淺議新型污水處理工藝曝氣生物濾池

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 摘要:介紹一種新型生物膜法污水處理工藝——曝氣生物濾池 ,著重該工藝原理、特點、形式、工藝組合流程和存在問題。
    關鍵詞:污水處理 生物膜法 曝氣生物濾池 BAF
    在污水生物處理工藝的發(fā)展和應用中,活性污泥法和生物膜法一直占據(jù)主導地位。隨著新型濾料的開發(fā)和配套技術的不斷完善,與活性污泥法平行發(fā)展起來的生物膜工藝技術得以快速發(fā)展,并研究開發(fā)出各式各樣的生物膜工藝技術,其中曝氣生物濾池應用范圍最廣,最具發(fā)展前景。
    曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter,簡稱BAF)是20世紀80年代末在歐美發(fā)展來的一種新型的污水處理技術,它是由滴濾池發(fā)展而來并借鑒了快濾池形式,在一個反應器內(nèi)同時完成了生物氧化和固液分離的功能,不需設置二沉池。世界上首座曝氣生物濾池于1981年誕生于法國。隨著環(huán)境對出水水質(zhì)要求的提高,該技術在全世界城市污水處理中獲得了廣泛的推廣應用,目前,在全球已有數(shù)百座大小各異的污水處理廠采用了BAF技術,并取得了良好的處理效果。
    一、工藝原理
    曝氣生物濾池是借鑒污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設計思路,將生物降解與吸附過濾兩種處理過程合并在同一單元反應器中,以濾池中填裝的粒狀填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)為載體,在濾池內(nèi)部進行曝氣,使濾料表面生長著大量生物膜,當污水流經(jīng)時,利用濾料表面上所附生物膜中高濃度的活性微生物的強氧化分解作用和濾料粒徑較小的特點,充分發(fā)揮微生物的生物代謝、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留作用以及反應器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級捕食作用,實現(xiàn)污染物的高效清除,同時利用反應器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在,實現(xiàn)脫氮除磷的功能。
    二、工藝特點
    ①BAF水力負荷高、容積負荷大、水力停留時間短、出水水質(zhì)好。
    ②BAF占地面積小,基建投資省。BAF反應時間短,具有同步去除COD及SS的功能,可不設二沉淀池。
    ③菌群結(jié)構(gòu)合理。傳統(tǒng)的活性污泥法微生物的分布相對均勻,而在BAF中沿污水流程能形成不同的優(yōu)勢生物菌種,可使有機物降解、硝化/反硝化能在同一個池子中發(fā)生,簡化了工藝流程。在距進水端較近的濾層中,污水中的有機物濃度較高,各種異養(yǎng)菌占優(yōu)勢,主要是去除BOD;在距出水端較近的濾層中,污水中的有機物濃度已較低,自養(yǎng)型的硝化菌占優(yōu)勢,可以進行氨氮的硝化反應。
    ④在設置回流或單獨設置反硝化段的情況下可以實現(xiàn)較好的脫氮效果。
    ⑤耐沖擊能力強。BAF濾池的濾層內(nèi)保持著高濃度的生物量,對水質(zhì)、水量及溫度變化有較強的適應性,不像活性污泥法那么敏感。
    三、工藝形式
    近年來曝氣生物濾池發(fā)展迅速,工藝形式不推陳出新,曾先后出現(xiàn)過BIOCARBON、BIOFOR、BIOSTYR、BIOSMEDI、BIOPUR、COLOX、DeepBed形式,其中BIOCARBON、BIOFOR、BIOSTYR、BIMEDI、BIOPUR是現(xiàn)代曝氣生物濾池幾種典型的行工藝,在世界范圍內(nèi)都有應用,其構(gòu)造特點見表1。BIOCARBON(圖1)為早期開發(fā)的工藝形式,現(xiàn)在曝氣生物濾池則多采用BIOFOR(圖2)和BIOSTYR(圖3)形式。
    四、組合工藝流程
    單個曝氣生物濾池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,與其他工藝組合可進行一般城市污水或工業(yè)廢水的二級或三級處理。表2是采用曝氣生物濾池處理污水的典型流程。
    五、存在問題
    1、對進水的SS要求較高,SS一般不超過100mg/L,最好控制在60 mg/L以下,這就要求強化一級處理,往往需要投加絮凝劑,使得污泥量增加,運行費用提高。
    2、生物除磷效果不好,多采用化學法除磷。
    雖然曝氣生物濾池技術發(fā)展較快,但其反應機理與反應動力學的研究尚待深入,有關反應機理的理論體系還有待完善,但隨著現(xiàn)代生物檢測技術的發(fā)展,有關曝氣生物濾池處理機理的研究將有望取得突破。隨著現(xiàn)代材料科學的發(fā)展,利用各種新型材料作為曝氣生物濾池濾料,可使曝氣生物濾池降解污染物的能力將大大提高,因此,曝氣生物濾池在污水處理中將發(fā)揮更大的作用。