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LR ENVIRONMENT

  1 曝气生物滤池特点

  曝气生物滤池是在生物反应器内装填高比表面积的颗粒滤料,以提供微生物膜生长的载体,并根据污水的不同流向分为下向流或上向流,污水由上向下或由下向上流过滤料层,在滤料层下部鼓风曝气,空气与污水逆向或同向接触,使污水中的有机物和填料表面生物膜通过生化反应得到去除,滤料同时起到物理过滤作用。曝气生物滤池最大的特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体,节省了后续二次沉淀池和污泥回流,在保证处理效果的前提下使处理工艺简化,曝气生物滤池具有容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、占地面积小、处理出水水质好等特点,又由于曝气生物滤池没有污泥膨胀问题,微生物不会流失,能保持较高的生物浓度,因此日常管理简单。

中山曝气生物滤池脱氮除磷及城镇污水深度处理中的应用


  2 硝化和反硝化工艺流程

  2.1 除碳及硝化

  对于去除氨氮,可采用两段曝气生物滤池,两段法可在2座滤池中驯化不同功能的优势菌种,各负其责,提高生化处理效率。第一段生物滤池以去除污水中碳化有机物为主,在该滤池中,优势生长的微生物为异氧菌,沿滤池高度方向从进水端到出水端有机物浓度梯度处于递减,其降解速率也呈递减趋势,由于有机物降解速度较快,此时自氧微生物处于抑制状态。第二段生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化,在该段生物滤池中,由于进水中有机物浓度较低,异养微生物较少,而优势生长的微生物为自养性硝化菌,将污水中的氨硝化成硝酸盐或亚硝酸盐。在滤池硝化时,氨氮的去除一定程度上取决于有机负荷,当BOD5有机负荷高于30kg/m3d时,氨氮明显受到抑制,采用曝气生物滤池同步除碳和硝化时,必须降低有机负荷。因此在采用曝气生物滤池工艺去除有机物时,首先必须根据同类污水处理出水的数据选择适当的容积负荷,并在设计时留有一定的余量,同时除碳和硝化时,必须降低有机负荷,最好控制在2kg/m3d以下。Boller等人根据中试研究提出硝化生物滤池,滤料适宜的表面负荷为04gNH3-N/m2d。

  3 PASF工艺特点

  PASF工艺与常规生物脱氮除磷工艺相比,其硝化、反硝化和好氧吸磷都处于较理想的反应条件下,显示出非常稳定的硝化和脱氮除磷效果。其主要特点为:

  (1)采用双系统(积磷菌、反硝化菌共存于一个活性污泥系统,硝化菌为生物滤池系统)可分别控制自养硝化菌和异养菌(积磷菌和反硝化菌)的泥龄,解决了自养菌和异养菌的不同泥龄之争,有利于发挥反硝化脱氮除磷与硝化的各自优势。

  (2)异养型兼性菌在理想的厌氧、缺氧、好氧交替的环境下进行反硝化和除磷,自养型专性好氧硝化菌可始终在曝气环境中进行好氧硝化,同时克服传统活性污泥丝状菌膨胀等弊端,有利于污水处理厂的运行和管理。

  (3)厌氧段活性污泥快速吸附或降解并用于厌氧释磷,在缺氧状况下,聚磷菌可快速反硝化脱氮,污泥泥龄短,去除单位质量磷耗用的BOD5少,提高了易降解有机物的利用率,改善了脱氮除磷效果,同时硝化系统CODCr浓度较低,有利于提高硝化作用。

  (4)充分利用活性污泥法和曝气生物滤池各自的优点,具有较高的处理效率,达到低能耗、高处理效果的目的,同时能减少占地面积,有效节约工程造价。5 结语

  曝气生物滤池是一种新型污水生物处理技术,与普通活性污泥法相比,具有有机负荷高、占地面积小、投资少、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等特点,采用曝气生物滤池处理工艺与常规处理工艺相结合,对有机物、SS、氮及磷的去除具有良好的效果。

  城镇污水深度处理——生物膜法污水处理工艺(曝气生物滤池),着重介绍该工艺原理、特点、工艺流程和存在问题。

  关键词:城镇污水深度处理,生物膜法,曝气生物滤池BAF

  城镇污水处理厂一般采用二级生化处理工艺,处理后废水直接排放。若对该部分废水进行深度处理,可实现中水回用,节约水资源,保护环境。对城镇污水进行深度处理的目的,是进一步去除二级处理后水中的COD,悬浮物(SS)、溶解性有机物(BOD5)、氮等污染物质。经过二级生化处理的出水含有大量的活性污泥碎片,是二级出水水质指标COD、BOD5和SS的主要成份。城镇污水厂二级处理在温度较低时出水中NH3-N含量较高,选择三级处理工艺应考虑COD、BOD5、SS的进一步去除,同时,还应重点考虑NH3-N的去除效果。流动床生物氧化硝化法适用于高质量的再生水处理,但载体易流失;活性炭吸附法适用于高质量的再生水处理,但活性碳需定期更换、再生;而生物接触氧化法比较适于城镇二级处理出水水质,同时适合大中规模的处理水量。

  在接触氧化法脱氮工艺中,曝气生物滤池是比较可行的。曝气生物滤池是通过曝气系统供氧,同时曝气生物滤池采用多孔生物载体,具有较大的比表面积,传质性能好,适合三级处理低浓度下硝化细菌的附着生长,对NH3-N、BOD5、COD有高效的去除作用。曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter,简称BAF)是20世纪80年代末在欧美发展来的一种新型的污水处理技术,它是由滴滤池发展而来并借鉴了快滤池形式,在一个反应器内同时完成了生物氧化和固液分离的功能,不需设置二沉池。世界上首座曝气生物滤池于1981年诞生于法国。随着环境对出水水质要求的提高,该技术在全世界城市污水处理中获得了广泛的推广应用,目前,在全球已有数百座大小各异的污水处理厂采用了BAF技术,并取得了良好的处理效果。

  一、工艺原理

  曝气生物滤池是借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路,将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中,以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体,在滤池内部进行曝气,使滤料表面生长着大量生物膜,当污水流经时,利用滤料表面上所附生物膜中高浓度的活性微生物的强氧化分解作用和滤料粒径较小的特点,充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留作用以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用,实现污染物的高效清除,同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在,实现脱氮除磷的功能。

  曝气生物滤池的功能及原理:

  ①进行生化反应,生物降解BOD,COD

  有机污染物+O2=CO2+H2O+能量

  ②进行硝化反应,去除水中氨氮

  NH4+1.5O2=NO2+H2O

  NO2+0.5O2=NO3

  ③进行反硝化反应,去除水中硝态氮

  2NO3-+2H+=N2+H2O+5/2O2

  ④去除水中悬浮物

  曝气生物滤池的最大特点是使用了滤料,在其表面生长有生物膜。通过对滤料表面的电镜照片观察,在滤池中存在种群丰富,结构完整,功能稳定的生态系统。污水自下向上流过滤料,池底则提供曝气,使废水中的有机物得到吸附、截留与生物分解,定期地利用处理后出水进行反冲洗,排除增殖的活性污泥。由于曝气生物滤池独特的设计和全新运行方式,在同一个池中既有好氧区、又有缺氧区,可以在COD得到降解的同时对污水中的NH3-N实现硝化和反硝化。

  对于难生物降解的废水,曝气生物滤池的微生物黏附在颗粒填料表面,可接种和驯化特殊菌种,提高难降解废水的处理效果。另外,由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的表面,微生物不会流失,即使长时间不运转也能保持其菌种。这样,使其运行管理非常简单。曝气生物滤池的粒状填料对微生物有富集作用,即使在处理低浓度废水时,填料表面微生物浓度也很高,所以曝气生物滤池处理低浓度废水时仍能具有较高的去除率,而且挂膜时间短,使系统能够很快进入正常运行状态。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  二、工艺特点

  ①BAF水力负荷高、容积负荷大、水力停留时间短、出水水质好。

  ②BAF占地面积小,基建投资省。BAF反应时间短,具有同步去除COD及SS的功能,可不设二沉淀池。

  ③菌群结构合理。传统的活性污泥法微生物的分布相对均匀,而在BAF中沿污水流程能形成不同的优势生物菌种,可使有机物降解、硝化/反硝化能在同一个池子中发生,简化了工艺流程。在距进水端较近的滤层中,污水中的有机物浓度较高,各种异养菌占优势,主要是去除BOD;在距出水端较近的滤层中,污水中的有机物浓度已较低,自养型的硝化菌占优势,可以进行氨氮的硝化反应。

  ④在设置回流或单独设置反硝化段的情况下可以实现较好的脱氮效果。

  ⑤耐冲击能力强。BAF滤池的滤层内保持着高浓度的生物量,对水质、水量及温度变化有较强的适应性,不像活性污泥法那么敏感。

  三、工艺流程

  单个曝气生物滤池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,与其他工艺组合可进行一般城市污水或工业废水的三级处理。

  曝气生物滤池(BAF)工艺具体流程为:污水厂二级出水进入集水井,经泵提升后,进入曝气生物滤池进行好氧处理,同时向曝气生物滤池内投加铝盐,出水经消毒处理后可进行中水回用。

  城镇污水厂二级出水经上述工艺进行深度处理后,可达到中水回用水质要求,可以进行循环再利用,主要用于不与人体直接接触的用水,如便器的冲洗,地面、汽车清洗,绿化浇洒,消防,工业普通用水等,达到节约资本,保护环境的目的。

  四、存在问题

  ①对进水的SS要求较高,SS一般不超过100mg/L,最好控制在60mg/L以下,这就要求强化一级处理,往往需要投加絮凝剂,使得污泥量增加,运行费用提高。

  ②生物除磷效果不好,多采用化学法除磷。

  然曝气生物滤池技术发展较快,但其反应机理与反应动力学的研究尚待深入,有关反应机理的理论体系还有待完善,但随着现代生物检测技术的发展,有关曝气生物滤池处理机理的研究将有望取得突破。随着现代材料科学的发展,利用各种新型材料作为曝气生物滤池滤料,可使曝气生物滤池降解污染物的能力将大大提高,因此,曝气生物滤池在污水处理中将发挥更大的作用。