[摘要]本文简要阐述曝气生物滤池的工艺原理,分析该工艺的特点,对当前国内广泛应用的轻质滤料和重质滤料工艺进行技术比较分析,并结合工程实例探讨该工艺设计要点。
[关键词]上向流 轻质滤料 重质滤料 反硝化 硝化
一、概述
水资源短缺和水体环境污染严重已经成为制约城市可持续发展的重要因素。随着水环境标准及污水厂排放标准的提高、污水资源化及再生利用的需求,污水深度处理已经成为污水处理发展的趋势。
对于城镇污水处理厂,深度处理的目标是进一步提高COD、SS、BOD5的去除率,重点去除NH3-N、TN、TP。近年来,曝气生物滤池在污水深度处理及提标改造中逐渐被采用,本文旨在对曝气生物滤池工艺原理及设计进行相关的阐述。
二、工艺原理
曝气生物滤池经不断演变、发展,从向下流曝气生物滤池逐渐发展为向上流曝气生物滤池,并已成为当今曝气生物滤池的主流。固定床曝气生物滤池经多年发展,根据滤料不同,又可分为轻质滤料和重质滤料两种形式。
曝气生物滤池反应器为周期运行,从开始过滤到反冲洗完毕为一个完整周期。具体过程如下:
经预处理的污水从滤池底部进入滤料层,滤料层下部设有供氧的曝气系统进行曝气,气水为同向流。在滤池中,有机物被微生物氧化分解,NH��3�-N被氧化成NO��3�-N;另外,由于在堆积的滤料层内和微生物膜的内部存在厌氧/缺氧环境,在硝化的同时实现部分反硝化,从滤池上部的出水可直接排出系统。根据设计水质,曝气生物滤池可分为脱氮工艺和除碳硝化工艺等组合。
随着过滤的进行,由于滤料表面新产生的生物量越来越多,截留的SS不断增加,在开始阶段滤池水头损失增加缓慢,当固体物质积累达到一定程度,使水头损失达到极限水头损失或导致SS发生穿透,此时就必须对滤池进行反冲洗,以除去滤床内过量的微生物膜及SS,恢复其处理能力。
三、工艺特点
曝气生物滤池作为一种膜法污水处理新工艺,与传统活性污泥法和接触氧化法相比,具有以下特点:
1.具有较高的生物浓度和较高的有机负荷
曝气生物滤池为生物膜提供了较佳的生长环境,可在滤料表面和滤料间保持较多的生物量,单位体积内微生物量远远大于活性污泥法中的微生物量(可达10-15g/L),高浓度的微生物量使得BAF的容积负荷增大,进而减少了池容积和占地面积,使基建费用大大降低。
2.工艺简单、出水水质好
由于滤料的机械截留作用以及滤料表面的微生物和代谢中产生的粘性物质形成的吸附作用,使得出水的SS很低,一般不超过10mg/L,因此可省去二沉池,进而降低基建费用。由于其具有连续的物理过滤能力,有时即使生物处理发生故障,滤池仍可去除绝大部分的悬浮物,保证高质量的出水。
3.抗冲击负荷能力强
由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物,其对有机负荷、水力负荷的变化不像传统活性污泥那么敏感,同时无污泥膨胀问题。
4.氧的传输效率高
曝气生物滤池系统氧的利用率可达30%-35%,曝气量明显低于一般生物处理。其主要原因是:①因滤料粒径小,气泡在上升过程中不断被切割成小气泡,加大了气液接触面积,提高了氧的利用率;②气泡在上升过程中,由于滤料的阻挡和分割作用,使气泡必须经过滤料的缝隙,延长了其停留时间,同样有利于氧的传质;③理论研究表明,BAF中氧气可直接渗入生物膜,因而加快了氧气的传输速度,减少了供气量。
5.易挂膜、启动快
BAF调试时间短,一般只需7-12天,而且不需要接种污泥,采用自然挂膜驯化。由于微生物生长在粗糙多孔的滤料表面,微生物不易流失,使其运行管理简单。
6.自动化程度高
曝气生物滤池系统可以对进水水质、水量以及污水中溶解氧浓度进行在线检测,并通过PLC控制系统对滤池进行自动控制。
四、轻质滤料与重质滤料的区别
目前我国已建成投产的曝气生物滤池中,轻质滤料和重质滤料均有采用,两者各有各自的优势,详见下表:
五、曝气生物滤池设计案例
奉化市城区污水处理厂尾水深度处理工程,污水处理厂尾水经深度处理后可作为县江河道景观补充水,同时考虑每天一定量的城市绿化、清洗道路用水。工程设计规模确定为4万m��3�/d,近期2万m��3�/d,采用曝气生物滤池+D型滤池工艺。
1.反硝化滤池
土建按远期施工4座,单座净尺寸8×10×7.5m,设备按近期2座安装。
主要设计参数:
反冲洗周期:一般24-48hr,本设计按24h考虑。
水力负荷:qmax=6.93m��3�/ m��2�•h(含回流)
反硝化容积负荷:0.6-1.0kgNO��-3�/ m��3�滤料•d
水洗反冲洗强度4L/m��2�•s
气洗反冲洗强度:14 L/m��2�•s
回流比:33-50%
2.硝化滤池
土建按远期施工8座,单座净尺寸8×10×7.4m,双排对称布置。设备按近期4座安装。
主要设计参数:
反冲洗周期:一般48-72hr,本设计按48h考虑
水力负荷:qmax=2.60m���/ m��2�•h(含回流为3.46 m��3�/ m��2�•h)
NH��3�-N容积负荷:0.32kgNH��3�-N/m3滤料•d
水洗反冲洗强度: 4L/m2•s
气洗反冲洗强度: 14L/m2•s
六、小结
综上所述,曝气生物滤池工艺以其崭新的设计理念,使其同时具有生物氧化降解和过滤的作用,因而可获得很高的出水水质;同时,其占地面积小、氧利用率高、抗冲击负荷能力强、耐低温、易挂膜,启动快等优点能充分为业主节约投资和运行费用,技术和经济上的优势不仅使曝气生物滤池成为污水处理市场的未来领先者,而且也必将成为中国污水处理领域中老厂升级改造和新厂扩建的重要工艺方案之一。