一文看懂曝氣生物濾池的原理，構(gòu)型，效能影響因素
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Tips:
生物膜工藝在廢水處理中的應(yīng)用具有悠久的歷史。早在1914年，活性污泥法發(fā)明之前，生物膜法就已經(jīng)應(yīng)用于廢水處理。該工藝快發(fā)應(yīng)用以來，一直受到各國研究者的重視。通過不斷研究，該工藝由低負(fù)荷生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池（一代生物膜工藝）等足部發(fā)展到生物接觸氧化法、淹沒式生物濾池、生物流化床（第二代生物膜工藝）等各種工藝。直到上世紀(jì)八十年代末到九十年代初，第三代生物膜工藝——曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter,簡稱BAF）。
該工藝初用于污水的三級(jí)處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理。目前，在歐美、日本等發(fā)達(dá)世界廣為流行，目前世界上有3500多座污水處理廠使用該工藝。在我國該工藝漸漸用于污水處理。
分類
根據(jù)處理功能的不同又可分為：
以有機(jī)物去除為目標(biāo)的DC-BAF：用于可生化性較好的工業(yè)廢水和對(duì)氨氮沒有特殊要求的生活污水，主要去除污水中碳化有機(jī)物和截留污水中的懸浮物，即去除BOD、COD、SS。
以硝化去除為目標(biāo)的N-BAF：適用于僅需要進(jìn)行硝化反應(yīng)的場合（排放標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)氨氮有做要求而總氮?jiǎng)t無規(guī)定）。該工藝供氣較為充足，整個(gè)濾池處于好氧狀態(tài)，微生物以自養(yǎng)性硝化菌為主。
以脫氮去除為目標(biāo)的DN-BAF：適用于出水對(duì)總氮有要求的場合。該濾池不設(shè)曝氣管道，濾池處于厭氧狀態(tài)，在厭氧條件下，NO3-N和NO2-N在哦硝化菌的作用下被還原成N2。
以脫氮除磷去除為目標(biāo)的NP-BAF：通過投加化學(xué)除磷藥劑來完成濾池除磷。在濾料作用下誘發(fā)絮凝，沉淀物截留在濾床上，通過周期性的反沖洗，將磷排除系統(tǒng)外，達(dá)到除磷的目的。剩余污泥增加量為15%-50%。
生物濾池凈水原理是濾池內(nèi)濾料上生長的生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用以及生物膜內(nèi)部微環(huán)境和厭氧段的反硝化作用。
污水流經(jīng)濾料時(shí)，濾料表面附著生長高活性的生物膜，濾池內(nèi)部曝氣。待生物膜成熟后，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附、降解，從而得到凈化。生物膜表層生長的是好氧和兼性微生物，有機(jī)污染物經(jīng)微生物好氧代謝而降解，終點(diǎn)產(chǎn)物是H2O、CO2、NO3等。由于氧在生物膜表層已耗盡，生物膜內(nèi)層的微生物處于厭氧狀態(tài)，進(jìn)行的是有機(jī)物的厭氧代謝，終點(diǎn)產(chǎn)物為有機(jī)酸、乙醇、醛和H2S、N2等。濾料自身對(duì)污水中的懸浮物具有截留和吸附作用，另外經(jīng)培菌后濾料上生長有大量微生物，微生物的新陳代謝作用產(chǎn)生的粘性物質(zhì)如多糖類、酯類等起到吸附架橋作用，與懸浮顆粒及膠體粒子粘結(jié)在一起，形成細(xì)小絮體，通過接觸絮凝作用而被去除。一文看懂曝氣生物濾池的原理，構(gòu)型，效能影響因素
由于微生物的不斷繁殖，生物膜逐漸增厚，超過一定厚度后，吸附的有機(jī)物在傳遞到生物膜內(nèi)層的微生物以前，已被代謝掉。此時(shí)，內(nèi)層微生物因得不到充分的營養(yǎng)而進(jìn)人內(nèi)源代謝，失去其粘附在濾料上的性能，脫落下來隨水流出濾池，濾料表面再重新長出新的生物膜。
構(gòu)造
曝氣生物濾池的主要構(gòu)造包括池體、濾料、承托層、布?xì)庀到y(tǒng)、布水裝置、反沖洗裝置、排水系統(tǒng)。
①池體：
其作用是容納被處理水和圍擋濾料，并承托濾料和曝氣裝置的重量。其形狀有圓形、正方形和矩形(長寬比為1.2~1.5)三種，結(jié)構(gòu)形式有鋼制設(shè)備（處理水量小）和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（處理水量大）等。為保證反沖洗效果，單池面積不宜太大（≤100m2）。
②濾料：
是生物濾池的主體，對(duì)生物濾池的凈化功能有直接影響。因此濾料需具備質(zhì)堅(jiān)、高強(qiáng)、耐腐蝕、抗冰凍，較高的比表面積，較大孔隙率，且能就地取材，便于加工、運(yùn)輸?shù)葪l件。材質(zhì)可用輕質(zhì)陶粒、爐渣、石英砂、焦炭、沸石等，以圓形陶粒為佳。粒徑為3-6mm，濾層厚度約2.5-4.5m。
③承托層：
作用是支撐濾料，防止濾料流失和堵塞濾頭，同時(shí)還要保持反沖洗穩(wěn)定進(jìn)行。為保證承托層的穩(wěn)定和配水的均勻性，要求材質(zhì)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，其形狀盡量接近圓形，常用材質(zhì)為卵石。
④布水系統(tǒng)：包括濾池下部的配水室和濾板上的配水濾頭。
對(duì)于上流式濾池，配水室的作用是使某一短時(shí)段內(nèi)進(jìn)入濾池的污水均勻混合，依靠承托濾板和濾頭的阻力作用是污水在濾板下均勻、均質(zhì)分布，并通過濾板上的濾頭均勻流入濾料層；除了濾池正常運(yùn)行布水外，也可作為定期對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗時(shí)布水用。對(duì)于下流式濾池，該布水系統(tǒng)主要用作濾池反沖洗布水和收集凈化水用。
配水室組成：緩沖配水區(qū)和承托濾板。緩沖配水區(qū)初步混勻污水，然后依靠承托板的阻力作用使污水在濾板下均勻、均質(zhì)分布，并通過濾板上濾頭將污水均勻送入濾料層。緩沖配水區(qū)在水氣聯(lián)合反沖洗時(shí)起到均勻配氣作用。
配水濾頭：其作用是向?yàn)V池均勻配水。
⑤布?xì)庀到y(tǒng)：工藝布?xì)庀到y(tǒng)（充氧曝氣）和進(jìn)行氣-水聯(lián)合反沖洗時(shí)的供氣系統(tǒng)（反沖洗曝氣）。
工藝布?xì)庀到y(tǒng)：保持曝氣生物濾池中充足的溶解氧并維持濾池內(nèi)生物膜高活性。曝氣生物濾池一般采用鼓風(fēng)曝氣形式，空氣擴(kuò)散系統(tǒng)一般有穿孔管空氣管空氣擴(kuò)散系統(tǒng)和專用空氣擴(kuò)散系統(tǒng)兩種，該裝置（EPT）按一定間隔安裝在空氣管道上，距承托板約0.1~0.15m，空氣通過擴(kuò)散器并流過濾料層是可達(dá)30%以上的氧利用率，且不易堵塞。
⑥反沖洗系統(tǒng)：由反沖洗供水系統(tǒng)和反沖洗供氣系統(tǒng)組成。
采用氣-水聯(lián)合反沖洗，目的是去除濾池運(yùn)行過程中界留下的各種顆粒、膠體污染物及老化脫落的微生物膜。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(shí)現(xiàn)。反沖洗時(shí)，反沖洗進(jìn)氣與濾板下形成氣墊層，隨后空氣便從長柄濾頭上端的進(jìn)氣孔進(jìn)入，反沖洗水則由長柄濾頭下端進(jìn)水孔進(jìn)入。
反沖洗過程一般分為三步：氣洗、氣水同時(shí)反洗、水漂洗。氣洗目的是松動(dòng)濾料層，使濾料層膨脹。氣洗強(qiáng)度一般為10~15L/(m2*S)，時(shí)間為5min。氣水同時(shí)反洗目的是將濾料上截留的懸浮物和老化的生物膜沖洗出去，水洗強(qiáng)度為5.0~8.5 L/( m2*S)，時(shí)間為5~8min。水漂洗目的是將濾料上表面的懸浮物和老化的生物膜沖洗出去，時(shí)間為為5~8min。濾層膨脹率約為10%。
⑦出水系統(tǒng)：
周邊堰出水或單側(cè)堰出水兩種。在大中型污水處理廠一般采用單側(cè)堰出水，并將出水堰口出設(shè)計(jì)成60°斜坡，以降低出水流速。在出水堰口設(shè)置柵形穩(wěn)流板以攔截反沖洗時(shí)被出水帶出的濾料。
水溫：水溫是影響微生物生長和生命代謝活性的主要原因，大多數(shù)微生物的新陳代謝活動(dòng)隨著溫度升高而增強(qiáng)，隨溫度降低而減弱，水溫越低，活性越小。根據(jù)Airheniuslls公式，隨著溫度非下降10℃，生化反應(yīng)速率將下降一倍。細(xì)菌適宜生長繁殖的溫度在25~35℃之間，因此在溫度較高的夏季，曝氣生物濾池的處理效果很好，而在冬季水溫低，生物膜活性受抑制，處理效果受到影響，出水水質(zhì)較差。
pH和堿度：微生物的生長和繁殖與污水的pH值有密切關(guān)系，pH值的改變可能會(huì)引起細(xì)胞膜電荷的變化，進(jìn)而影響微生物對(duì)有機(jī)物的吸收和微生物代謝過程中酶的活性。對(duì)于好氧微生物來說，進(jìn)水的pH值在6.5~8.5之間較為適宜。硝化反應(yīng)是一個(gè)耗堿過程，其適宜pH值范圍7.0~8.5，超出其適宜范圍，硝化細(xì)菌的活性急劇下降，氨氮的去除率也隨之降低。
水力負(fù)荷：水力負(fù)荷的大小直接影響污水在濾池中的停留時(shí)間，水力負(fù)荷越小，水力停留時(shí)間越長，處理效果越好，反之亦然。但水流紊動(dòng)能加快生物膜的更新、濾池內(nèi)的傳質(zhì)及溶解氧的利用率，并且水力負(fù)荷過小會(huì)導(dǎo)致濾料堵塞。因此水力負(fù)荷在運(yùn)行中通常為0.5~1.5m3/(m2*h)。
溶解氧：是影響生物膜生長和出水效果的重要因素。在好氧處理工藝中需氧量是工藝控制的重要指標(biāo)。濾池處理水中溶解氧以4~6mg/L為宜。當(dāng)溶解氧低于2mg/L時(shí)，好氧微生物生命活動(dòng)受到限制，從而降低有機(jī)物氧化分解和氨氮的轉(zhuǎn)化速度。因此，控制曝氣量就顯得尤為重要，曝氣量大，濾池中溶解氧高，提高好氧微生物氧化分解有機(jī)物的速率，同時(shí)氣流產(chǎn)生的剪切力有助于老化的生物膜脫落。
日常運(yùn)行管理：日常監(jiān)控指標(biāo)有水溫、pH、DO、CODCr、BOD5。另外還要適時(shí)進(jìn)行生物相鏡檢，并結(jié)合水質(zhì)指標(biāo)判斷生物膜所處工況，結(jié)合具體情況對(duì)運(yùn)行參數(shù)座相應(yīng)調(diào)整。
與其他工藝比較：
來源：水博網(wǎng)
宜興 | 城市排水與污水處理前沿發(fā)展研討會(huì)
排水與污水處理是實(shí)現(xiàn)城市化健康循環(huán)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)城市生活質(zhì)量的要件，與民生改善、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與公共安全密切相關(guān)；涉及到目前海綿城市建設(shè)、黑臭水體治理、重要水系城市的排放標(biāo)準(zhǔn)。中國"十三五"規(guī)劃同時(shí)提出污水處理向提質(zhì)增效、泥水并重、再生利用的轉(zhuǎn)變要求，排水與污水處理設(shè)施面臨著重大的歷史機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
在由江蘇省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)、無錫市人民單位指導(dǎo)主辦的2018江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)配套對(duì)接會(huì)框架下，《亞洲環(huán)保》聯(lián)合中國宜興國際環(huán)保城在"中國水處理裝備之都"—宜興市聯(lián)合舉辦"城市排水與污水處理前沿發(fā)展研討會(huì)"旨在推介目前在國內(nèi)外先鋒者，一方面就其系統(tǒng)性的可借鑒經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行交流，一方面列選國內(nèi)外相關(guān)性工藝技術(shù)和產(chǎn)品裝備應(yīng)用展開介紹。邀請(qǐng)行業(yè)知名專家、學(xué)者和管理者從政策、技術(shù)和案例運(yùn)行等多方面進(jìn)行探討互動(dòng)。現(xiàn)將相關(guān)事項(xiàng)通知如下：
指導(dǎo)單位： 江蘇省經(jīng)濟(jì)和信息化委員會(huì)
無錫市人民單位
承辦單位：《亞洲環(huán)保》、中國宜興國際環(huán)保城
協(xié)辦單位： 新興鑄管股份有限公司
支持單位：東方水業(yè)網(wǎng)
會(huì)議時(shí)間：2018年10月19-20日，19日?qǐng)?bào)到，20日全天會(huì)議。
會(huì)議地點(diǎn)：中國宜興國際環(huán)保城
報(bào)到地點(diǎn)：宜興市氿州開元名都大酒店（宜興市新城路1號(hào)）
豪華標(biāo)間420元/間含雙早，豪華大床450元/間含雙早
溫馨提示：適逢環(huán)保產(chǎn)業(yè)配套對(duì)接會(huì)期間，需要住宿的請(qǐng)?zhí)崆芭c會(huì)務(wù)組協(xié)調(diào)預(yù)定，享受會(huì)議住宿價(jià)。
嘉賓主持：
王榮華 《亞洲環(huán)保》執(zhí)行顧問、前浙江水協(xié)污水委主任、原杭州排水公司總經(jīng)理
高旭《亞洲環(huán)保》編委、中國市政工程?hào)|北市政研究總院有限公司污水總工
擬定邀請(qǐng)發(fā)言議題：（陸續(xù)更新中）
"十三五"中期我國排水與污水處理工作的熱點(diǎn)及難點(diǎn)
楊向平 中國水協(xié)排水委主任、《亞洲環(huán)保》編委
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