淺議新型污水處理工藝曝氣生物濾池

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 摘要:介紹一種新型生物膜法污水處理工藝——曝氣生物濾池 ,著重該工藝原理、特點(diǎn)、形式、工藝組合流程和存在問題。
    關(guān)鍵詞:污水處理 生物膜法 曝氣生物濾池 BAF
    在污水生物處理工藝的發(fā)展和應(yīng)用中,活性污泥法和生物膜法一直占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著新型濾料的開發(fā)和配套技術(shù)的不斷完善,與活性污泥法平行發(fā)展起來的生物膜工藝技術(shù)得以快速發(fā)展,并研究開發(fā)出各式各樣的生物膜工藝技術(shù),其中曝氣生物濾池應(yīng)用范圍最廣,最具發(fā)展前景。
    曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter,簡(jiǎn)稱BAF)是20世紀(jì)80年代末在歐美發(fā)展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)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成了生物氧化和固液分離的功能,不需設(shè)置二沉池。世界上首座曝氣生物濾池于1981年誕生于法國。隨著環(huán)境對(duì)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,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。
    一、工藝原理
    曝氣生物濾池是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),利用濾料表面上所附生物膜中高濃度的活性微生物的強(qiáng)氧化分解作用和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作用以及反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級(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。
    二、工藝特點(diǎn)
    ①BAF水力負(fù)荷高、容積負(fù)荷大、水力停留時(shí)間短、出水水質(zhì)好。
    ②BAF占地面積小,基建投資省。BAF反應(yīng)時(shí)間短,具有同步去除COD及SS的功能,可不設(shè)二沉淀池。
    ③菌群結(jié)構(gòu)合理。傳統(tǒng)的活性污泥法微生物的分布相對(duì)均勻,而在BAF中沿污水流程能形成不同的優(yōu)勢(shì)生物菌種,可使有機(jī)物降解、硝化/反硝化能在同一個(gè)池子中發(fā)生,簡(jiǎn)化了工藝流程。在距進(jìn)水端較近的濾層中,污水中的有機(jī)物濃度較高,各種異養(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì),主要是去除BOD;在距出水端較近的濾層中,污水中的有機(jī)物濃度已較低,自養(yǎng)型的硝化菌占優(yōu)勢(shì),可以進(jìn)行氨氮的硝化反應(yīng)。
    ④在設(shè)置回流或單獨(dú)設(shè)置反硝化段的情況下可以實(shí)現(xiàn)較好的脫氮效果。
    ⑤耐沖擊能力強(qiáng)。BAF濾池的濾層內(nèi)保持著高濃度的生物量,對(duì)水質(zhì)、水量及溫度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性,不像活性污泥法那么敏感。
    三、工藝形式
    近年來曝氣生物濾池發(fā)展迅速,工藝形式不推陳出新,曾先后出現(xiàn)過BIOCARBON、BIOFOR、BIOSTYR、BIOSMEDI、BIOPUR、COLOX、DeepBed形式,其中BIOCARBON、BIOFOR、BIOSTYR、BIMEDI、BIOPUR是現(xiàn)代曝氣生物濾池幾種典型的行工藝,在世界范圍內(nèi)都有應(yīng)用,其構(gòu)造特點(diǎn)見表1。BIOCARBON(圖1)為早期開發(fā)的工藝形式,現(xiàn)在曝氣生物濾池則多采用BIOFOR(圖2)和BIOSTYR(圖3)形式。
    四、組合工藝流程
    單個(gè)曝氣生物濾池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,與其他工藝組合可進(jìn)行一般城市污水或工業(yè)廢水的二級(jí)或三級(jí)處理。表2是采用曝氣生物濾池處理污水的典型流程。
    五、存在問題
    1、對(duì)進(jìn)水的SS要求較高,SS一般不超過100mg/L,最好控制在60 mg/L以下,這就要求強(qiáng)化一級(jí)處理,往往需要投加絮凝劑,使得污泥量增加,運(yùn)行費(fèi)用提高。
    2、生物除磷效果不好,多采用化學(xué)法除磷。
    雖然曝氣生物濾池技術(shù)發(fā)展較快,但其反應(yīng)機(jī)理與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究尚待深入,有關(guān)反應(yīng)機(jī)理的理論體系還有待完善,但隨著現(xiàn)代生物檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,有關(guān)曝氣生物濾池處理機(jī)理的研究將有望取得突破。隨著現(xiàn)代材料科學(xué)的發(fā)展,利用各種新型材料作為曝氣生物濾池濾料,可使曝氣生物濾池降解污染物的能力將大大提高,因此,曝氣生物濾池在污水處理中將發(fā)揮更大的作用。