曝气生物滤池(BAF)配水系统改造及应用

曝气生物滤池（BAF）配水系统改造及应用苏州市环境科学研究所中科院生态环境研究中心苏州嘉林科技发展有限公司前言2007年，江苏省环境保护厅颁布了一项污水排放标准，即《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》，要求太湖地区相关排污单位完成对原有处理设施的提标改造，并于2008年实现达标排放。在对印染废水等污水处理设施的提标改造中，很多单位均采用了曝气生物滤池工艺，取得了很好的效果，出水达到了江苏省环境保护厅新颁布排放标准的要求，即出水CODcr达到60mg/L以下。前言印染废水处理水量较大，一般均采用多组曝气生物滤池并联运行，其中，涉及到多个滤池均匀配水的问题。通过对现有多处采用传统配水方式的曝气生物滤池进行调查了解，发现其配水方式均存在配水不均的问题，从而导致过滤效果不稳定，甚至有时出现超标现象。为此，专门开发了一种滤池均匀配水装置，可使各滤池配水稳定平衡，滤池处理效果相对稳定，有效解决了曝气生物滤池配水不均所带来的问题。1技术背景1.1曝气生物滤池的作用原理曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter，BAF)是一种发展较快的新型生物处理技术，具有占地面积小，出水水质高，投资省，运行灵活方便，易于管理，抗冲击负荷能力强等优点，不仅可以用于污水的二级和三级处理，而且还可用于微污染水源水预处理等。曝气生物滤池技术将污水生物处理与深层过滤集于一身，充分体现了现代水处理工艺向复合、集成化发展的趋势。曝气生物滤池简图1技术背景1.1曝气生物滤池的作用原理曝气生物滤池的主要作用是去除水中的有机污染物，SS等。单个曝气生物滤池的面积有一定的限制，滤池的面积太大，不仅布水布气装置施工与维护难度大，而且不易分配均匀，相应的反冲洗设施如反冲洗水泵和反冲洗风机规格都将会太大，将会增加设备投资；如果单个曝气生物滤池的面积过小，必将造成滤池数量过多，从而造成控制阀门过多，增加运营操作维护的难度，亦会增加设备投资成本。当工程中处理水量比较大的时候，经常采用的办法就是选择一个合理的单个曝气生物滤池的大小，再由多个单体滤池组成滤池组。1技术背景1.1曝气生物滤池的作用原理如果滤池组的供水是来自同一个水源，就存在配水问题，要求对各个单体滤池均匀供水。由于各个单体滤池的阻力不同，各个滤池进水管路的阻力也不同，而水总是向阻力小的地方流动，故配水很难均匀。此外，在运行过程中，滤池的阻力是逐步增加的，因为共用反冲洗设施，所以必定会错开单个滤池的反洗时间，故而每个滤池的阻力增加并不同步，从而造成互相干扰。在这种同一个水源对多个单体滤池组成的滤池组供水的系统中，配水不均匀的结果使得滤池的运行效率降低、出水效果不稳定。因此，配水成为多组曝气生物滤池运行的重要问题。1技术背景1.2现有曝气生物滤池配水系统的问题第一种，采用手动阀门形式配水，各滤池进水口设置手动调节阀门，靠人工操作来调节各个单体滤池的进水流量。这种配水方式存在两个问题：⑴人工调节很难做到各池进水量均衡，虽然可以采用加装流量计方式，但是普通瞬时流量计精度相对差一些，很难做到精准，而且会增加阀门组复杂程度与投资成本，故而运行过程中，各单池流量很难调节均衡；⑵在过滤过程中滤层阻力会不断上升，各单个滤池所处的滤程并不相同，所以各单池阻力的上升也并不相同，水自动流向阻力较低的滤池，造成过滤过程中每组滤池进水也会不均衡；1技术背景1.2现有曝气生物滤池配水系统的问题第二种，采用自动阀门形式配水，各滤池进水口设置自动调节阀门，但还是会有如下问题：⑴如果采用开闭式自动阀门，则前述手动阀门1、2两个问题依然存在，而且还需加装手动阀门进行流量调节，操作烦琐；⑵如果采用可调式自动阀门，可以节省手动调节阀，但是初期调节与过程调节还是会有问题，亦不能避免前述手动阀门1、2两个问题。1技术背景1.2现有曝气生物滤池配水系统的问题第三种，采用可调节自动阀门加压力控制器进行过程调节形式配水，可以基本避免前述手动阀门1、2两个问题，但还是会有如下问题：⑴由于压力传感器判断、信号传递、动作执行会存在一些滞后，所以效果会打一些折扣。⑵投资成本会极其昂贵，非一般用户所能承受。2均匀配水装置的开发2.1下进上出曝气生物滤池均匀配水装置工作原理:总渠进水管的一端连接前级处理单元来水，另一端连接配水渠；配水渠中有多个配水三角堰，每一个配水三角堰正对着一个单体滤池的单池进水斗；单池进水斗的底部安装有单池进水管，单池进水管的上端与单池进水斗相连，下端伸入到滤池底部与布水管相连(向上流式滤池)，或者下端伸入到滤池上部(向下流式滤池)；在每个单池进水斗中安装有液位控制器，液位控制器的安装高度在单池进水斗的上部，水平位置在单池进水斗的一侧。1.总渠进水管、2.配水渠、3.配水三角堰、4.单池进水斗、5.单池进水管、6.液位控制器2均匀配水装置的开发2.2上进下出曝气生物滤池均匀配水装置工作原理:采用配水三角堰方式配水，只要控制好各单体滤池配水三角堰水平安装，则进入各单体滤池的水量可以分配到非常均匀的状态，而且进入每单体滤池的水量只受配水三角堰控制，与滤层阻力及其变化都没有关系；随着单池滤层阻力不断增加，单池进水管内的液面不断上升，最终上升至单池进水斗内，当单池进水斗内的液面升至设定好的液位控制点时，该单体滤池即可进入反冲洗状态，做到合理反洗，不浪费反洗用水及电能消耗。1.总渠进水管、2.配水渠、3.配水三角堰、4.单池进水斗、5.单池进水管、6.液位控制器2均匀配水装置的开发2.3均匀配水装置的特点各个单体滤池的水路互不干扰，各个滤池之间配水均匀。配水持续稳定可靠，提高了滤池的运行效率。就每一个滤池而言，在整个滤程始终，其滤水推动力随着滤料层阻力的增加而升高。在有效过滤时间内，滤池的出水量基本保持恒定。能自动测知滤程终点，发出信号给控制系统进行反冲洗。优化反冲洗程序，节省反冲洗清水与电能。结构合理紧凑、适用于曝气生物滤池及各类其他普通砂滤池等水处理设施。3配水滤池净化效果分析3.1传统手动阀门配水滤池系统效果分析苏州某印染企业，废水处理系统深度提标工程中使用了曝气生物滤池工艺，主要参数如下：日处理水量为5000吨/天，即250吨/小时；共分为八组曝气生物滤池，每池处理水量为32吨/小时。CODcr进为80mg/L左右、SS进为60mg/L左右；采用手动阀门调节各池的进水量；滤池每三天轮流反冲洗一次。通过一周的连续监测，每隔四小时记录单池进水量，每日取平均数，七天内进水量数据如下图3、出水COD变化数据见图4、出水SS变化数据见图5。3配水滤池净化效果分析3.1传统手动阀门配水滤池系统效果分析202224262830323436滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8流量(m3/h)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天404244464850525456586062滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8平均CODcr(mg/L)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天图3传统配水滤池水量变化图4传统配水滤池出水COD变化202224262830323436滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8流量(m3/h)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天404244464850525456586062滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8平均CODcr(mg/L)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天202224262830323436滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8流量(m3/h)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天404244464850525456586062滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8平均CODcr(mg/L)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天图3传统配水滤池水量变化图4传统配水滤池出水COD变化3配水滤池净化效果分析3.1传统手动阀门配水滤池系统效果分析由图上数据分析可以得出：单池进水量不均匀性达到10%以上；出水CODcr单池差异超过20%，日均差异为12%左右；出水SS单池差异超过50%，日均差异为20%以上。024681012滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8SS(mg/L)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天图5传统配水滤池出水SS变化3配水滤池净化效果分析3.2均匀配水装置配水滤池系统效果分析苏州某印染污水为主的综合污水处理厂，废水处理系统深度提标工程中亦使用了曝气生物滤池工艺，采了本均匀配水装置,主要参数如下：日处理水量为25000吨/天，即1250吨/小时；共分为20组曝气生物滤池，每池处理水量为62.5吨/小时；CODcr进为80mg/L左右、SS进为60mg/L左右；采了本均匀配水装置调节各池的进水量；滤池每三天轮流反冲洗一次。为了便于测量，共取了其中十组曝气生物滤池进行监测，通过一周的连续监测，每隔四小时记录单池进水量，每日取平均数，七天内进水量数据如下图6、出水COD变化数据见图7、出水SS变化数据见图8。3配水滤池净化效果分析3.2均匀配水装置配水滤池系统效果分析40444852566064滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8滤池9滤池10流量(m3/h)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天404244464850525456滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8滤池9滤池10CODcr(mg/L)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天图6均匀配水滤池水量变化图7均匀配水滤池出水COD变化3配水滤池净化效果分析3.2均匀配水装置配水滤池系统效果分析由图上数据分析可以得出：单池进水量不均匀性不到1%；出水CODcr单池差异不足10%，日均差异不足2%左右；出水SS单池差异不到35%，日均差异不足15%。显然出水效果明显好于传统配水曝气生物滤池。024681012滤池1滤池2滤池3滤池4滤池5滤池6滤池7滤池8滤池9滤池10SS(mg/L)第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天图8均匀配水滤池出水SS变化4.结论针对传统曝气生物滤池均不同程度的存在配水不均的问题，开发了曝气生物滤池均匀配水装置，通过在各池进水斗中加装液位检测装置，测知单池阻力上升情况，并自动测知滤程终点，自动进入反冲洗过程；整体投资成本并不增加，处理效率明显优于手动配水曝气生物滤池。BAF工程案例吴江市震泽镇联合污水处理厂提标改造工程吴江市震泽镇联合污水处理厂提标改造工程项目地：震泽镇废水来源：主要为印染废水，另有少量喷织废水和生活污水，今后生活污水水量会有所上升原有工艺：调节池→酸化水解池→一级曝气沉淀池→二级曝气沉淀池→物化沉淀池。原有设计能力：水量为15000～20000吨/天，处理后出水达到国家《污水综合排放标准》一级标准。吴江市震泽镇联合污水处理厂提标改造工程改造方案设计要求：针对污水厂的现状与当前国家要求提高废水排放要求的政策，要求对原有污水处理设施进行适当改造，使其发挥正常功能，再对原有常规出水进行深度处理提标改造令其达到《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/1072-2007)要求的排放标准，以及其他现行的相关污水排放标准。整个改造工程必须按国家相关规范设计，出水达到上述要求，只能利用污水厂现有土地进行改造，并尽量留下空地，为以后发展留下空间。吴江市震泽镇联合污水处理厂提标改造工程原水水质指标PH：6～9BOD5：≤25mg/lCODcr：≤100mg/lSS：≤70mg/l色度：≤40倍NH3-N：≤5mg/lTP：≤0.5mg/lTN：≤15mg/l达标水质指标PH：6～9BOD5：≤10mg/lCODcr：≤60mg/lSS：≤10mg/l色度：≤20倍NH3-N：≤5（8）mg/lTP：≤0.5mg/lTN：≤15mg/l吴江市震泽镇联合污水处理厂提标改造工程提标改造方案：采用臭氧曝气生物滤池技术，处理包括三个过程：砂滤、臭氧