曝氣生物濾池PPT學習教案

1、會計學1 曝氣生物濾池曝氣生物濾池 曝氣生物濾池(biological aerated filter)簡稱BAF， 是八十年代末九十年代初在普通生物濾池的基礎上， 并借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水生物處理新工藝。 曝氣生物濾池內(nèi)裝填有高比表面積的顆粒填料， 以提供微生物膜生長的載體，污水由上向下或者由下 往上流過濾料層，濾料層下部設有鼓風曝氣，空氣與 污水逆向或同向接觸，使污水中的有機物與填料表面 的生物膜發(fā)生生化反應得以降解，填料同時起到物理 過濾阻截作用。 1.概 述 第1頁/共73頁 自從法國OTV公司在20世紀80年代末期開發(fā)出首座 曝氣生物濾池(簡稱BAF)至今的數(shù)十年時間里，在科研人

2、 員和工程技術人員的共同努力下，BAF技術取得了長足 的發(fā)展，工藝趨于更加成熟，功能更加完善。 該技術不僅可用于污水處理廠的三級精處理和水體 富營養(yǎng)化處理，而且廣泛地適用于城市污水、小區(qū)生活 污水、以及各類的工業(yè)廢水處理。隨著研究的深入，曝 氣生物濾池從單一的工藝逐漸發(fā)展成系列綜合工藝，具 有去除SS、COD、BOD5、硝化、脫氮除磷的作用。 其最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省 了后續(xù)二次沉淀池，在保證處理效果的前提下使處理工 藝簡化。此外，曝氣生物濾池工藝有機物容積負荷高、 水力負荷大、水力停留時間短、所需基建投資少、能耗 及運行成本低，同時該工藝出水水質(zhì)高。 第2頁/共73頁

3、 2. BAFBAF類型及工藝組合類型及工藝組合 2.1BAF曝氣生物濾池的基本類型 BIOCARBONEBIOCARBONE BIOCARBONE結構簡圖如圖所示 ，其濾料為密度比水大的球形陶粒， 結構類似于普通快濾池，經(jīng)預處理的 污水從濾池頂部流入，向下流出濾池 ，在濾池中下部進行曝氣，氣水處于 逆流，在反應器中，有機物被微生物 氧化分解，NH3N被氧化成NO3N ，另外由于在生物膜內(nèi)部存在厭氧/兼 氧環(huán)境，在硝化的同時能實現(xiàn)部分反 硝化。 第3頁/共73頁 在無脫氮要求的情況下，濾池底部的水可直接排出系統(tǒng)， 一部分留作反沖洗之用。如果有脫氮要求，出水需進入下一級 后置反硝化柱，同時需外加

4、碳源。一般情況下在單個 BIOCARBONE濾池中不能同時取得理想的硝化/反硝化效果。 隨著過濾的進行，濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來越多，截 留的SS不斷增加，在開始階段水頭損失增加緩慢，當固體物質(zhì) 積累達到一定程度，在濾層上部形成表面堵塞層，阻止氣泡的 釋放，從而導致水頭損失迅速上升，很快達到極限水頭損失， 此時應立即進行反沖洗再生，以去除濾床內(nèi)過量的生物膜及SS ，恢復處理能力。 反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗。反沖洗水為經(jīng)處理后的達標 水，反沖水從濾池底部進入上部流出，反沖空氣來自底部單獨 的反沖洗進氣管，反沖洗時關閉底部進水和工藝空氣，水氣交 替單獨反沖，最后用水漂洗。濾層有輕微的膨脹，在氣水

5、對填 料的流體沖刷和填料間相互摩擦下，老化的生物膜以及被截留 的SS與填料分離，在漂洗階段被沖出濾池，反沖洗污泥則返回 預處理部分。 第4頁/共73頁 BIOSTYR工藝是法國OTV公司對其原有BIOCARBONE 的一個改進，其濾料為相對密度小于1的球形有機顆粒，漂 浮在水中。經(jīng)預處理的污水與經(jīng)硝化的濾池出水按一定回 流比混合后進入濾池底部。在濾池中間進行曝氣，根據(jù)反 硝化程度的不同將濾池分為不同體積的好氧和缺氧部分。 在缺氧區(qū)，一方面反硝化菌利用進水中的有機物作為 碳源，將濾池中的NO3N轉化為N2，實現(xiàn)反硝化。另一 方面，填料上的微生物利用進水中的溶解氧和反硝化產(chǎn)生 的氧降解BOD，同時

6、，一部分SS被截留在濾床內(nèi)，這樣便 減輕了好氧段的固體負荷。經(jīng)過缺氧段處理的污水然后進 入好氧段，在好氧段微生物利用氣泡中轉移到水中的溶解 氧進一步降解BOD，硝化菌將NH3N氧化為NO3N，濾 床繼續(xù)截留在缺氧段沒有去除的SS。流出濾池的水經(jīng)上部 濾頭排出，濾池出水分為：排出處理系統(tǒng)；按回流比 與原水混合進行反硝化；用作反沖洗。 BIOSTYRBIOSTYR 第5頁/共73頁 如果在BIOSTYR中，只需進行單獨硝 化或反硝化，只需將曝氣管的位置設置 在濾池底部即可。 BIOSTYR中隨著過濾的進行，其水頭 損失增長與BIOCARBONE有所不同，其 水頭損失增長與運行時間成正相關。當 水頭

7、損失達到極限水頭損失時，應及時 進入反沖洗以恢復濾池處理能力， BIOSTYR中沒有形成表面堵塞層，使得 BIOSTYR工藝比BIOCARBONE工藝運行 時間相對要長。 其反沖水為貯存在濾池底部的達標 排放水，自上而下進行反沖。其反沖過 程基本類似于BIOCARBONE工藝。 相比而言BIOSTYR工藝有如下優(yōu)點： 重力流反沖洗無需反沖泵，節(jié)省了動 力；濾頭布置在濾池頂部，預處理水 接觸不易堵塞，便于更換；硝化/反硝 化可在同一池內(nèi)完成。 第6頁/共73頁 BIOFORBIOFOR BIOFOR工藝是由Degremont公司開發(fā)的，其底部為氣 水混合室，之上為長柄濾頭、曝氣管、墊層、濾料。

8、BIOFOR和BIOSTYR不同的是采用密度大于水的濾料 ，自然堆積，其余的結構、運行方式、功能等方面與 BIOSTYR大同小異。 第7頁/共73頁 以上為曝氣生物濾池主要的三種形式 ，在世界范圍內(nèi)都有應用，其中 BIOCARBONE為早期形式，目前大多采 用BIOSTYR和BIOFOR工藝。 我們公司所采用的BAF工藝亦是屬于 BIOFOR工藝范疇。 第8頁/共73頁 2.2BAF曝氣生物濾池的功能分類 曝氣生物濾池根據(jù)其在污水處理過程中去除 污染物或營養(yǎng)物質(zhì)的不同，可分為除碳型（DC曝 氣生物濾池）、硝化型（N曝氣生物濾池）、硝 化/反硝化型、反硝化型以及除磷濾池等。 曝氣生物濾池功能的調(diào)

9、整是通過對曝氣管道 位置的設置，即好氧區(qū)及厭氧區(qū)的分配，來控制 硝化反應和反硝化反應的程度（也可以單獨進行 硝化反應或反硝化反應），從而實現(xiàn)其相應的功 能。 此外，亦也經(jīng)由進水水質(zhì)調(diào)控得以實現(xiàn)的。 （如出水回流、進水投加除磷混凝劑等） 第9頁/共73頁 除碳型 （DC曝氣生物濾池） 主要用于處理可生化性較好的工業(yè)廢水以及對 氨氮等營養(yǎng)物質(zhì)沒有特殊要求的生活污水，其主要 去除對象為污(廢)水中的碳化有機物和截留污水中 的懸浮物，也即去除BOD、COD、SS。純以去除污( 廢)水中碳化有機物為主的曝氣生物濾池稱為DC曝 氣生物濾池。 由于DC曝氣生物濾池屬于生物膜法處理工藝， 所以當進水有機物濃度

10、較高，同時有機負荷較大時 ，其生物反應的速度很快，微生物的增殖也很快， 同時老化脫落的微生物膜也較多，使濾池的反沖洗 周期縮短。所以對于采用DC曝氣生物濾池處理污( 廢)水時，建議進水CODcr1500mg/L， BOD/COD0.3。 第10頁/共73頁 硝化型（N曝氣生物濾池） 硝化型曝氣生物濾池主要對污水中的氨氮進 行硝化，故稱為N曝氣生物濾池，適用于僅需要 進行硝化反應的場合(即排放標準只對氨氮有做 要求而對總氮則無規(guī)定) 。 在該段濾池中，供氣較為充足整個濾床處于 好氧狀態(tài)，由于進水中的有機物濃度較低，異養(yǎng) 微生物較少，優(yōu)勢生長的微生物為自養(yǎng)性硝化菌 ，將污水中的氨氮氧化成硝酸氮或亞

11、硝酸氮。 同樣在該段濾池中，由于微生物的不斷增殖 ，老化脫落的微生物膜也較多，所以間隔一定時 間也需對該濾池進行反沖洗。 第11頁/共73頁 反硝化型（DN曝氣生物濾池） 反硝化型（DN）曝氣生物濾池，不設曝 氣管道，只設有反沖洗布氣管道。 反硝化型（DN）曝氣生物濾池整個濾床 均處于厭氧狀態(tài)，在厭氧條件下，NO3-N 和 NO2-N 在硝化菌的作用下被還原為氣態(tài)N2， 從而實現(xiàn)脫氮作用； 反硝化型（DN）曝氣生物濾池適用對出 水總N有要求的場合； 第12頁/共73頁 硝化/反硝化型 具有硝化和反硝化功能的BAF生物濾池，其曝 氣管位于濾床中的經(jīng)過計算的位置，將濾床分隔為 下部厭氧區(qū)和上部好氧

12、區(qū)，它可以去除所有可降解 的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS) ，氨氮和硝酸鹽(即總氮)。 污水首先進入濾床下部的厭氧區(qū)，在此進行反 硝化反應。即在厭氧條件下，NO3-N 和NO2-N 在 硝化菌的作用下被還原為氣態(tài)N2；然后進入上部的 好氧區(qū)，在此將含碳污染物分解，將氨氮轉化為硝 態(tài)氮。 第13頁/共73頁 2.3BAF曝氣生物濾池處理工藝流程 在采用曝氣生物濾池處理工藝時， 根據(jù)其處理對象的不同和要求的排放水 質(zhì)指標的不同，可將BAF工藝分為以下 幾類：除C工藝、除C/硝化工藝、除C/ 硝化/反硝化工藝、除C/除P/硝化/工藝 、除C/除P/脫N工藝，現(xiàn)分述如下。 第14

13、頁/共73頁 2.3.1除C工藝 除C型BAF工藝主要是用于去除水體中有機污 染物（COD）。 為了使濾池能以較長的周期運行，減少反沖洗 次數(shù)，降低能耗，運用BAF處理生活污水和工業(yè)廢 水時一般需對原水進行預處理。否則原水中的大量 雜質(zhì)和SS都將進入曝氣生物濾池，這將會堵塞曝氣 、布水系統(tǒng)，給系統(tǒng)的運行帶來不良后果。 預處理段一般用沉淀或水解酸化，對工業(yè)廢水 還需在BAF濾池前加設調(diào)節(jié)池。如果用BAF處理飲 用水的微污染，由于飲用水源中固體雜質(zhì)比生活、 工業(yè)污廢水少得多，故可不另外考慮預處理可直接 將水進入BAF濾池。 第15頁/共73頁 除C型曝氣生物濾池法示意圖： 第16頁/共73頁 2.

14、3.2除C/硝化工藝 上圖a為BAF最早的工藝雛形，原水經(jīng)過預沉，在 預沉池中投加絮凝劑，隨后經(jīng)過BAF濾池進一步去除 COD、BOD并同時發(fā)生硝化反應將NH3N硝化為 NO3N。在該工藝中由于生物膜厭氧內(nèi)環(huán)境的存在 對TN有一定的去除率，但TN不是控制指標，適用于 對NH3N排放有要求的工藝。 圖a的工藝本質(zhì)上和圖b的工藝沒有較大區(qū)別，圖 b的工藝更適合于固體雜質(zhì)多、產(chǎn)泥量大的原水，經(jīng) 過水解可減少初級處理的產(chǎn)泥量，減少清泥費用。 第17頁/共73頁 2.3.3除C/硝化/反硝化工藝 如圖C流程可以達到脫N的目的。原水經(jīng)過水解預處理去除SS等固 體雜質(zhì)，進入BAF濾池，在BAF濾池中去除有機

15、污染物，同時將NH3 N氧化為NO3N，BAF濾池出水的一部分回流進入水解池，利用進水 中的C源，實現(xiàn)反硝化。回流比R一般為100300%，該工藝是基于 A/O思想開發(fā)。 圖d的工藝將硝化和反硝化分別在兩個濾池中進行，該工藝操作方 便，運行可靠。根據(jù)原水水質(zhì)情況選擇預沉或水解預處理，出水進入 一級BAF濾池，在濾池中實現(xiàn)有機物的去除，同時發(fā)生硝化反應。一 級BAF濾池的出水進入二級BAF濾池前必須外加碳源(甲醇、乙醇等有 機物)，因為經(jīng)過一級BAF濾池后的污水中的有機物一般不能滿足二級 BAF進行反硝化所需的碳源。外加碳源的量必須嚴格控制，如果外加 碳源量過少，反硝化不徹底，TN排放不能達標，

16、如果外加碳源過多， 出水COD又可能超標，因此建議適當多加碳源，但必須在出水中將 DO維持在24mg/L，以防出水COD超標。 第18頁/共73頁 2.3.4除C/除P/硝化/工藝 從目前的BAF運行工藝看，完全用生物除磷 是很難達到排放標準的；用生物除磷就失去了生 物濾池高負荷的特點，造成投資過大，因此最好 用加FeC13藥劑的方法除磷，而生物濾池由于耐 水力沖擊負荷，可使處理后的水超量回流，并在 運行中投加化學藥劑，將化學處理和生物處理同 時應用于系統(tǒng)中，達到脫N除P目的，使化學藥 劑相對用量減少，從而降低運行費用。 BAF除磷主要有兩種前置除磷和后置除磷。 如果進水固體雜質(zhì)較少，可選用前

17、置除磷工藝； 如果進水固體雜質(zhì)較多則最好選擇后置除磷，除 磷劑一般用FeCl3較為經(jīng)濟。 第19頁/共73頁 如上圖所示，除C/除P/硝化/工藝與除C/ 硝化工藝的不同在于在混沉池中加入了化學除 磷劑，可同時去除進水中的SS等雜質(zhì)，只要投 入除磷劑的量適當便可使出水P達標排放。 但在該工藝中預處理除磷必須保證BAF生 物濾池的需磷量（BOD5:N:P=100:5:1） 第20頁/共73頁 2.3.5除C/除P/脫N工藝 圖e工藝適用于雜質(zhì)SS濃度很高的原水進行除P脫N， 如果選擇R2回流方式，對BAF濾池的形式?jīng)]有特別要求， 如果選擇R1方式進行回流，BAF濾池只能為BIOFOR或 BIOST

18、YR濾池，將硝化/反硝化集中在濾池中進行。 兩種回流方式都為前置脫N，利用進水中的有機物作 為反硝化碳源，既減輕了BAF濾池好氧段的負荷，又節(jié)省 了運行費用。BAF濾池出水進入混沉池在混沉池中實現(xiàn)后 置除P，可保證BAF濾池中有充足的P營養(yǎng)源。 第21頁/共73頁 在圖f的工藝中，原水進入混沉池，在混沉池中投 加適量的除磷劑，混沉出水與部分回流水混合進入反 硝化濾池，利用原水中有機物作為反硝化碳源。反硝 化濾池出水進入硝化濾池，將NH3N轉化為NO3 N，出水部分回流。 該工藝流程中將硝化/反硝化分別在兩個不同的濾 池中進行，仍具有單池前置脫N的許多優(yōu)點，同時操 作比單池前置脫N穩(wěn)定可靠，但是

19、該工藝投資及占地 面積相對較大。該工藝進水雜質(zhì)、SS濃度不宜過大， 否則混沉池的排泥將成為問題。同時要保證BAF池生 化反應所需的P營養(yǎng)源。 第22頁/共73頁 在圖g的工藝中，原水進入物化沉淀池，在沉淀池中投加化 學除磷劑，實現(xiàn)除P及大部分固體雜質(zhì)的去除，沉淀池出水進入 BAF除C池，在BAF除C池中去除原水中有機污染物，同時截留在 沉淀池中沒有去除的SS，BAF除C池出水進入BAF N池進行硝化 反應將NH3N轉化為NO3N，經(jīng)硝化的污水進入BAF DN進 行反硝化，在反硝化濾池的進口處外加碳源，供反硝化之用。 該工藝將除C、硝化、反硝化分別在三個濾池中進行，由于 各濾池相對獨立，各自的處

20、理目的明確，因此運行穩(wěn)定性和處理 效果都很好。雖然池數(shù)較多，但可以將大部分的池容埋于地面以 下，只要設計合理仍可做到節(jié)約用地。該工藝適用于大水量、運 行穩(wěn)定要求高的生活污水處理。 第23頁/共73頁 3.BAF系統(tǒng)組成（構造剖析） 根據(jù)污水在濾池運行中過濾方向的不 同，曝氣生物濾池可分為上向流和下向流 濾池，除污水在濾池中的流向不同外，上 向流和下向流濾池的池型結構基本相同。 早期曝氣生物濾池的應用形式大多都 是下向流態(tài)，但隨著上向流態(tài)曝氣生物濾 池比下向流濾池的眾多優(yōu)點被人們所認同 ，所以近年來國內(nèi)外實際工程中絕大多數(shù) 采用上向流曝氣生物濾池結構。以下以上 向流曝氣生物濾池（UBAF）為例對

21、其結構 加以說明。 第24頁/共73頁 第25頁/共73頁 3.1濾池池體 3.2濾料層 3.3承托層 3.4布水系統(tǒng) 3.5布氣系統(tǒng) 3.6反沖洗系統(tǒng) 3.7出水系統(tǒng) 第26頁/共73頁 3.1濾池池體 濾池池體的作用是容納被處理水量和圍擋 濾料，并承托濾料和曝氣裝置的重量。生物濾 池的形狀有圓形、正方形和矩形三種，結構形 式有鋼制設備和鋼筋混凝土結構等。 一般當處理水量較少、池體容積較小并為 單座池時，采用圓形鋼結構為多；當處理水量 和池容較大，選用的池體數(shù)量較多并考慮池體 共壁時，采用矩形和方形鋼筋混凝土結構較經(jīng) 濟。 第27頁/共73頁 第28頁/共73頁 3.2濾料 作為生物膜載體濾

22、料的選擇是曝氣生物濾池技術成功 與否的關鍵之一，它決定了反應器能否高效運行，在選擇 濾料時應掌握以下原則： 硬度 較好的硬度能使濾料即使在過濾過程中使用多年仍 能保持其原有的大小和形狀； 可磨損性 濾料必須具有較高的耐腐蝕性，這樣能減小濾 料在反沖洗過程中的磨損； 多孔性 濾料表面的多孔性為菌膠團提供最佳的生長條件 ； 可?；?其粒化性能可按具體工藝要求為固體物質(zhì)的停 留以及有機物氧化提供最佳條件； 高度 在工程中可通過濾料高度來優(yōu)化配合供氧和能量消 耗的凈化能力。 目前應用較多的填料主要是輕質(zhì)圓形陶粒如粘土陶粒 和頁巖陶粒，從使用結果看比較令人滿意。 第29頁/共73頁 輕質(zhì)圓形陶粒采用天

23、然陶土、粘土、粉煤灰等為原料，加入適量的 輔料，經(jīng)球磨、成形、燒成、篩分等工序加工而成，主要有以下特點： 強度大、孔隙率大、比表面積大、化學和物理穩(wěn)定性好。與常規(guī) 的玻璃鋼、聚氯乙烯、聚丙烯、維尼綸等規(guī)則濾料相比，具有生物附著 性強、掛膜性能良好、水流流態(tài)好、反沖洗容易進行、截污能力強等優(yōu) 點。 形狀規(guī)則，粒徑可大可小，密度適宜，克服了不規(guī)則濾料水流阻 力大、易結球并引起濾池堵塞，反沖洗強度大，易沖刷破碎的缺點。 在制作過程中通過控制適當?shù)呐淞虾蜔晒に?，可改變陶粒的?度，且使其表面粗糙、多微孔、不結釉。 以輕質(zhì)圓形陶粒做接觸填料，采用淹沒式曝氣生物濾池處理污水 ，可以充分利用濾料的比表面，

24、起到深度處理作用。 采用輕質(zhì)圓形陶粒作為曝氣生物濾池濾料的實際工程應用在我國已 有多個，從運行的實際效果來看，都能滿足設計要求。 第30頁/共73頁 3.3承托層 承托層主要是為了支撐濾料，防止濾料流失和堵塞 濾頭，同時還可以保持反沖洗穩(wěn)定進行。 承托層粒徑比所選濾頭孔徑要大4倍以上，并根據(jù)濾 料直徑的不同來選取承托層的顆粒大小和高度，濾料直 接填裝在承托層上，承托層下面是濾頭和承托板。 承托層的填裝必須有一定的級配，一般從上到下粒 徑逐漸增大，高度為0.30.4m。承托層常用材質(zhì)為卵 石或磁鐵礦，為保證承托層的穩(wěn)定，并對配水的均勻性 起充分作用，要求材質(zhì)具有良好的機械強度和化學穩(wěn)定 性，形狀

25、應盡量接近圓形，工程中一般選用鵝卵石作為 承托層。 第31頁/共73頁 3.4布水系統(tǒng) 曝氣生物濾池的布水系統(tǒng)主要包括濾池最下部的配水室和濾 板上的配水濾頭。對于上向流濾池，配水室的作用是使某一短時段 內(nèi)進入濾池的污水能在配水室內(nèi)混合均勻，并通過配水濾頭均勻流 過濾料層，并且該布水系統(tǒng)除作為濾池正常運行時布水用外，也作 為定期對濾池進行反沖洗時布水用。而對于下向流濾池，該布水系 統(tǒng)主要用作濾池的反沖洗布水和收集凈化水用。 配水室的功能是在濾池正常運行時和濾池反沖洗時使水在整 個濾池截面上均勻分布，它由位于濾池下部的緩沖配水區(qū)和承托濾 板組成。要使曝氣生物濾池發(fā)揮其最佳的處理能力，必須使進入濾

26、池的污水能夠均勻流過濾料層，盡量使濾料層的每一部分都能最大 限度地參與生物反應，所以設置緩沖配水區(qū)就很有必要，進入濾池 的污水首先必須先進入緩沖配水區(qū)，在此先進行一定程度的混合后 ，依靠承托濾板的阻力作用使污水在濾板下均勻、均質(zhì)分布，并通 過濾板上的濾頭而均勻流入濾料層。在氣、水聯(lián)合反沖洗時，緩沖 配水區(qū)還起到均勻配氣作用，氣墊層也在濾板下的區(qū)域中形成。 第32頁/共73頁 第33頁/共73頁 第34頁/共73頁 除上述采用濾板和配水濾頭的配水方式以外，也有小 型的曝氣生物濾池采用柵型承托板和穿孔布水管(管式大阻 力配水方式)的配水形式。曝氣生物濾池一般采用管式大阻 力配水方式，其形式如下圖所

27、示，由一根干管及若干支管 組成，污水或反沖洗水由干管均勻分布進入各支管。支管 上有間距不等的布水孔，孔徑及孔間距可由公式計算得出 ，支管開孔向下，污水或反沖洗水靠配水系統(tǒng)均勻分配并 經(jīng)承托層的卵石進一步切割而均勻分散。 第35頁/共73頁 3.5布氣系統(tǒng) 曝氣生物濾池的布氣系統(tǒng)包括正常運行時供氧所需 的曝氣系統(tǒng)和進行氣水聯(lián)合反沖洗時的供氣系統(tǒng)兩大 部分。 曝氣系統(tǒng)的設計必須根據(jù)工藝計算所需供氣量來進 行。保持曝氣生物濾池中足夠的溶解氧是維持曝氣生物 濾池內(nèi)生物膜高活性、對有機物和氨氮高去除率的必備 條件，因此選擇合適的充氧方式對曝氣生物濾池的穩(wěn)定 運行十分重要。 曝氣生物濾池一般采用鼓風曝氣形

28、式，空氣擴散系 統(tǒng)一般有穿孔管空氣擴散系統(tǒng)和專用空氣擴散器兩種， 而最有效的還是采用專用空氣擴散器的空氣擴散系統(tǒng)， 如德國PHILLIP MOLLER公司的OXAZUR空氣擴散器、 中治集團馬鞍山鋼鐵設計研究總院環(huán)境工程公司開發(fā)的 EPT單孔膜濾池專用曝氣器。 第36頁/共73頁 曝氣生物濾池最簡單的曝氣裝置是采用穿孔 管。穿孔管屬大、中氣泡型，氧利用率較低，僅 為3%4%，其優(yōu)點是不易堵塞，造價低。 在實際應用中有充氧曝氣與反沖洗曝氣共用 同一套布氣管的形式，但由于充氧曝氣需氣量比 反沖洗時需氣量小，因此配氣不易均勻。共用同 一套布氣管雖然能減少投資，但運行時不能同時 滿足兩者的需要，影響曝

29、氣生物濾池的穩(wěn)定運行 。 在實踐中發(fā)現(xiàn)共用一套布氣系統(tǒng)的方式利少 弊多，最好將兩者分開，單獨設立一套曝氣管， 以保持正常運行，同時另設一套反沖洗布氣管，以 滿足反沖洗布氣的要求。第37頁/共73頁 第38頁/共73頁 目前，曝氣生物濾池較常用濾池專用曝氣 器作為濾池的空氣擴散裝置，如中冶集團馬鞍 山鋼鐵設計研究總院環(huán)境工程公司開發(fā)的單孔 膜濾池專用曝氣器。 單孔膜濾池專用曝氣器按一定的間隔安 裝在空氣管道上，空氣管道又被固定在承托板 上，曝氣器一般都設計安裝在濾料承托層里， 距承托板約0.1m，使空氣通過曝氣器并流過 濾料層時可達到30%以上的氧利用率。這種 曝氣器的另一個特點是不容易堵塞，即

30、使堵塞 也可以用水進行沖洗。 第39頁/共73頁 第40頁/共73頁 第41頁/共73頁 3.6反沖洗系統(tǒng) 曝氣生物濾池反沖洗系統(tǒng)由反沖洗供水系統(tǒng) 與反沖洗供氣系統(tǒng)組成。BAF反沖洗方式與給水 處理中的V形濾池類似，采用氣水聯(lián)合反沖洗 ，其目的是去除生物濾池運行過程中截留的各種 顆粒及膠體污染物以及老化脫落的微生物膜。 曝氣生物濾池氣水聯(lián)合反沖洗系統(tǒng)的配水 配氣是通過濾板及固定其上的長柄濾頭實現(xiàn)。 長柄濾頭工作機理： 第42頁/共73頁 長柄濾頭主要起到均勻布 水配氣的作用。 正常過濾時，污水由濾頭 下部進水小孔進入，經(jīng)濾水帽條 槽分配進入濾池，由于條槽的縫 隙較小可以阻截濾料泄漏； 氣水聯(lián)合

31、反沖洗時，反沖洗 進氣于濾板下沿形成氣墊層，隨 后空氣便從長柄濾頭上端的進氣 孔進入，反沖洗進水則由長柄濾 頭的下端進水孔進入，由于反沖 洗進氣是從氣墊層同時進各長柄 濾頭進氣孔，進水亦是從配水室 沖洗水層同時進各長柄濾頭進水 孔，如此一來便可達到均勻配水 配氣的目的。 第43頁/共73頁 3.7出水收集系統(tǒng) 曝氣生物濾池出水系統(tǒng)有采用周邊出水和采用單側 堰出水等。在大、中型水處理工程中，為了工藝布置方 便，一般采用單側堰出水較多，并將出水堰口處設計為 600斜坡，以降低出水口處的水流流速；在出水堰口處 設置柵形穩(wěn)流板，以將反沖洗時有可能被帶至出水口處 的陶粒與穩(wěn)流板碰撞，導致流速降低而在該處

32、沉降，并 沿斜坡下滑回濾池中。 第44頁/共73頁 4.BAF的運行管理 4.1DC濾池的運行管理 4.2 N濾池的運行管理 4.3DN濾池的運行管理 4.4DNP濾池的運行管理 4.5濾池操作規(guī)程及反沖洗控制 4.6BAF日常運行管理及異常情況處理 第45頁/共73頁 4.1DC濾池的運行管理 DC曝氣生物濾池的運行管理較活性污泥 法系統(tǒng)簡單，關鍵的是要盡量保持微生物生長 的良好環(huán)境。 包括控制進入生物膜生化系統(tǒng)的水量、水 質(zhì)。如溫度（10350C）、PH（6.58.5）、 有機負荷、以及有毒有害物質(zhì)等；此外，還應 控制好生物膜生化系統(tǒng)內(nèi)適宜的微生物營養(yǎng)比 （BOD5:N:P=100:5:1

33、）以及出水溶解氧水平 （24mg/L）等。 第46頁/共73頁 4.2 N濾池的運行管理 N曝氣生物濾池主要用來對DC曝氣生物濾池 出水中的氨氮進行硝化。硝化作用是指NH3被氧 化成NO2，然后再進一步氧化成NO3的過程 。 在N曝氣生物濾池中，起到硝化作用的細菌 都以膜的形式附著生長在濾料的比表面上，由于 濾池中濾料的比表面積很大，附著的微生物量也 很大，所以硝化效率很高。 由于N曝氣生物濾池進水中的BOD濃度已很 低，而氨氮濃度很高，所以該濾池中的主生物反 應過程主要為氨氮硝化，有機物的降解反應很弱 ，所以濾料上生長的優(yōu)勢菌為硝化菌。 第47頁/共73頁 反應器進水底物濃度反應器進水底物濃

34、度(NH(NH3 3N)N)的要求的要求 硝化反應器的進水底物濃度對生物膜代謝 作用有較大程度的影響，同DC濾池一樣存在某 一臨界進水濃度，它反應了該反應器實際承受 的最大進水底物濃度。根據(jù)Namkung等人對好 氧生物膜反應器底物去除動力學模型的研究， 得出反應器最大進水NH3N濃度為76.3mg/L 。 在一定范圍內(nèi)，硝化菌實際生長速率隨進 水底物濃度的增加而增大。 N曝氣生物濾池運行管理應注意以下幾點 ： 第48頁/共73頁 硝化濾池中的生物膜應以自養(yǎng)性的硝化細菌為主。由于硝 化菌的世代周期較異養(yǎng)菌長得多，生長繁殖速度緩慢，產(chǎn)率較 低，若進水中有機污染物(COD)大大超過氮時，異養(yǎng)菌大量

35、繁殖 ，并在與硝化競爭中占優(yōu)勢，逐漸成為優(yōu)勢菌種，從而降低反 應器的硝化效率。 當硝化濾池中COD濃度越低時，反應器硝化效率越高，當 硝化濾池中COD濃度超過60 mg/L時，硝化作用開始受到抑制。 對于除碳和硝化分開的曝氣生物濾池系統(tǒng)，對第一級除碳濾 池，應控制反應器出水的COD濃度小于60 mg/L。對于去碳和硝 化作用在同一個濾池內(nèi)進行的曝氣生物濾池反應器，NH3N的 去除效果在一定程度上取決于有機負荷，當有機負荷(BOD)稍高 于3.0 kg/( m3d)時，NH3N去除受到抑制；當有機負荷高于 4.0kg/( m3d)時，NH3N的去除受到明顯抑制，因此用曝氣生 物濾池降低NH3N時

36、，必須降低有機負荷，最好使有機負荷控 制在2.0 kg BOD5/( m3濾料d)以下。 硝化反應器對進水有機污染物硝化反應器對進水有機污染物(COD)(COD)濃度要求濃度要求 第49頁/共73頁 硝化菌生長速率硝化菌生長速率 硝化菌的生長速率與底物(NH3N)濃度、DO濃度、溫度 以及系統(tǒng)的pH值有關，故而為保證硝化反應的高效進行必須 控制好上述因子。 a. a.硝化菌的生長速率隨著NH3N、DO濃度增高而增大， 但溶解氧對生長速率的影響較NH3N對生長速率的影響大得 多，DO對硝化作用的影響與生物膜厚度、氧的滲透率、氧的 利用率密切相關，對于曝氣生物濾池反應器，溶解氧濃度通常 控制在23

37、mg/L，當溶解氧濃度大于3mg/L時，溶解氧濃度對 硝化作用的影響可不予考慮。 b.b.溫度對硝化細菌的生長速率影響很大。當然，溫度對曝 氣生物濾池反應器影響是多方面的，溫度改變，微生物活性將 隨之改變。任何一種微生物都有一個最適的生長溫度，另外還 有最低生長溫度和最高生長溫度。硝化細菌合適的生長溫度在 2530之間，溫度高于30 硝化細菌生長緩慢，10以下 硝化細菌生長及硝化作用顯著減慢。當反應器中溫度降低時， 可以通過減小水力負荷，延長反應器水力停留時間來加以解決 。 第50頁/共73頁 c. 酸堿度是影響硝化作用的又一重要因素 在pH值中性或微堿性條件下，硝化過程迅速，若pH 值進一步

38、上升(大于9.6時)，雖然NH4+轉化為NO3和NO2 的過程仍然非常迅速，但是從NH4+的電離平衡關系可知 ，NH3的濃度會迅速增加。由于硝化細菌對NH3極敏感， 結果會影響到硝化作用速率。在酸性條件下，當pH值小于 7.0時硝化作用速度減慢，pH值小于6.5硝化作用速度顯著 減慢，pH值小于5.0時硝化反應速率接近于零。 所以，在生物硝化反應器中，應盡量控制混合液的pH 值大于7.0。由硝化方程式可知，隨著NH3N被轉化成 NO3N，會產(chǎn)生部分礦化酸度H+，這部分酸度將消耗 部分堿度，每克NH3N轉化成NO3N約消耗7.07g堿 度(以CaCO3計)。因而當污水中的堿度不足而TKN負荷又

39、較高時，便會耗盡污水中的堿度，使混合液中的pH值降低 至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。 第51頁/共73頁 4.3DN濾池的運行管理 反硝化反應就是在厭氧條件下，一部分反硝化菌以 NO3或NO2作氧源，對有機物進行反應，在這個過程 中將物質(zhì)中所含的氮素轉化為N2O或N2從污水中去除。 在反硝化過程中必須要有脫氮菌，所謂脫氮菌就是 那些具有把NO3或NO2還原成N2O或N2能力的細菌 。 脫氮菌一般屬異養(yǎng)型兼性厭氧細菌，在有氧存在的 條件下，利用氧呼吸；而在厭氧條件下同時有硝酸或亞 硝酸離子存在的條件下，則利用這些離子中的氧來進行 呼吸，因此脫氮反應或反硝化反應也可稱為硝酸呼吸。 生物反

40、硝化反應所需要的條件是反應器中存在反硝 化菌、硝酸鹽、可降解的有機物質(zhì)及無溶解氧。影響反 硝化的環(huán)境因素主要是碳源、溶解氧、溫度和pH值，故 而為保證反硝化反應的順利進行必須控制上述這些因素 。 第52頁/共73頁 碳源碳源 反硝化細菌所能利用的碳源是多種多樣的，但從廢水生物 處理生物脫氮角度分為三類，廢水中所含的有機碳源、外加碳 源、內(nèi)碳源。 廢水中各種有機基質(zhì)都可以作為反硝化過程中的電子供體 ，當廢水中有足夠的有機物質(zhì)，就不必另外投加碳源，這是最 為經(jīng)濟的方法。一般認為，當廢水中所含有的碳氮比大于3：1 時無須外加碳源，即可達到脫氮的目的。當廢水中碳氮比過低 ，即BOD5/TN小于3：1時

41、，需要另外投加碳源才能達到理想的 脫氮效果。外加碳源工程中一般采用甲醇，與利用廢水中有機 基質(zhì)作為反硝化碳源相比，會增加廢水處理的運行成本，同時 系統(tǒng)的泥量會有所增大。 內(nèi)碳源主要是指微生物死亡、自溶后釋放出來的有機碳， 作為反硝化的碳源，其特點是使微生物處于生長階段的衰亡期 ，優(yōu)點是不增加廢水處理成本，污泥產(chǎn)率降低，但以該碳源為 基質(zhì)，反硝化速率極低，要求反應器的體積相對龐大得多。 第53頁/共73頁 曝氣生物濾池反硝化系統(tǒng)通常有前置反硝化和后置 反硝化兩種。 前置反硝化的前提是滿足系統(tǒng)反硝化的碳源要求，廢 水首先經(jīng)過DN濾池或濾池的DN段，然后經(jīng)過好氧濾池 或濾池的好氧段(N濾池)，好氧濾

42、池出水回流至反硝化濾 池。 后置反硝化指的是廢水首先經(jīng)過硝化濾池或濾池的好 氧段，出水進入DN濾池或濾池的DN段。硝化濾池必須保 證系統(tǒng)所要求的硝化率，其出水有機物濃度較低，BOD5 大多20mg/I，可溶性易于生物降解的有機質(zhì)的量更 少，為此，必須投加外碳源以滿足反硝化對有機質(zhì)的要求 。 以上兩種反硝化系統(tǒng)，各有利弊。實際工程中應根據(jù) 處理后水的尾水排放要求、進水的水質(zhì)資料等有關因素， 通過技術經(jīng)濟比較后確定。 第54頁/共73頁 溶解氧溶解氧 氧的存在會抑制硝酸鹽的還原，其原因主要為：一 方面阻抑硝酸鹽還原酶的形成，另一方面氧可作為電子 受體，從而競爭性地阻礙了硝酸鹽的還原。 所以對于生物

43、反硝化系統(tǒng)都必須設置一個不充氧的 缺氧池或缺氧區(qū)段，以便使硝酸鹽通過反硝化途徑轉化 成氣態(tài)氮。一般而言，應控制其DO濃度7.3時， 反硝化的最終產(chǎn)物為N2，而當pH值7.3時，反硝化的 最終產(chǎn)物為 N2O。 由于反硝化細菌對pH值范圍要求較寬，因而在生物脫 氮工藝中，pH值控制的關鍵在于生物硝化，只要pH值 變化不影響硝化的順利進行，則肯定不會影響反硝化； 反之，當pH值變化對硝化產(chǎn)生較大影響，使之不能順利 進行時，不管pH值對反硝化是否影響，脫氮效果都不會 理想。 在生物反硝化過程中將每克NO3N轉化成N2，約可 產(chǎn)生3.57g堿度，這樣可補償生物硝化所消耗的堿度的 一半左右。由此，很多本應

44、外加堿源才能順利進行硝化 的污水，可以不再需要加堿。 第56頁/共73頁 4.4DNP濾池的運行管理 采用曝氣生物濾池工藝進行污水處理時，磷的去除主要集中 在DNP曝氣生物濾池中進行，若處理工藝不需要進行反硝化 ，磷的去除也可在N曝氣生物濾池中進行。 化學除磷藥劑投加點化學除磷藥劑投加點 曝氣生物濾池工藝化學除磷藥劑投加點有兩種選擇。一是采 用高效沉淀池預處理工藝，其化學除磷為前置沉淀法，即在沉 淀池入口處投加化學藥劑，經(jīng)混合、絮凝、沉淀作用，磷的積 聚體被分離到沉淀池的污泥中，達到污水除磷目的；另外一種 是同步沉淀與絮凝過濾，即在曝氣生物濾池中投加化學藥劑， 在濾床填料的作用下誘發(fā)了絮凝，沉

45、淀物截留于濾床上，通過 周期性的反沖洗，將磷排除系統(tǒng)外，達到污水除磷目的。 以上兩種投加方式均可行，第一種方式簡單易控制，但藥劑 耗量相對較大，剩余污泥量增加較多(一般增加40%75%)； 第二種方式藥劑耗量相對較小，剩余污泥量增加較小(一般增加 15%50%)，但是被截留在曝氣生物濾池反應器內(nèi)，會縮短曝 氣生物濾池的運行周期。 第57頁/共73頁 化學除磷藥劑的選擇化學除磷藥劑的選擇 曝氣生物濾池中的化學除磷主要是在污水中投加金屬鹽， 通過金屬離子與污水中的磷酸根反應生成金屬磷酸鹽沉淀物， 沉淀物在濾料層中被截留，并在反沖洗過程中被帶出池外而進 入污泥處理系統(tǒng)中被去除。 化學處理效果穩(wěn)定可靠

46、，鈣、鋁、鐵鹽是化學除磷使用的 三種主要金屬鹽，但鈣鹽由于處理后污泥量大，搬運困難而較 少采用，而且由于其pH值高達11，不適合優(yōu)先使用，或者在生 物處理時不能使用。鋁鹽是非常有效的沉淀劑，但價格也最貴 ，此外，還可能造成老年癡呆而受到公眾反對。雖說鐵鹽不是 最有效的沉淀劑，但因其價格相當?shù)土找媸艿饺藗兊年P注 。 鐵鹽有二價鐵和三價鐵兩種形式，后者用得更多一些。使 用二價鐵的成本效益已越來越多地引起人們的注意。當二價鐵 作為沉淀劑使用時，根據(jù)環(huán)境條件而具有以下兩種特點，首先 ，二價鐵有可能氧化成三價鐵，與磷形成堅硬的復合體，特別 是工業(yè)廢水中出現(xiàn)凝結磷；其次，當缺氧時，二價鐵不會被氧 化，

47、只會產(chǎn)生眾所周知的細小的沉淀物。 第58頁/共73頁 在曝氣生物濾池中，在高濃度氧環(huán)境下，二價鐵迅速變?yōu)槿?價鐵，且磷的去除率明顯上升。在全流程的曝氣生物濾池工藝中 ，化學除磷一般設計在最后一級的DNP生物濾池中。由于該濾 池一般在硝化濾池后面，為了保證硝化過程進行得徹底，一般在 該級濾池中要強力曝氣，使得濾池出水中的溶解氧高達2 4mg/L，如此高的溶解氧量必然對后續(xù)的反硝化濾池很不利，因 為反硝化作用是要在嚴格缺氧的環(huán)境下才能完成，所以在污水進 人DNP生物濾池前必須使水中的溶解氧降至0.5 mg/L以下。 同 一般情況下，在DNP生物濾池中要使水中的溶解氧降低 ，只有通過過量消耗反硝化所

48、需的碳源才能完成，在進行這一過 程時還要占用DNP生物濾池的一部分濾料體積，從而減少了反 硝化所需要的濾料體積。而在配合除磷的前提下，通過在DNP 生物濾池前投加亞鐵鹽，使水中的溶解氧快速將二價鐵氧化成三 價鐵，從而一方面迅速降低水中的溶解氧濃度，另一方面也可減 少碳源的用量，一舉兩得。根據(jù)試驗，要滿足最終出水TP2.5才能達到要求。 第59頁/共73頁 4.5曝氣生物濾池的操作規(guī)程及反沖洗 4.5.1曝氣生物濾池的操作規(guī)程 4.5.2曝氣生物濾池的反沖洗過程 4.5.3曝氣生物濾池的反沖洗控制 第60頁/共73頁 4.5.1曝氣生物濾池的操作規(guī)程 1. 根據(jù)實際運行中的具體情況調(diào)整對曝氣生物

49、濾池供氣量，即通過 控制風機的調(diào)節(jié)閥門，調(diào)整進氣量。 2.曝氣生物濾池應通過調(diào)整水力負荷、反沖洗周期及濾池內(nèi)生物膜量 進行工藝控制。 3.曝氣生物濾池池內(nèi)處理水中的溶解氧宜為46mg/L，出口處的溶 解氧宜為2mg/L。 4.應經(jīng)常觀察濾池上清液的透明度、濾料表面生物膜的顏色、狀態(tài)、 氣味等。 5.因水溫、水質(zhì)或曝氣生物濾池運行方式的變化而引起的出水渾濁、 水質(zhì)黑色等不正常現(xiàn)象，應分析原因，并針對具體情況，調(diào)整系統(tǒng)運行 工況，采取適當措 施使濾池的水質(zhì)處理恢復正常。 6.當曝氣生物濾池水溫較低時，應采取適當延長曝氣時間、降低水力 負荷的方法，保證污水的處理效果。 7.當曝氣生物池有浮渣時，應根

50、據(jù)泡沫顏色及浮渣性狀分析原因，采 取調(diào)整反沖洗周期或其他相應措施使其恢復正常。 當曝氣生物濾池的微生物膜增長過快導致生物膜過厚或濾料層截留的懸 浮物過多而影響了正常的處理水質(zhì)量，則要對濾池進行反沖洗。 第61頁/共73頁 4.5.2曝氣生物濾池的反沖洗過程 BAF的反沖洗過程常采用“氣洗 氣水同時反洗 水漂洗” 三步。 第62頁/共73頁 曝氣生物濾池的反沖洗控制是通過檢測運行時間 、濾料層阻力損失、水質(zhì)參數(shù)等來完成的，一般是由 在線檢測儀表將檢測數(shù)據(jù)反饋給PLC，并由PLC系統(tǒng) 來自動控制和操作。 濾池反沖洗決策子程序相當于決策中心，由其通 過對各濾池當前運行狀況條件的判斷【根據(jù)時間間隔 或水頭損失(由超聲波液位傳感器檢測)】，對各個濾 池的反沖洗條件是否成立進行不停的掃描，一旦某格 濾池反沖洗條件成立，則對該格濾池進行反沖洗，以 保證出水水質(zhì)在要求的范圍之內(nèi)。 反沖洗（由PLC自控系統(tǒng)完成，屬于典型的時間 順序控制）過程控制如下： 第63頁/共73頁 動畫 第64頁/共73頁 4.5.3曝氣生物濾池的反沖洗控制 運用BAF工藝時，生物膜厚度是影響處理效果 的關鍵因素，保持一定的生物膜厚度，即維持相對