BAF工艺

曝气生物滤池（biologicalaeratedfilter），简称BAF，是近年来国际上兴起的污水处理新技术。目前在欧美和日本等国家已有上千座大小各异的污水处理厂应用了这种工艺。它可广泛应用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造等有机废水处理，具有去除SS、CODcr、BOD5、硝化与反硝化、脱氮除磷、除去AOX(有害物质）的作用，其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，并节省了后续二次沉淀池。该工艺有机物容积负荷、水力负荷大、水力停留时间短、出水水质高，因而所需占地面积小、基建投资少、能耗及运行成本低。曝气生物滤池污水处理新技术的诞生，是我国环保领域的一次重大技术突破。一.曝气生物滤池的结构二.曝气生物滤池的工艺流程三.曝气生物滤池问题讨论四.曝气生物滤池应用的有关问题探讨一.曝气生物滤池的结构生物曝气滤池(BAF)的构造陶粒(生物填料层)卵石(承托层)空气管反冲气管(反冲洗系统)滤头(布水系统)污水(布水系统)冲洗水(反冲洗系统)冲洗水泵反冲洗废水曝气生物滤池主体可分为布水系统、布气系统、承托层、生物填料层、反冲洗等五个部分。1．滤池池体滤池池体的作用是容纳被处理水量和围挡滤料，并承托滤料和曝气装置的重量。池的形状有圆形、正方形和矩形三种，结构形式有钢制设备和钢筋混凝土结构等。2．滤料作为生物膜载体——填料的选择是生物膜反应器技术成功与否的关键之一，它决定了反应器能否高效运行，所以填料的选择总的应遵循以下原则。①机械强度好②比表面积大③形状：载体的形状以球状为佳，④生物、化学稳定性好⑤表面电性和亲水性微生物一般带有负电荷，而且亲水，因此载体表面带有正电荷特有利于微生物固着生长，载体表面的亲水性同样有利于微生物的附着，使附着的生物膜数量尽可能地多。⑥孔隙率及表面粗糙度⑦密度火山岩生物滤料介绍：火山岩生物滤料最早诞生在美国，中国曾一度靠进口来实现生物挂膜技术，由于其成本高，科研人员开发了生物陶粒来取代。其主要成份为硅、铝、钙、钠、镁、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质和微量元素，表观为不规则颗粒，颜色为红黑褐色，多孔质轻，颗粒粒径可根据不同要求生产。高效挂膜轻质滤料在物理微观结构方面表现为表面粗糙多微孔，这些特点特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜。火山岩滤料使曝气生物滤池不仅能处理市政污水，以及可生化的有机工业废水、生活杂排水、微污染水源水等，也可在给水处理中取代石英砂、活性炭、无烟煤等用作过滤介质，同时还可对已经过污水处理厂二级处理工艺后的尾水做深度处理，其处理出水达回用水标准后可作中水回用。一、火山岩生物滤料的物理特性：外观形状：无尖粒状，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀；表面粗糙，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落。多孔性：火山岩是天然蜂窝多孔，是菌胶团是佳的生长环境。机械强度：经国家质检部门为5.08Mpa，实践证明可以耐得住不同强度的水力剪切作用，使用寿命远远长了其它滤料。比重：比重适中，反冲洗时容易悬浮且不跑料，可以节能降耗。二、火山岩生物滤料的化学特性：生物化学稳定性：火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。三、火山岩生物滤料的水力学特性：1、空隙率：内外平均孔隙率在40%左右，对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少，同样能达到预期过滤目标。2、比表面积：比表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程。3、滤料形状与水的流态：由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。3．承托层承托层主要是为了支撑滤料，防止滤料流失和堵塞滤头，同时还可以保持反冲洗稳定进行。承托层常用材质为卵石或磁铁矿．为保证承托层的稳定，并对配水的均匀性起充分作用，要求材质具有良好的机械强度和化学稳定性，形状应尽量接近圆形，工程中一般选用鹅卵石作为承托层。4．布水系统曝气生物滤池的布水系统主要包括滤池最下部的配水室和滤板上的配水滤头。对于上向流滤池，配水室的作用是使某一短时段内进入滤池的污水能在配水室内混合均匀，并通过配水滤头均匀流过滤料层，并且该布水系统除作为滤池正常运行时布水用外，也作为定期对滤池进行反冲洗时布水用。布水系统设计不合理或安装达不到要求，使反冲洗时配水不均匀。会产生下列不良后果：①整个生物滤池冲洗不均匀，部分区域冲洗强度大，部分区域冲洗强度小。通过生物絮凝作用吸附部分胶体颗粒，同时微生物新陈代谢过程中老化的生物膜脱落后也将截留在生物填料层内。这些杂质的存在显著地增加了生物滤池的过滤能力，使处理能力下降；同时也使水溶液主体的溶解氧和生物易降解的有机物与生物膜上微生物之间的传质效率下降，影响生物滤池对有机物的去除效率。如果反冲洗布水不均匀．使部分区域反冲洗达不到要求，该区域的生物填料中杂质冲洗不干净，将影响生物滤池对污染物的去除效果。②冲洗强度大的区域，由于水流速度过大，会冲动承托层，混合，甚至引起生物填料的流失，有时也会引起布气系统的松动危害。引起生物填料与承托层的对曝气生物滤池造成极大危害。5.布气系统曝气生物滤池内的布气系统包括正常运行时曝气所需的曝气系统和进行气—水联合反冲洗时的供气系统两部分。6.反冲洗系统反冲洗过程：先降低滤池内的水位并单独气洗，而后采用气—水联合反冲洗，最后再单独采用水洗。在反冲洗过程中必须掌握好冲洗强度和冲洗时间，既要达到使截留物质冲洗出滤池．又要避免对滤料过分冲刷，使生长在滤料表面的微生物膜脱落而影响处理效果。7.出水系统曝气生物滤他出水系统有采用周边出水和采用单侧堰出水等。在大、中型污水处理工程中，为了工艺布置方便，一般采用单侧堰出水较多．二.曝气生物滤池的工艺流程：1.除C工艺曝气生物滤池去除污水中有机物的原理在于反应器内填料上所吸附生物膜中的微生物的氧化分解作用、填料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用。2.除c／硝化工艺3.除c／硝化／反硝化工艺（该工艺是基于A／o工艺）3.除c／除P／脱N工艺三.曝气生物滤池问题讨论：1.预处理运用BAF处理生活污水和工业废水一般需对原水进行预处理。为了使滤池能以较长的周期运行，减少反冲次数，降低能耗，否则原水中的大量杂质和ss都将进入曝气滤池，这将会堵塞曝气、布水系统，给系统的运行带来严重的后果，滤池用于二级处理的情况下，往往需投加药剂才能达到这一要求，药剂的使用不仅增加费用，部分药剂还将降低碱度，进而影响反硝化，这是运用BAF工艺时需要考虑的问题。预处理一般用沉淀或水解，对工业废水还需在进入滤池前加设调节池。如果用BAF处理饮用水的微污染，由于饮用水源中固体杂质比生活、工业污废水少得多，故可不另外考虑预处理可直接将水进入BAF滤池。2．除P脱N磷的去处技术主要有以下三种：生物、化学和物理法。物理法价格昂贵，但去除率并不高。就生物法而言，将生物脱N和生物除P相结合的系统对除P不利，因为除P脱N本身是一对不可调和的矛盾．如果DO太低除P率会下降，硝化反应受到限制，污泥沉降性能差，如果DO太高．则由于回流厌氧区DO增加，反硝化受到限制，同时N03-N的浓度高可影响厌氧区磷的释放。因为，磷的释放需要厌氧环境，如果有N03-N存在就表明只能为兼氧环境。从目前的BAF运行工艺看，完全用生物除磷是很难达到排放标准的；用生物除磷就失去了生物滤池高负荷的特点，造成投资过大，因此最好用加FeCl3药剂的方法除磷，而生物滤池由于耐水力冲击负荷，可使处理后的水超量回流，并在运行中加化学药剂，将化学处理和生物处理同时应用于系统中，达到除P脱N目的，使化学药剂相对用量减少，从刚降低运行费用。3．温度如果在滤池中要进行硝化、反硝化反应，则必须考虑温度的影响，因为硝化、反硝化机理受进水水温的影响很大，曝气生物滤池可在8-30℃的范围内正常运行。4．产泥量曝气生物滤池产泥量相对活性污泥量稍大，污泥稳定性稍差，因为停留时间较短，污泥消化不充分。四.曝气生物滤池应用的有关问题探讨一）.运行周期的讨论概念：在曝气生物滤池运行过程中，由于附着在活性载体上生物膜的增长和载体间悬浮颗粒的捕获作用，导致滤床水头损失增加、产水量降低或出水水质变差，这时曝气生物滤池应停止运行进行反冲洗，以恢复反应器的高效性能。我们将曝气生物滤池自反冲洗结束投入运行至下一次反冲洗开始这段时间称为曝气生物滤池的一个运行周期。从反冲洗结束投入运行至反冲洗结束这段时间称为曝气生物滤池的工作周期。运行周期的影响因素：曝气生物滤池运行周期的长短主要与进水水质、滤池的流向、滤料级配、滤池的功能、滤池反冲洗的效果等因素有关。1）与进水水质的关系给定的曝气生物滤池反应器的运行周期的长短主要取决于进入反应器的水质特性，包括入流污水的有机污染物浓度及悬浮物含量与颗粒尺寸等。在曝气生物滤池运行过程中，由于滤床对固体物质的累积作用，导致水头损失增加至设计值(影响滤池产水量)或出现颗粒穿透滤池(此时即为滤池的一个运行周期结束)．而滤床对固体物质的累积主要包括生物膜的增长和悬浮物的截留两个方面的作用。(1)与有机污染物浓度的关系生物滤池是利用固着在填料上的生物膜，吸附和网捕水中的有机污染物，并加以氧化分解，使污水得以净化。滤床进水端增长的生物膜量较大，出水端增长的生物膜量较小，在曝气生物滤池的一个运行周期临近结束时(即将进行反冲洗)，整个滤床范围内平均累积的微生物膜量大约为2500一3000g／m3滤料，而滤床进水端的微生物量达到6000一7000g／m3滤料。(2)悬浮物浓度及颗粒粒径的关系曝气生物滤池反应器的滤床对入流污水的悬浮颗粒存在着较好的机械过滤与截留作用。其应用于污水二级处理，一般要求其进水悬浮物浓度在100mg／l以下，以避免由于进水悬浮物浓度较高，大大缩短滤池的运行周期，从而导致滤池会出现频繁反冲洗，降低反应器的效能。反应器对悬浮颗粒的去除效果还与颗粒粒径分布存在一定的关系。试验证明对于粒径＞30μm颗粒，在滤床进水端至滤床深度40cm处，去除率可以达到95％；而对于粒径＜5μm的颗粒，在整个滤床范围内，其去除率小于50％，而且在滤床纵断面上去除基本是均匀的；对于粒径更小的颗粒，则可以直接穿透整个滤床。曝气生物滤池反应器对入流污水的悬浮物含量有较严格的要求．这也是曝气生物滤池反应器的不足之处。在实际工程中，预处理一般采用高效沉淀池、水解他、高效固液分离、气浮等工序，只要控制得当，可以满足滤池对入流污水的悬浮物含量的要求，但设计中要考虑到由于滤池反冲洗排水回到处理设施的前端波动负荷的影响。2）与滤池的流向的关系由于滤池的运行方式不向，其截污能力与水头损失增加特性也有所不一样。下向流滤池对悬浮物的截留及降解COD所增加的生物膜量主要集中在滤料层上部的40cm以上部分，大大减少了空间利用效率。下向流滤池水头损失增加特点是：运行周期开始时，水头损失增加缓慢，但到滤料表面出现阻塞，气泡在滤料层中的凝结时．水头损失增加迅速。很快会达到达行周期终点(从水头损失突增到反应器终止运行，时间＜1.0h)。上向流滤池在结构上采用气水平行上向流态，同时采用强制鼓风曝气技术，使得气、水进行极好的均分，防止了气泡在滤料中的凝结，与下向流滤池相比，在整个滤池高度上提供正压条件，可以避免形成沟流或短流，使空间过滤能被更好地运用，空气能将污水中的固体物质带入滤床深处，在滤池中能得到高负荷、均匀的团体物质，延长反冲洗周期。3）与滤料级配关系滤料级配对曝气生物滤池的运行有重要的影响。滤料级配不仅影响出水BOD和SS的浓度，而且影响水头损失的增长速度和滤池运行周期。滤料粒径越小，相应其固体容量(纳污量)越小，水头损失越大，滤池运行周期越短，但出水水质越好。４）与滤池功能的关系反硝化滤池对