曝氣生物濾池污水處理工藝與設(shè)計

1、曝氣生物濾池污水處理工藝和設(shè)計曝氣生物濾池污水處理工藝和設(shè)計 摘要：隨著社會的發(fā)展和進步，重視曝氣生物濾池污水處理工藝和設(shè)計對于現(xiàn)實生活中具有重要的意義。本文主要介紹曝氣生物濾池污水處理工藝和設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容。 關(guān)鍵詞 污水；濾池；工藝；處理；設(shè)計；原理；應(yīng)用； 中圖分類號：U664.9+2 文獻標識碼：A 文章編號： 引言 我國是一個水資源缺乏的國家,近年來很多地區(qū)缺水現(xiàn)象漸漸加劇。和此同時,我國污(廢)水排放量逐年增加,以1997年為例,污(廢)水排放總量為416億m3,污水中化學(xué)需氧量(CODCr)排放量1 757萬t,而集中處理率僅為10%左右。大量污水未經(jīng)處理或未經(jīng)有效處理即進行排放,

2、其結(jié)果是一方面污染了環(huán)境特殊是水環(huán)境,另一方面加劇了水資源的短缺?？梢哉f,資金和技術(shù)已成為制約我國污水處理的兩大主要因素。因此,很有必要找到一種基建投資少、運行費用低、占地面積小、管理便利、適合我國國情的污水處理新技術(shù),既能使污水得以有效處理,又能使其適當(dāng)回用。 一、曝氣生物濾池原理及其工藝特點 曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter)簡稱BAF,其基本原理是在一級處理基礎(chǔ)上,以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為處理介質(zhì),充分發(fā)揮生物代謝作用、物理過濾作用、膜及膜和填料的物理吸附作用以及反應(yīng)器內(nèi)食物多級捕食作用,實現(xiàn)污染物在同一單元反應(yīng)器內(nèi)去除。反應(yīng)器內(nèi)存在著不同的好氧

3、、缺氧區(qū)域,可同步實現(xiàn)硝化、反硝化,在去除有機物的同時達到脫氮的目的。在污水的有機物去除、硝化去氨、反硝化脫氮、除磷以及微污染水源的預(yù)處理過程中有著較好的應(yīng)用前景。尤其適用于人口密集、土地資源緊缺的城鎮(zhèn)污水處理,且不需設(shè)置二沉池,使工藝大大簡化,設(shè)備配套少,便于操作管理和駕馭。而且該技術(shù)不僅可用于水體富養(yǎng)分化處理,而且可以廣泛地被用于城市污水、小區(qū)生活污水、生活雜排水和食品加工廢水、釀造和造紙等高濃度廢水的處理。 二、曝氣生物濾池工藝設(shè)計 21曝氣生物濾池工藝基本類型及流程 單個曝氣生物濾池可以完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,和其他工藝組合可以進行一般城市污水或工業(yè)廢水的二級或三級處理。其

4、工藝流程依據(jù)處理水質(zhì)要求可分為3種,即:脫碳曝氣生物濾池(DC)、硝化曝氣生物濾池(N)、反硝化曝氣生物濾池(DN)。曝氣生物濾池處理污水典型工藝組合如表1所示。 22DC曝氣生物濾池的設(shè)計和計算 曝氣生物濾池的設(shè)計和計算主要包括濾料體積、濾池總面積、濾池高度、布水布氣系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)以及污水和濾料的接觸時間等。 2.2.1濾池池體的設(shè)計和計算 濾池池體的設(shè)計和計算主要是確定濾料體積及濾池各部分尺寸。通常采納BOD5有機負荷Nw法,即每立方米濾料每天所能接受并降解BOD5的量,以kg/(m3?d)表示。對于二級污水處理Nw取值2.04.0 kg/(m3?d),當(dāng)對處理出水對氨氮硝化有要求時,N

5、w一般取值2.0 kg/(m3?d),當(dāng)進行三級處理時,Nw一般取值0.120.182 kg/(m3?d)。設(shè)計時先確定濾料體積,然后再計算其他部分尺寸。濾料的總有效體積W可用下式計算: 濾池總面積為:A=W/H,H為濾料層高度,一般為2.54.5 m。單個濾池面積一般限制在a100 m2。因此,濾池座數(shù)為: 濾池總高度為: 其中:配水室高度h1=1.01.2 m,承托層高度h2=0.30.5 m,清水區(qū)高度h3=0.71.0 m,超高h4=0.30.5 m污水流過濾料層高度的空塔停留時間t1(h): 污水流過濾料層高度的實際停留時間t(h) e為孔隙率,對圓形陶粒濾料,一般e=0.5。對于單

6、個濾池池形一般為圓形,對于多個濾池,一般為共壁正方形。 2.2.2配水系統(tǒng)的設(shè)計 曝氣生物濾池的配水系統(tǒng)一般采納小阻力配水系統(tǒng),并依據(jù)反沖洗形式采納濾頭、格柵、平板孔式較多?？蓞㈤喗o水排水設(shè)計手冊中有關(guān)過濾章節(jié)。 2.2.3反沖洗系統(tǒng)的設(shè)計 曝氣生物濾池和一般濾池反沖洗方式大致相同,主要有單一水反沖洗和氣-水聯(lián)合反沖洗。氣-水聯(lián)合反沖洗按水、氣的沖洗先后依次又分為先氣后水和氣水同時沖洗工藝。采納氣-水聯(lián)合反沖洗通常依次為:先單獨用氣反沖洗,再氣-水聯(lián)合反沖洗,最終用清水反沖洗。操作過程由PLC或計算機自動限制。反沖洗周期約為2448 h,反沖洗水速為1525 m/h(Q進水/Q沖洗=15%30

7、%),氣速為2070 m/h,沖洗排水SS為8001 200 mg/L。 2.2.4污泥產(chǎn)量的計算 曝氣生物濾池污泥產(chǎn)量可按(3)式計算: 式中Y污泥產(chǎn)量; SBOD5溶解BOD量; TBOD5總BOD5時; X0進水SS。 2.3N曝氣生物濾池的設(shè)計和計算 2.3.1N池體的設(shè)計和計算 和DC池相像,主要包括濾料體積及濾池各部分尺寸的確定,可按表面負荷和容積負荷法進行設(shè)計。濾料表面負荷qNH3-N是指每平方米濾料每天所能接收并降解的NH3-N是,以g/(m2?d)表示,它和NH3-N濃度、水溫、供氧量和濾池的水力負荷有關(guān)。對于一般城市污水,濾料表面負荷qNH3-N為0.4 g/(m3?d)(

8、出水NH3-N2 mg/L,T=10)。當(dāng)溫度為20時,相宜負荷為0.510 g/(m2?d)濾料總表面積計算公式為: 濾料容積負荷qNH3-N是指每立方米濾料每天所能接收并降解的NH3-N量,以kg/(m3?d)表示。對于沉沒式硝化濾池,其硝化容積負荷一般在0.11.5 kg/(m3?d)?？紤]到硝化時多種影響因素,工程設(shè)計時,一般選取0.40.8 kg/(m3?d)。已知硝化負荷后,濾池所需體積可按下式計算: 2.3.2供氣量的計算和供氣系統(tǒng)的設(shè)計 微生物需氧量包括降解有機物和硝化的需氧量,可用下式估算: 2.3.3硝化濾池堿須要量的計算 一般,硝化1g NH3-N須要消耗7?14 g堿度

9、,故需堿量計算公式為: 堿度= (7?14QCNH3-N)/1 000 對于典型城市污水,進水中的NH3-N濃度一般為2040 mg/L,TKN=5060 mg/L,堿度約300 mg/L(以CaCO3計),假定部分TKN用于細胞合成,則污水中氨氮為50 mg/L(估算),按80%去除率計,硝化堿量約為:507?140?8=285?6 mg/L?？梢?對城市污水處理廠,當(dāng)采納硝化脫氮工藝時,不須要另外補充堿度。 三、曝氣生物濾池的發(fā)展和展望 法國OTV公司近年來開發(fā)了一種名為Biostyr的新型曝氣生物濾池處理技術(shù).Biostyr曝氣生物濾池由其所采納的新型輕質(zhì)懸浮填料biostyrene(主

10、要成分是聚苯乙烯,且比重小于1g/cm3)而得名.目前,Biostyr工藝在歐美國家得到普遍應(yīng)用,而且很多工程集中在污水處理設(shè)施用地驚慌,出水水質(zhì)要求高的地方.Biostyr工藝可以在去除SS和COD的同時,實現(xiàn)硝化、反硝化脫氮功能。 BIOPUR是瑞士VATATECHWABAG Winterthur(原蘇爾壽環(huán)境技術(shù)部)研發(fā)的一種新型曝氣生物濾池,其填料采納規(guī)整水紋板和顆粒載體,并可依據(jù)污水類型和進、出水指標結(jié)合不同的填料類型組合成不同的工藝.BIOPUR工藝可以處理城市污水和工業(yè)廢水,也可用于廢水的深度處理(硝化、脫氮、除磷)。 曝氣生物濾池是一種發(fā)展較快的新型生物處理技術(shù)，具有占地面積小

11、、出水水質(zhì)高、投資省、運行敏捷便利、易于管理、抗沖擊負荷實力強等優(yōu)點，不僅可以用于污水的一級和二級處理，而目還可用于微污染水源水預(yù)處理等。曝氣生物濾池技術(shù)將污水生物處理和深層過濾集于一身,充分體現(xiàn)了現(xiàn)代水處理工藝的特點。 雖然曝氣生物濾池技術(shù)發(fā)展較快,但其反應(yīng)機理和反應(yīng)動力學(xué)的探討尚待深化,有關(guān)反應(yīng)機理的理論體系還有待完善.近年來曝氣生物濾池已經(jīng)成為國內(nèi)外的探討熱點,各種不同形式的曝氣生物濾池不斷推出,很多已經(jīng)得到勝利應(yīng)用,并取得了很好的應(yīng)用效果。隨著現(xiàn)代生物檢測技術(shù)和納米測量技術(shù)的發(fā)展,有關(guān)曝氣生物濾池處理機理的探討將有望取得突破,特殊是在生物膜生長和生物膜活性的探討將成為較新的前沿性課題.

12、而采納適合的預(yù)處理技術(shù)和曝氣生物濾池技術(shù)的整合,將為今后模塊化組合和曝氣生物濾池技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。而在新材料方面,通過改性處理的新型吸附型填料,可以大大強化曝氣生物濾池對某些難降解污染物的去除實力,從而在污水的高級處理和給水處理中發(fā)揮更大的作用。曝氣生物濾池是一種適合我國國情的水處理技術(shù),應(yīng)加大力氣進行深化探討,推動該技術(shù)的國產(chǎn)化并在水處理中推廣應(yīng)用。 結(jié)束語 曝氣生物濾池作為一種新型污水處理技術(shù),在國外已有實際應(yīng)用。運行閱歷表明,采納該工藝可顯著節(jié)約基建投資并削減占地面積,出水水質(zhì)較好,運行費用低,管理便利,特殊是其模塊化結(jié)構(gòu)利于將來的擴建。該工藝可獨立建立,也可和其他污水處理工藝組合應(yīng)用,是一種可替代傳統(tǒng)的污水處理工藝、適合我國國情的污水處理法。 參考文獻 1Clack. et al. Phosphorus Remoel by Chemical Precipitation in aBiological Aerated Filer.Wat Res.,1997,(31)10:2557-2563. 2