BAF曝氣生物濾池廢水處理技術(shù)

    BAF生物曝氣濾池是一種新型的高負(fù)荷浸沒式固定 生物膜三相反應(yīng)器，它集中了現(xiàn)有污水生化處理兩類 方法：活性污泥法和生物膜法各自的優(yōu)點(diǎn)，并將生化反應(yīng)和物理過濾(即生物降解去除BOD和固液分離去除 SS)兩種處理過程合并在同一個(gè)反應(yīng)器中完成。
    曝氣生物濾池（ Biological Aerated Filter, 簡(jiǎn)稱BAF）技術(shù)是在充分吸取國(guó)外曝氣生物濾池(BAF)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的，它的特點(diǎn)是使用一種新型的填料，在其表面及開口內(nèi)腔空間生長(zhǎng)有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時(shí)，微生物膜吸收污水中的有機(jī)污染物作為其自身新陳代謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，氣、水同為上向流態(tài)，使廢水中的有機(jī)物得到好氧降解，并進(jìn)行硝化脫氮。它定期利用處理后的出水對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，排除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物膜的活性。
   曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及微生物膜的吸附阻留作用和沿著水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用以及微生物膜內(nèi)部微環(huán)境的反硝化作用。
   根據(jù)曝氣生物濾池中的水流流向，其可分為上向流和下向流曝氣生物濾池，由于上向流曝氣生物濾池接近于理想濾池，所以在實(shí)際工程中應(yīng)用較多。
   曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運(yùn)行，從開始過濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整的周期。具體過程如下：
   經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池底部進(jìn)入濾料層，濾料層下部設(shè)有供氧的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機(jī)物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；另外，由于在堆積的濾料層內(nèi)和微生物膜的內(nèi)部存在厭氧/缺氧環(huán)境，在硝化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)部分反硝化，從濾池上部的出水可直接排出系統(tǒng)。
   隨著過濾的進(jìn)行，由于濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來越多，截留的SS不斷增加，在開始階段濾池水頭損失增加緩慢，當(dāng)固體物質(zhì)積累達(dá)到一定程度，使水頭損失達(dá)到極限水頭損失或?qū)е耂S發(fā)生穿透，此時(shí)就必須對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以除去濾床內(nèi)過量的微生物膜及SS，恢復(fù)其處理能力。
   曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖，反沖洗水為經(jīng)處理后的達(dá)標(biāo)水，反沖洗空氣來自于濾板下部的反沖洗氣管。反沖洗時(shí)關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣，先單獨(dú)氣沖，然后氣水聯(lián)合沖洗，最后進(jìn)行水漂洗。反沖洗時(shí)濾料層有輕微膨脹，在氣水對(duì)濾料的流體沖刷和濾料間相互摩擦下，老化的生物膜與被截留的SS與濾料分離，沖洗下來的生物膜及SS隨反沖洗排水排出濾池，反沖洗排水回流至預(yù)處理系統(tǒng)。
   曝氣生物濾池作為一種膜法污水處理新工藝，與傳統(tǒng)活性污泥法和接觸氧化法相比，具有以下特點(diǎn)：
1)具有較高的生物濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷
曝氣生物濾池采用的為粗糙多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長(zhǎng)環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運(yùn)行，可在濾料表面和濾料間保持較多的生物量，單位體積內(nèi)微生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活性污泥法中的微生物量（可達(dá)10～15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負(fù)荷增大，進(jìn)而減少了池容積和占地面積，使基建費(fèi)用大大降低。
2)工藝簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好
由于濾料的機(jī)械截留作用以及濾料表面的微生物和代謝中產(chǎn)生的粘性物質(zhì)形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過10mg/l，因此可省去二沉池，進(jìn)而降低基建費(fèi)用。因進(jìn)行周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄，活性較高。有時(shí)即使生物處理發(fā)生故障，在短期內(nèi)其物理作用機(jī)理仍可保證高質(zhì)量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可用于回用。
3)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)
由于整個(gè)濾池中分布著較高濃度的微生物，其對(duì)有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷的變化不象傳統(tǒng)活性污泥那么敏感，同時(shí)無(wú)污泥膨脹問題。
4)氧的傳輸效率高
曝氣生物濾池中氧的利用率可達(dá)20%～30%，曝氣量明顯低于一般生物處理。其主要原因是：①因?yàn)V料粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸面積，提高了氧的利用率；②氣泡在上升過程中，由于濾料的阻擋和分割作用，使氣泡必須經(jīng)過濾料的縫隙，延長(zhǎng)了其停留時(shí)間，同樣有利于氧的傳質(zhì)；③ 理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜，因而加快了氧氣的傳輸速度，減少了供氧量。
5)易掛膜、啟動(dòng)快
BAF調(diào)試時(shí)間短，一般只需7～12天，而且不需接種污泥，采用自然掛膜馴化。由于微生物生長(zhǎng)在粗糙多孔的濾料表面，微生物不易流失，使其運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。BAF在短時(shí)間內(nèi)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，一旦通水并曝氣，可在很短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，這一特點(diǎn)說明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區(qū)的污水處理。
6)菌群結(jié)構(gòu)合理
傳統(tǒng)活性污泥法中，微生物分布相對(duì)均勻，而在BAF中從上到下形成了不同的優(yōu)勢(shì)菌種，因此使得除碳、硝化/反硝化能在一個(gè)池子中發(fā)生。
7)自動(dòng)化程度高
由于相關(guān)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，一些的自動(dòng)化設(shè)備如液位傳感器、在線溶氧測(cè)定儀、定時(shí)器、變頻器及微電腦等產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得曝氣生物濾池系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化得以順利實(shí)現(xiàn)。
曝氣生物濾池系統(tǒng)可以對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量以及污水中溶解氧濃度進(jìn)行在線檢測(cè)，并通過PLC控制系統(tǒng)方便地調(diào)整曝氣時(shí)間的長(zhǎng)短，控制風(fēng)機(jī)的供氧量，做到優(yōu)化運(yùn)行，PLC系統(tǒng)對(duì)濾池進(jìn)行自動(dòng)反沖洗。
8)脫氮效果好
通過不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能區(qū)分布，使濾池在除碳的同時(shí)可進(jìn)行硝化和反硝化。其原理是通過對(duì)兩組濾池或同一座濾池內(nèi)分別人為地造成好氧、兼氧的生物環(huán)境，不僅能去除一般有機(jī)物和懸浮固體，而且具有較好脫氮功能。
9)構(gòu)筑物模塊化，有利于今后的擴(kuò)建。
曝氣生物濾池單元為模塊化結(jié)構(gòu)，可較好滿足城市污水處理廠分期建設(shè)的要求。
主要技術(shù)指標(biāo)
1、BAF適宜的城市污水或生活污水的進(jìn)水水質(zhì)見表1
　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　 表1 進(jìn)水水質(zhì)

2、處理后的出水水質(zhì)見表2
　　　　　　　　　　　　　　　　　 表2 處理后的出水水質(zhì)

主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
　　1、處理能力：120T/D—120000T/D（也可根據(jù)用戶具體要求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)）
　　2、運(yùn)行費(fèi)用：0.13—0.4元/m3
　　3、占地面積：0.2—0.25m2/m3污水

工藝參數(shù)比較
　　　　　　　 　　　　　表3  BAF工藝與傳統(tǒng)處理工藝設(shè)計(jì)參數(shù)比較表（90%碳化）

（kgBOD5/m3.d） 水力停留時(shí)間 （h）  備注

動(dòng)畫演示：