曝氣生物濾池簡淺析

1、曝氣生物濾池淺析摘要：曝氣生物濾池是一種將生物氧化機(jī)理與深床過濾機(jī)理有機(jī)結(jié)合的新型污水生物處理技術(shù)。本文對曝氣生物濾池的工藝原理、工藝特點(diǎn)、工藝形式進(jìn)行了綜合評(píng)述，對其在城市生活污水處理中去污效能、啟動(dòng)方式、反沖洗形式及理想填料的應(yīng)用與最新研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)介紹，尤其對目前曝氣生物濾池存在的優(yōu)點(diǎn)與不足進(jìn)行了針對性的分析。對曝氣生物濾池的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行深入探討，并進(jìn)一步加強(qiáng)對曝氣生物濾池與其他工藝組合的優(yōu)化研究，將完善曝氣生物濾池的工藝體系，拓寬其使用范圍。因此，曝氣生物濾池將在我國污水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：污水處理、曝氣生物濾池、脫氮除磷、應(yīng)用進(jìn)展水資源是人類賴以生存的基本物質(zhì)之一，

2、已成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。近年來隨著城市建設(shè)和工業(yè)的發(fā)展，城市用水量急劇增加，大量不達(dá)標(biāo)污廢水的排放不僅污染了環(huán)境和水源，更加重了水資源的日益短缺和水質(zhì)的日益惡化，從而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡性循環(huán)。尋求經(jīng)濟(jì)高效的污水處理技術(shù)，對促進(jìn)污水回用的發(fā)展和水環(huán)境的恢復(fù)有著現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)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有占地面積比較大、處理系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行管理難度大、處理效能低下等缺點(diǎn)，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(shè)施離城區(qū)越來越近，有的甚至建在城區(qū)，污水廠土地的使用也受到嚴(yán)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

3、是體積小、出水水質(zhì)好、具有模塊化結(jié)構(gòu)并可自動(dòng)化操作的曝氣生物濾池(biological aerated filter，BAF)就應(yīng)運(yùn)而生了。作為一種新型污水處理技術(shù)，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(jī)理并對其在實(shí)際工程中的應(yīng)用回顧與評(píng)述，將有助于提高人們對該項(xiàng)新技術(shù)的認(rèn)知水平，對曝氣生物濾池在我國污水處理中的應(yīng)用起到積極的促進(jìn)作用。一、曝氣生物濾池的工藝原理及特點(diǎn)曝氣生物濾池是20世紀(jì)80 年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型的污水處理技術(shù)，它是由滴濾池發(fā)展而來并借鑒了快濾池形式，在一個(gè)單元反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成了生物氧化和固液分離的功能。世界上首座曝氣生物濾池于1981年誕生在法國

4、，隨著環(huán)境對出水水質(zhì)要求的提高，該技術(shù)在全世界城市污水處理中獲得了廣泛的推廣應(yīng)用2。目前，在全球已有數(shù)百座大小各異的污水處理廠采用了BAF技術(shù)，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(shè)計(jì)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(yīng)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(jìn)行曝氣，使濾料表面生長著大量生物膜，當(dāng)污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強(qiáng)氧化分解作用以及濾料粒徑較小的特點(diǎn)，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(yīng)器內(nèi)沿水流方向食物鏈的

5、分級(jí)捕食作用，實(shí)現(xiàn)污染物的高效清除，同時(shí)利用反應(yīng)器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷的功能。1.2工藝特點(diǎn)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，仍具有明顯特點(diǎn):(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(dá)1015 g/L) ，易于掛膜且運(yùn)行穩(wěn)定； (2)生物相復(fù)雜，菌群結(jié)構(gòu)合理，反應(yīng)器內(nèi)具有明顯的空間梯度特征， 能耐受較高的有機(jī)和水力沖擊負(fù)荷，不同的污染物可以在同一反應(yīng)器被漸次去除，同步發(fā)揮生物氧化作用、生物吸附絮凝和物理截留作用，出水水質(zhì)好，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(shí)需進(jìn)行曝氣，

6、但粒狀填料層具有較高的氧轉(zhuǎn)移效率，曝氣量低，運(yùn)行能耗較低，硝化和反硝化效率高； (4) BAF濾池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，適合于寒冷地區(qū)進(jìn)行污水處理； (5)高濃度的微生物量增大了BAF的容積負(fù)荷，進(jìn)而降低了池容積和占地面積，使基建費(fèi)用大大降低； (6)濾池運(yùn)行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，無需二沉池，簡化了工藝流程，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使運(yùn)行管理更加方便； ( 7)減少了污水廠異味，無污泥膨脹問題，無需污泥回流。不同類型曝氣生物濾池構(gòu)造特點(diǎn)序號(hào)工藝形式進(jìn)出水方式填料曝氣管位置反沖洗方式1B IOCARBON上進(jìn)下出石英砂濾池中下部氣水聯(lián)合

7、反沖、底部設(shè)反沖洗進(jìn)氣、水裝置2B IOFOR下進(jìn)上出陶粒濾池底部氣水聯(lián)合反沖、氣水同時(shí)進(jìn)入混合室3B IOSTYR下進(jìn)上出聚苯乙烯濾池中下部氣水聯(lián)合反沖、反沖水采用下向流4B IOSMED I下進(jìn)上出合成輕質(zhì)濾料濾池底部脈動(dòng)反沖洗、沖洗時(shí)下部形成空氣室5B IOPUR上進(jìn)下出規(guī)整波紋板濾池底部氣水聯(lián)合反沖、底部設(shè)反沖洗進(jìn)氣、水裝置1.3工藝參數(shù)隨著人們對曝氣生物濾池研究的深入， BAF反應(yīng)器的關(guān)鍵工藝參數(shù)也有了較大的調(diào)整，其工藝參數(shù)大致如下；容積負(fù)荷與要求出水水質(zhì)相關(guān)，一般情況下有機(jī)物負(fù)荷為210 kg BOD5 /m3 d；硝化0. 53 kgNH32N /m3 d；反硝化0187 kg

8、NO32N /m3 d； 水力負(fù)荷616 m3 /m2 h；氣水比(13)1，最大不超過101； 填料粒徑為28 mm；填料高度為24m；單級(jí)反沖周期24 48 h；多級(jí)反沖周期24 48h，硝化反硝化濾池運(yùn)行時(shí)間較長；單池反沖水量約占產(chǎn)水量的8%左右，或?yàn)閱纬靥盍象w積的3倍左右；反沖時(shí)間2030 min，反沖洗水強(qiáng)度1535 L /m2 s，氣強(qiáng)度1545 L /m2 s。二、曝氣生物濾池的效能2.1污染物的去除曝氣生物濾池工藝上的獨(dú)特性及明顯的空間梯度特征決定了其對污染物去除的高效性。2.1.1有機(jī)物和懸浮物的去除曝氣生物濾池內(nèi)填料的物理吸附和過濾截留作用以及生物膜的生物氧化作用決定了池內(nèi)

9、SS和有機(jī)物的高效去除，國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究及應(yīng)用也充分證明了上述觀點(diǎn)。PastorelliG.等3對中試規(guī)模的淹沒式生物濾池連續(xù)進(jìn)行18 個(gè)月的試驗(yàn)研究表明BOD5和SS去除率均大于95%。Gilbert Desbos等4在研究SS和COD的去除率同濾速之間的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)荷的增大并不是因?yàn)檫M(jìn)水中更多的SS，而是由于更高的流量和低停留時(shí)間時(shí)，去除效率是相當(dāng)穩(wěn)定的，總的SS去除率在80% 90%之間，而COD去除率在70% 80%之間波動(dòng)。國內(nèi)，齊兵強(qiáng)等5采用B IOFOR工藝，以生活污水為處理對象， COD、BOD5、SS出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。大連市馬欄河污水處理廠采用B

10、IOFOR型BAF，在處理量為12萬m3 /d， COD負(fù)荷最大6 kg COD /m3 d的情況下，出水COD小于75 mg/L。以上國內(nèi)外研究與應(yīng)用結(jié)果表明，曝氣生物濾池對有機(jī)物和懸浮物的處理機(jī)能成熟，處理量大，去除效果顯著，在污水碳有機(jī)物去除應(yīng)用中潛力巨大。2.1.2氨氮的去除氨氮是污水處理中最主要的目標(biāo)去除物之一。曝氣生物濾池將較短的水力停留時(shí)間與長的污泥齡有機(jī)統(tǒng)一起來，有利于硝化細(xì)菌這類世代期較長的細(xì)菌生長，對氨氮具有較高的去除效率，因此，被廣泛應(yīng)用于污水中氨氮的去除。硝化作用，有關(guān)BAF硝化性能的研究已得到越來越多研究者的重視，通過優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)BAF的硝化效率已得到了明顯的提高。J

11、1Cromphout6利用上向流曝氣生物濾池處理含氨的富營養(yǎng)化水時(shí)，在氣水比11，濾速5118 m /h，溫度10 以上條件下，硝化效率可達(dá)100%。英國水研究中心Dillon等7對BAF的硝化能力研究結(jié)果表明當(dāng)?shù)莘e負(fù)荷為0163 kg/m3 d 時(shí)， NH+2N 去除率可達(dá)90%。R1Pujol等8通過對法國巴黎Achresh處理廠的上向流曝氣生物濾池兩年的研究認(rèn)為，在濾速46m /h， 68 m /h， 810 m /h運(yùn)行條件下，當(dāng)NH32N的容積負(fù)荷為115 kg NH32N /m3 d時(shí)，曝氣生物濾池氨氮去除率始終保持在80% 100% ，濾速的提高不僅不是影響反應(yīng)器硝化速度的限制

12、因素，反而會(huì)對硝化有積極的促進(jìn)作用。F1Fdz2Polanco9等對淹沒式曝氣生物濾池硝化過程中異養(yǎng)菌和硝化菌的空間分布情況進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)CODNH+42N為41，進(jìn)水COD低于200 mg/L 時(shí)不影響硝化效能；當(dāng)進(jìn)水COD高于200 mg/L 時(shí)，硝化效能將無法達(dá)到100%；盡管BAF的氨氮去除效能在實(shí)踐中得到了檢驗(yàn)，但有關(guān)進(jìn)水負(fù)荷，有機(jī)物濃度以及硝化細(xì)菌分布特征還需進(jìn)一步探討。目前的研究表明，曝氣生物濾池的硝化性能與有機(jī)物濃度、溫度、停留時(shí)間等因素有密切的關(guān)系，因此硝化性能的研究有待進(jìn)一步的深入。反硝化作用，由于曝氣生物濾池中存在厭氧和兼性微生物，使得反硝化得以進(jìn)行。Pujol8研究

13、認(rèn)為，反硝化最好采用外加碳源的辦法，在最佳濾速為10 15m/h 時(shí)，脫氮能力可達(dá)到100%。Pujol等10還比較了前置反硝化和后置反硝化的優(yōu)劣，認(rèn)為反硝化過程應(yīng)采用上向流的進(jìn)水方式進(jìn)行。Chen等11研究生物過濾反應(yīng)器與活性污泥反應(yīng)器以及流化床的反硝化特性時(shí)，發(fā)現(xiàn)在不同水力條件下，反應(yīng)器內(nèi)微生物種群會(huì)發(fā)生一定的變化，但優(yōu)勢種群桿菌屬基本穩(wěn)定。另外，曝氣生物濾池獨(dú)特的空間梯度分布特征及運(yùn)行特點(diǎn)使其具備了一定的短程硝化反硝化能力，曝氣生物濾池采用粒狀顆粒作為過濾和生物氧化的介質(zhì)和載體，在整體上和每一單元填料表面所附著生物膜中都存在著基質(zhì)和溶解氧的濃度梯度分布，這為各種不同生態(tài)類型的微生物在生物

14、膜內(nèi)不同部位占據(jù)優(yōu)勢生態(tài)位提供了條件。Puzava等12在曝氣生物濾池一體化硝化反硝化方面取得了一定進(jìn)展，他們通過調(diào)整曝氣量將反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度控制在0.153 mg/L，從而控制溶解氧不擴(kuò)散到生物膜內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化。中試結(jié)果表明，通過實(shí)時(shí)曝氣，即使將曝氣量降低50% ，也可達(dá)到同樣的處理效果。顯然，曝氣生物濾池的硝化，反硝化能力已經(jīng)得到了很好的實(shí)踐驗(yàn)證，對去除污水中氨氮的技術(shù)發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。2.1.3磷的去除單獨(dú)利用BAF的生物作用除磷是很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的，通常情況下需采取化學(xué)方法除磷。Gon2calves等13進(jìn)行曝氣生物濾池同步脫氮除磷的研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水方式對磷去除效果

15、影響不大。德國科隆污水處理廠采用曝氣生物濾池進(jìn)行的同步硝化除磷實(shí)驗(yàn)表明，曝氣生物濾池除磷率可達(dá)70% ，總磷可降至015 mg/L。Aesªy等14發(fā)現(xiàn)，利用曝氣生物濾池反硝化脫氮時(shí)，如利用水解污泥或水解固體廢物做外加碳源，可同時(shí)去除比微生物生長需要量高3倍的磷。Pak等15研究了利用2級(jí)生物濾池在交替好氧、厭氧條件下運(yùn)行對污水中氮磷的去除情況，發(fā)現(xiàn)影響除磷的因素為COD /TP值和水力停留時(shí)間，好氧過程中產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽對磷的釋放有一定影響。Pedro A. Castillo等16在研究序批式曝氣生物濾池生物除磷時(shí)，在保持原水中CODNP為2051，進(jìn)水COD < 15

16、 g/m2 d 情況下，磷的去除率為72%。而T. Clark等17在BAF中用化學(xué)沉淀法除磷的研究結(jié)果表明， BAF化學(xué)加藥除磷比生物除磷效率要高，同時(shí)BOD5、COD的去除效果未受影響。從目前研究可知，單純采用曝氣生物濾池除磷效果較差，如何在濾池中創(chuàng)造良好的厭氧2好氧環(huán)境有待進(jìn)一步探討。2.2填料的研制與應(yīng)用填料的開發(fā)是曝氣生物濾池工藝發(fā)展的核心問題，適合的填料對曝氣生物濾池效能的發(fā)揮有著直接的影響，同時(shí)也將影響到曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)行成本和正常操作。首先，填料材質(zhì)本身的物理吸附特性、化學(xué)穩(wěn)定性、有無毒害、孔隙率等對濾池處理效能有一定影響。目前， 曝氣生物濾池多采用顆粒狀填料，如陶粒

17、、沸石、焦炭、石英砂、活性炭和膨脹硅鋁酸鹽等。有機(jī)高分子填料聚氯乙烯、聚苯乙烯小球、合成纖維和波紋板等上浮式填料近來也得到了一定的應(yīng)用。Lei Yang等19對曝氣生物濾池中水流模式與濾料特性進(jìn)行對比研究時(shí)認(rèn)為，濾料特性對濾池性能的決定作用遠(yuǎn)大于水流模式。具體參見更多相關(guān)技術(shù)文檔。Yongwoo Hwang等20通過對比聚苯乙烯漂浮顆粒和聚亞安酯泡沫管2種填料的異養(yǎng)反硝化性能，表明聚苯乙烯顆粒更為理想。Mann等21研究結(jié)果表明:上浮式填料比沉沒式填料對SS、COD的去除率高，在高濾速下更耐有機(jī)負(fù)荷和水力負(fù)荷沖擊。以上說明輕質(zhì)填料取代高密度填料是曝氣生物濾池污水處理技術(shù)發(fā)展的趨勢。其次，生物填

18、料的粒徑大小也嚴(yán)重影響著曝氣生物濾池的處理效能。Rebecca Moore等22對不同粒徑濾料(115315 mm和215415 mm)對曝氣生物濾池的效果的影響進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)濾料粒徑小的曝氣生物濾池脫氮效果好，但小粒徑不適應(yīng)高的水力負(fù)荷，會(huì)使濾池工作周期變短。而粒徑較大的填料雖然改善了濾池操作條件，減少了反沖洗的次數(shù)，但不利于脫氮和磷的去除。Rebecca Moore等22研究濾料粒徑對濾池性能影響時(shí)還發(fā)現(xiàn)壓降和SS的去除曲線表明小粒徑濾床性能差。因此，在濾料粒徑的選擇上應(yīng)綜合考慮各種因素。目前，曝氣生物濾池普遍采用的濾料粒徑為38 mm，濾層厚度為24 m。鑒于我國目前還沒有像歐美國

19、家一樣對曝氣生物濾池用填料制定較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，因此，制定適于我國曝氣生物濾池的填料標(biāo)準(zhǔn)是十分重要的。2.3啟動(dòng)方式合適的啟動(dòng)方式對曝氣生物濾池效能發(fā)揮作用明顯，也是保證濾池快速啟動(dòng)的決定性因素。同其他的生物膜反應(yīng)器啟動(dòng)方式一樣，曝氣生物濾池的啟動(dòng)也需同步進(jìn)行微生物在反應(yīng)器內(nèi)的富集和在填料表面的附著增殖過程，即填料表面穩(wěn)態(tài)生長的生物膜形成過程，也稱“掛膜”23 。國外采用的“掛膜”方式有3種: 間歇培養(yǎng)并逐步增加濾速； 在設(shè)計(jì)濾速下或逐漸增加濾速進(jìn)行連續(xù)流培養(yǎng)； 投加活性污泥接種，進(jìn)行間歇或穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。3 種啟動(dòng)方式中生物膜的生長速率、分布以及污染物的去除率雖各不相同，但達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間卻大致相

20、同。通常情況下也可將生物濾池掛膜方式分為自然掛膜和接種掛膜2種基本類型。A. T.Mann等24根據(jù)自己的試驗(yàn)結(jié)果建議采用設(shè)計(jì)濾速下運(yùn)行連續(xù)培養(yǎng)以期得到更加穩(wěn)定的生物量。國內(nèi)很多生物膜裝置也采用了自然掛膜法，取得了很好的掛膜效果，而且運(yùn)行穩(wěn)定。接種掛膜法則是采用活性污泥接種，通氣悶曝一段時(shí)間后排出上清液，再加入待處理污水繼續(xù)悶曝一段時(shí)間，然后連續(xù)進(jìn)水、進(jìn)氣直至穩(wěn)態(tài)運(yùn)行為止，這種方法具有掛膜迅速的特點(diǎn)。2.4反沖洗濾池反沖洗也是保證濾池效能的關(guān)鍵步驟。反沖洗的質(zhì)量不但決定處理出水水質(zhì)，同時(shí)還對運(yùn)行費(fèi)用有很大的影響。在運(yùn)行過程中，生物濾池隨著處理的進(jìn)行，濾層中的空隙將逐漸被新生長的生物膜和懸浮物堵

21、塞，濾床的空隙率逐漸下降，濾層水頭損失增加，當(dāng)懸浮物達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)穿透濾床，導(dǎo)致出水水質(zhì)下降，這時(shí)濾層需要通過反沖洗來去除多余的懸浮物并更新生物膜，從而恢復(fù)其納污能力，保證濾池的正常運(yùn)行。合理的配水、配氣系統(tǒng)將是保證有效沖洗并保證反沖洗強(qiáng)度不會(huì)影響生物膜正常生物活性的關(guān)鍵。由于曝氣生物濾池運(yùn)行方式多種多樣，濾料種類各有不同，因此反沖洗技術(shù)的研究受到廣泛重視。傳統(tǒng)生物濾池的反沖洗方式有高速水流反沖洗，單獨(dú)水沖加表面助沖，氣水反沖洗等，而氣洗和水洗相結(jié)合可以減小反沖洗用水量，還可以取得比單純水洗更好的反沖洗效果23 ，因此，氣水聯(lián)合反沖洗以其高效節(jié)能的特點(diǎn)被普遍應(yīng)用于曝氣生物濾池工藝中。劉榮光等

22、25通過對單水、單氣和氣水同時(shí)反沖效果的對比，指出單水反沖過程僅利用了水流剪切力、濾料顆粒間的碰撞摩擦力，而在單氣反沖過程中，在濾層內(nèi)部主要是氣流剪切力，濾床表層剪切力和碰撞摩擦力，只有在氣水同時(shí)反沖時(shí)，污泥脫落才是水流剪切、摩擦，空氣剪切、摩擦和濾料顆粒間碰撞摩擦綜合作用的結(jié)果，因而效率最高。David Hall等26通過頻譜分析氣/水反沖時(shí)的壓力變化，發(fā)現(xiàn)氣/水反沖是效果最好的反沖機(jī)制。綜上研究，氣水聯(lián)合反沖洗是降低能耗，加強(qiáng)反沖洗效果，延長運(yùn)行周期的最佳選擇。三、應(yīng)用進(jìn)展實(shí)例通常情況下，單個(gè)曝氣生物濾池即可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能， 為了強(qiáng)化曝氣生物濾池的處理效果，拓寬處理領(lǐng)域

23、，研究人員通過對其濾料的選用、布水通水方式、濾速、負(fù)荷及濾料反沖洗等方面的改進(jìn)，按照污水處理要求不同，通過多級(jí)串聯(lián)或與其他工藝組合的形式將BAF單元應(yīng)用在除C /硝化工藝、除C /硝化/反硝化工藝以及其他廢水處理領(lǐng)域中，并取得了一定的效果。3.1Davyhulme污水處理廠采用BAF工藝應(yīng)用實(shí)例 27英國曼徹斯特Davyhulme污水處理廠(WWTW)是英國西北地區(qū)最大的污水處理廠。服務(wù)居民人口70萬，再加上工業(yè)人口，其當(dāng)量人口可達(dá)135萬，進(jìn)水量達(dá)36×104 m3 /d。自19世紀(jì)90年代以來，污水一直就地處理， 1911年當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)了活性污泥工藝，包括格柵、沉砂池、沉淀池和兩套并

24、聯(lián)運(yùn)行的活性污泥系統(tǒng)，而無硝化功能。為滿足更嚴(yán)格的出水標(biāo)準(zhǔn)， 1998 年該廠設(shè)計(jì)了36座上流式Biostyr生物濾池設(shè)備，處理活性污泥系統(tǒng)的出水，使其排入曼徹斯特運(yùn)河前進(jìn)行脫氮處理。Davyhulme污水處理廠運(yùn)行期間95%以上采樣點(diǎn)TSS <30 mg/L，BOD5 < 20 mg/L， NH+42N < 5 mg/L， 硝化率可達(dá)90%以上。3.2 Colombes污水處理廠采用BAF工藝應(yīng)用實(shí)例 28、 29賽納中心(Seine Center)哥倫布污水處理廠(Co2lombes)位于巴黎密集的建筑群邊緣，緊靠居民區(qū)，且該場地面積僅為4 hm2，為了達(dá)標(biāo)排放、盡可能減

25、少惡臭以及充分利用有限的土地，設(shè)計(jì)者將BAF單元應(yīng)用在生物處理階段來完成除C/硝化/反硝化。該污水處理廠進(jìn)水經(jīng)預(yù)處理和物化處理后，第一步進(jìn)入由1組24座Biofor生物濾池組成的除碳單元，這些生物濾池分布在中心廊道的兩側(cè)。每座濾池面積為104m2，上向流運(yùn)行，池內(nèi)敷設(shè)了2.9 m厚的粒狀膨脹黏土。日常的反沖洗可以去除截留固體和脫落的剩余污泥。脫碳后出水進(jìn)入由29 座Biostyr生物濾池組成的硝化單元，這些生物濾池單池有效容積330m3 ，填充懸浮載體2聚苯乙烯圓珠，以上向流方式運(yùn)行，填料由過濾器頂板安裝有濾帽的支撐板截留在濾池內(nèi)。每日進(jìn)行正常的反沖洗，以沖掉污泥和恢復(fù)濾池的正常過濾性能。出水

26、最后進(jìn)入由以甲醇為反硝化的碳源的12座B iofor濾池組成進(jìn)行反硝化作用。由于污水處理廠接受2條不同水質(zhì)下水道的污水，因此它可根據(jù)季節(jié)和水量的不同，靈活地將各構(gòu)筑物予以優(yōu)化組合，以滿足旱季和雨季不同時(shí)期水力負(fù)荷的變化。旱季運(yùn)行情況:在處理流量為2.8 m3 / s，除碳單元應(yīng)用負(fù)荷為1.9 kg COD /m3·d 和9.3 kg SS/m3·d，硝化單元應(yīng)用負(fù)荷為1.25 kg BOD /m3·d和1.05 kg TKN /m3·d的運(yùn)行條件下，廢水經(jīng)除C /硝化/反硝化工藝處理后，各種污染物的去除率分別為: SS 98% ，BOD5 97% ， T

27、KN 92% ， TP 76%。雨季運(yùn)行情況:處理流量由2.8 m3 / s過渡為8.5m3 / s，過度時(shí)間僅為0.5 h，連續(xù)運(yùn)行8 h。除碳單元流量升高50%，硝化單元流量升高100%。試驗(yàn)期間流量恒定為255 000 m3 /h，即流量大約為設(shè)計(jì)流量的3倍。對于整個(gè)系統(tǒng)而言，8 h內(nèi)碳有機(jī)污染物去除量與24 h內(nèi)去除量幾乎相等，出水水質(zhì)無明顯變化。由此可見BAF可承受雨季時(shí)高負(fù)荷的沖擊。3.3美國莫內(nèi)森焦化廢水處理廠應(yīng)用BAF處理工業(yè)廢水實(shí)例 301996年投入運(yùn)行的美國賓西法尼亞州的莫內(nèi)森焦化廢水處理廠，采用6座寬2.9 m，長6.5 m的曝氣生物濾池處理含硫氰化物、氨及酚類化合物的

28、廢水，平均流量為654 m3/d。該廠曾采用活性碳做濾料，但費(fèi)用昂貴，且出水水質(zhì)不能達(dá)到排放要求，后采用Colox BAF在濾速為1.5 m /h 的運(yùn)行條件下，硫氰化物、氨及酚類化合物去除率分別達(dá)到了99%、78%和99.9%。此外，臺(tái)灣高雄處理塑料工業(yè)廢水時(shí)31 ，采用臭氧氧化和曝氣生物濾池組合的方式，可將二級(jí)出水的COD 值由150 180 mg/L 降至100 mg/L 以下，達(dá)到當(dāng)?shù)嘏欧艠?biāo)準(zhǔn)。韓國采用兩極BAF處理電子工業(yè)廢水，在處理量為16000 m3 /d ，好氧和厭氧濾池的水力停留時(shí)間分別為1.36 h和0.84 h條件下，BAF硝化效率達(dá)95% ， TN去除率大于90%。以上

29、應(yīng)用實(shí)例充分說明BAF工藝日趨成熟，不僅適宜于城市廢水的處理，也適合于各類工業(yè)廢水的處理。四、存在的問題及應(yīng)用研究前景作為一種高效、低成本的污水處理新技術(shù)，曝氣生物濾池在我國的應(yīng)用還剛剛起步，隨著社會(huì)的發(fā)展和水資源的緊缺，對污水處理后的水質(zhì)要求必將日益提高，更高的污水排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和污水回用水源標(biāo)準(zhǔn)也將會(huì)逐步出臺(tái)，這為曝氣生物濾池技術(shù)在已有的污水處理廠作深度處理，或在新建的污水處理廠中應(yīng)用創(chuàng)造了條件。如何通過對曝氣生物濾池運(yùn)行特征、處理效能等方面的深入研究以及對曝氣生物濾池與其他工藝組合的優(yōu)化研究，將拓寬曝氣生物濾池的應(yīng)用范圍，對曝氣生物濾池在我國污水處理中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用有積極的促進(jìn)作用。(1

30、)曝氣生物濾池工藝的系統(tǒng)性研究還不是很深入，盡管曝氣生物濾池的工藝不斷進(jìn)步，但其處理效能也只是各有所長，有關(guān)曝氣生物濾池運(yùn)行方式對處理效能影響的認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一，究竟是上向流曝氣生物濾池對氨氮和懸浮物的去除好于下向流，還是下向流好于上向流還存在爭論，如何將各種工藝形式相互融合，從而發(fā)揮其最大去污效能有待進(jìn)一步研究。(2)通常情況下，為了延長濾池的運(yùn)行周期，減少反沖洗頻率以降低能耗，曝氣生物濾池處理污水時(shí)需對進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理。因此，高性能、低價(jià)位、截污能力強(qiáng)的填料將在其推廣應(yīng)用中起到重要作用，研究填料對污染物去除的影響，尋求改善填料性能的工藝和方法，制定適于我國國情曝氣生物濾池的填料標(biāo)準(zhǔn)將是下一步研究

31、重點(diǎn)。此問題解決不好，會(huì)制約曝氣生物濾池除污性能的發(fā)揮。(3)曝氣生物濾池生物法除磷效果較差，從目前的BAF運(yùn)行工藝看，完全用生物除磷是很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的，同時(shí)脫氮除磷會(huì)使系統(tǒng)變得更為復(fù)雜。這是因?yàn)?2脫氮和除磷本身是一對矛盾，如DO太低除磷率會(huì)下降，硝化反應(yīng)受到抑制;如DO太高，則由于回流厭氧區(qū)DO增加，反硝化受到抑制。如何深入研究其除磷機(jī)理，從而創(chuàng)造良好的厭氧好氧環(huán)境將有待進(jìn)一步探索。(4)目前，曝氣生物濾池生物空間梯度特征以及底物去除動(dòng)力學(xué)規(guī)律還很不完善，尤其是有關(guān)曝氣生物濾池生物膜的生長，生物膜的組成，生物膜的活性，微生物生態(tài)學(xué)特征等方面需進(jìn)行針對性研究。(5)由于曝氣生物濾池工藝本身

32、固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在直接處理污廢水時(shí)需采用物化法或化學(xué)氧化法進(jìn)行預(yù)處理，操作復(fù)雜、成本高。能否在同一復(fù)合床式曝氣生物濾池內(nèi)完成多種污染物的高效去除將是下一步研究應(yīng)用的重點(diǎn)。另外，如何將曝氣生物濾池與合適的預(yù)處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合或者采用多級(jí)曝氣生物濾池聯(lián)合的形式，從而進(jìn)一步發(fā)揮曝氣生物濾池本身高效去污能力，將在城市廢水的深度處理回用方面發(fā)揮作用。參考文獻(xiàn)1W. McCoy. Biological aerated filters: A new alternative.Wat. Environ. Tech. , 1997, 9 (2) : 39422P. Pujol, M. Hamon, X. Kande

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