曝氣生物濾池

－－BAF曝氣生物濾池生物膜處理技術2021/5/911.BAF工藝概述2.BAF類型及工藝組合3.BAF系統(tǒng)組成（構造剖析）4.BAF運行管理2021/5/92曝氣生物濾池(biologicalaeratedfilter)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2021/5/93

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高。2021/5/942.BAF類型及工藝組合

2.1BAF曝氣生物濾池的基本類型

⑴BIOCARBONE

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，NH3—N被氧化成NO3—N，另外由于在生物膜內部存在厭氧/兼氧環(huán)境，在硝化的同時能實現(xiàn)部分反硝化。2021/5/95

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。2021/5/96

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NO3—N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，一部分SS被截留在濾床內，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NH3—N氧化為NO3—N，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：①排出處理系統(tǒng)；②按回流比與原水混合進行反硝化；③用作反沖洗。⑵BIOSTYR2021/5/97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：①重力流反沖洗無需反沖泵，節(jié)省了動力；②濾頭布置在濾池頂部，預處理水接觸不易堵塞，便于更換；③硝化/反硝化可在同一池內完成。2021/5/98⑶BIOFOR

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。

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。2021/5/99

以上為曝氣生物濾池主要的三種形式，在世界范圍內都有應用，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。2021/5/9102.2BAF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)由進水水質調控得以實現(xiàn)的。（如出水回流、進水投加除磷混凝劑等）2021/5/911⑴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CODcr≤1500mg/L，BOD/COD≥0.3。2021/5/912⑵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。2021/5/913⑶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；2021/5/914⑷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。2021/5/9152.3BAF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。2021/5/9162.3.1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。

2021/5/917除C型曝氣生物濾池法示意圖：2021/5/9182.3.2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NH3—N硝化為NO3—N。在該工藝中由于生物膜厭氧內環(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NH3—N排放有要求的工藝。圖a的工藝本質上和圖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。2021/5/9192.3.3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，進入BAF濾池，在BAF濾池中去除有機污染物，同時將NH3—N氧化為NO3—N，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?；亓鞅萊一般為100～300%，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，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2~4mg/L，以防出水COD超標。2021/5/9202.3.4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。如果進水固體雜質較少，可選用前置除磷工藝；如果進水固體雜質較多則最好選擇后置除磷，除磷劑一般用FeCl3較為經(jīng)濟。2021/5/921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，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）2021/5/9222.3.5除C/除P/脫N工藝圖e工藝適用于雜質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BIOSTYR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。2021/5/923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NH3—N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，但是該工藝投資及占地面積相對較大。該工藝進水雜質、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。2021/5/924

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BAFN池進行硝化反應將NH3—N轉化為NO3—N，經(jīng)硝化的污水進入BAFDN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。2021/5/9253.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）為例對其結構加以說明。2021/5/9262021/5/9273.1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)2021/5/9283.1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。2021/5/9292021/5/9303.2濾料

作為生物膜載體——濾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：①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；②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；③多孔性

濾料表面的多孔性為菌膠團提供最佳的生長條件；④可?；?/p>

其?；阅芸砂淳唧w工藝要求為固體物質的停留以及有機物氧化提供最佳條件；⑤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。2021/5/931輕質圓形陶粒采用天然陶土、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：①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。②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。③在制作過程中通過控制適當?shù)呐淞虾蜔晒に?，可改變陶粒的密度，且使其表面粗糙、多微孔、不結釉。④以輕質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，起到深度處理作用。采用輕質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。2021/5/9323.3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0.3～0.4m。承托層常用材質為卵石或磁鐵礦，為保證承托層的穩(wěn)定，并對配水的均勻性起充分作用，要求材質具有良好的機械強度和化學穩(wěn)定性，形狀應盡量接近圓形，工程中一般選用鵝卵石作為承托層。2021/5/9333.4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進入濾池的污水能在配水室內混合均勻，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。2021/5/9342021/5/9352021/5/936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。2021/5/9373.5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PHILLIPMOLLER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。2021/5/938

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。2021/5/9392021/5/940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，即使堵塞也可以用水進行沖洗。2021/5/9412021/5/9422021/5/9433.6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：2021/5/944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。2021/5/9453.7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沉降，并沿斜坡下滑回濾池中。2021/5/9464.BAF的運行管理4.1DC濾池的運行管理4.2N濾池的運行管理4.3DN濾池的運行管理4.4DN－P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2021/5/9474.1DC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。如溫度（10～350C）、PH（6.58.5）、有機負荷、以及有毒有害物質等；此外，還應控制好生物膜生化系統(tǒng)內適宜的微生物營養(yǎng)比（BOD5:N:P=100:5:1）以及出水溶解氧水平（2～4mg/L）等。2021/5/9484.2N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。2021/5/949①反應器進水底物濃度(NH3—N)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NH3—N濃度為76.3mg/L。在一定范圍內，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：2021/5/950

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60mg/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60mg/L。對于去碳和硝化作用在同一個濾池內進行的曝氣生物濾池反應器，NH3—N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3.0kg/(m3·d)時，NH3—N去除受到抑制；當有機負荷高于4.0kg/(m3·d)時，NH3—N的去除受到明顯抑制，因此用曝氣生物濾池降低NH3—N時，必須降低有機負荷，最好使有機負荷控制在2.0kgBOD5/(m3濾料·d)以下。②硝化反應器對進水有機污染物(COD)濃度要求2021/5/951③硝化菌生長速率硝化菌的生長速率與底物(NH3—N)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.硝化菌的生長速率隨著NH3—N、DO濃度增高而增大，但溶解氧對生長速率的影響較NH3—N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2～3mg/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.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25～30℃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。2021/5/952c.

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NH3—N被轉化成NO3－—N，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NH3—N轉化成NO3－—N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。2021/5/9534.3DN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。2021/5/954

①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、內碳源。廢水中各種有機基質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，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，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，反硝化速率極低，要求反應器的體積相對龐大得多。2021/5/955

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的量更少，為此，必須投加外碳源以滿足反硝化對有機質的要求。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、進水的水質資料等有關因素，通過技術經(jīng)濟比較后確定。2021/5/956②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<0.5mg/L。③溫度反硝化細菌對溫度變化雖不如硝化細菌那樣敏感，但反硝化效果也會隨溫度變化而變化。溫度越高，反硝化速率也越高，在30~35℃時，反硝化速率增至最大。當?shù)陀?5℃時，反硝化速率將明顯降低，至5℃時，反硝化作用將趨于停止。因此，在冬季要保證脫氮效果，就必須提高生物膜量，適當減少濾池反沖洗次數(shù)及降低負荷(水力負荷)等措施來補救。2021/5/957④pH值和堿度反硝化細菌對pH值變化不如硝化細菌敏感，在pH值為6~9的范圍內，均能進行正常的生理代謝，但生物反硝化的最佳pH值范圍為6.5～8.0。當pH值>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NO3—N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，很多本應外加堿源才能順利進行硝化的污水，可以不再需要加堿。2021/5/9584.4DN－P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DN－P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。①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，會縮短曝氣生物濾池的運行周期。2021/5/959②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?；瘜W處理效果穩(wěn)定可靠，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，只會產(chǎn)生眾所周知的細小的沉淀物。2021/5/960

在曝氣生物濾池中，在高濃度氧環(huán)境下，二價鐵迅速變?yōu)槿齼r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DN－P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DN－P生物濾池前必須使水中的溶解氧降至0.5mg/L以下。同一般情況下，在DN－P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需的碳源才能完成，在進行這一過程時還要占用DN－P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DN－P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TP<0.5mg/L的排放要求，若采用FeSO4作為除磷藥劑，則需保證P：Fe>2.5才能達到要求。2021/5/9614.5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2021/5/9624.5.1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整對曝氣生物濾池供氣量，即通過控制風機的調節(jié)閥門，調整進氣量。2.曝氣生物濾池應通過調整水力負荷、反沖洗周期及濾池內生物膜量進行工藝控制。3.曝氣生物濾池池內處理水中的溶解氧宜為4—6mg/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、水質或曝氣生物濾池運行方式的變化而引起的出水渾濁、水質黑色等不正常現(xiàn)象，應分析原因，并針對具體情況，調整系統(tǒng)運行工況，采取適當措施使濾池的水質處理恢復正常。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，應根據(jù)泡沫顏色及浮渣性狀分析原因，采取調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量，則要對濾池進行反沖洗。2021/5/963（1）氣洗

停止進水泵→停止正常曝氣風機→關閉正常曝氣閥門→打開反沖洗進氣閥→開啟反沖洗風機→進行氣洗，在水力、氣流剪切及濾料間的摩擦，使濾料表面雜質和老化生物膜脫落下來，氣流將截留的懸浮物和脫落的生物膜沖起并懸浮于水中，被表面掃洗水沖入反沖洗排水槽。

目的是松動濾料層，使濾料層膨脹。

氣洗強度一般為10～15L/(m2·s)。反沖洗時間一般為5min。（2）氣水同時反沖洗

在氣洗的同時打開反沖洗水閥→啟動反沖洗水泵→進行氣水聯(lián)合反洗，

反沖洗水經(jīng)配水室進入濾池，使濾料得到進一步?jīng)_洗，表掃仍繼續(xù)進行。

目的是將濾料上截留的懸浮物和老化的微生物膜沖洗出去。

反沖洗水洗強度一般為5.0～8.5L/(m2·s)，時間一般為5～8min。（3）水漂洗

停止反沖洗風機→關閉反沖洗風機進氣閥門→停止氣洗，單獨水漂洗，表掃仍繼續(xù)，最后將水中懸浮雜質全部沖入排水槽。

目的是將濾料表面的懸浮物和老化的微生物膜沖洗出去。時間一般為5～8min。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。

2021/5/964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