(huán)境工程,2006,24（1）:9-13.