曝气生物滤池BAF.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流曝气生物滤池BAF.精品文档.曝气生物滤池BAFBiological Aerated Filters 曝气生物滤池简介 1 生物滤池 2 BAF预处理工艺应用研究 5 生物滤床污水处理工艺的应用范围和效率 8 生物流化床在废水处理中的应用进展 13 新型曝气生物滤池Biostyr 16 翻板型滤池 20 BAF+常规+UF工艺在微污染水处理中的应用 26曝气生物滤池简介曝气生物滤池（biological aeratedfilter），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

2、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，掀开了城市污水处理工艺新的一页。 1、BAF工艺特点： 新型滤池曝气系统-采用单孔膜空气扩散器滤池专用曝气系统，运行中氧的总体利用率可达%以上，所以供氧动力消耗低，使运行成

3、本大大降低，同时该新型结构的曝气系统不易堵塞。滤池采用水、气联合反冲洗系统-可保证出水水质稳定，使系统始终能正常运行。系统稳定性好-由于该滤池的结构特殊，使滤池系统具有较好的抗冲击负荷能力，并受气候影响小，同样适合于北方地区。滤池为模块化结构-模块化结构便于污水处理厂的扩建。 占地面积小一般为常规处理工艺面积的，厂区布置紧凑，美观。处理出水质量高-出水清彻透明，达国家回用水标准。工艺流程短-比传统工艺省去了二沉池及污泥回流系统，反冲冼系统及供氧量可用微机自动控制，运行管理方便且便于维护。总体投资节省-包括机械设备、自控电气系统、土建及征地费用等，使城市污水处理厂每立方为污水投资可从现在常规工艺

4、的1200-1500元降至800-1000元。 2、BAF工艺流程： 原污水先经格栅除去粗大漂浮物后，由泵提升至水解酸化池（或高效沉淀池），其出水自流入C/N曝气生物滤池进行COD、BOD降解，部分氨氮进行同步硝化，如对脱氮除磷有较高要求，C/N滤池出水可自流入第二级N生物滤池进一步处理与硝化（也可以调整为反硝化或前置反硝化工艺），同时投加药剂进行除磷，也水即可达标排放。为避免增殖的生物膜和截留的悬浮物堵塞滤池，在运行过程中，C/N曝气生物滤池、N生物滤池每运行一段时间需进行反冲洗，反冲洗周期长短根据进水、出水水质综合而定，一般周期为24h至48h，反冲洗采取气、水联合冲洗，反冲洗排水经反冲洗

5、缓冲池回流入集水井，与原污水混合一并处理。水解酸化池（或高效沉淀池）底泥定期经污泥脱水机处理，泥饼外运处置。 3、BAF技术指标： 3.1、一般有机废水，进水浓度CODcf=200-100mg/L,BOD2/CODcr0.3，BAF去除率为CODcr85%， BOD592%。 3.2、BAF滤池内运行技术参数为： （1）MLSS=10000-15000mg/L （2）水力停留时间：2.0-2.5h （3）BOD5有机负荷：2.5-6.0BOD5/立方米滤料.d 3.3、BAF工艺适用范围 （1）适用于城市、城镇、小区生活污水处理，以及酿造、洒精、食品加工、肉联、畜牧饲养、皮革等行业的有机废水处

6、理。 （2）适用处理规模：日处理1万吨规模以下，建议采用BAF成套定型设备；日处理1万吨以上规模，建议采用模块组合或构筑物。 生物滤池简介曝气生物滤池（BAFBiological Aerated Filters）是当今国际最先进的污水处理及回用工艺之一，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，即需曝气、高的过滤速度、截留悬浮物、需定期反冲洗等特点。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料

7、粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更新生物膜，此为反冲洗过程。技术特点曝气滤池主要利用了滤料表面生物膜和滤料之间特有的活性生物絮体这两种不同种类的生物群落，对污水中的污染物进行生物氧化、生物絮能吸附和水解等作用。与传统生物膜法（如普通生物滤池或生物接触氧化法）相比，有明显不同：一是填料不同，曝气生物滤池采用粒径小比表面积达大、易于富集微生物的材料作为填（滤）料，因而可获得非常高的生物浓度，在采用人工强制曝气的条件下，生物氧化能力远大于普通生物滤池或生

8、物接触氧化法； 二是具有过滤功能，可截留脱落的生物膜和悬浮物，可节省二沉池； 三是在曝气生物滤池中存在大量的活性生物絮体，这些活性生物絮体参与了重要的生化降解、生物絮凝吸附过程，使曝气生物滤池成为真正的集生物膜法与活性污泥法各自优点于一身的工艺； 四是在曝气生物滤池中同时存在显著的生物絮凝吸附和水解作用，可使生物氧化与水解过程相分离，是短停留时间内保证优良处理效果的关键。生物滤池的运行管理（一）、生物滤池的投入运行之前，先要检查各项机械设备（水泵、布水器等）和管道，然后用清水代替污水进行试运行，发现问题时需作必要的整修。 生物滤池的投产与活性污泥处理装置投产相类似，有一个生物膜的培养与驯化的阶

9、段。这一阶段一方面是使微生物生长、繁殖直到滤料表面长满生物膜，微生物的数量满足污水处理的要求；另一方面则是使微生物能逐渐适应所处理的污水水质，即驯化微生物。可先将生活污水投配入滤池，待生物膜形成后（夏季时约2-3周即达成熟）再逐渐加入工业废水，或直接将生活污水与工业废水的混合液投入滤池或向滤池投配其他废水处理厂的生物膜或活性污泥等。当处理工业废水时，通常先投20%的工业废水量和80%生活污水量来培养生物膜。当观察到一定的处理效果时，逐渐加大工业废水量和生活污水量的比值，直到全部是工业废水时为止。当生物膜的培养与驯化结束，生物滤池便可按设计方案正常运行。 （二）、生物滤池运行中异常问题及其处理措

10、施 在污水生物处理设备中，虽然生物滤池的运转故障是很少的，但仍具有产生故障的可能性。下面介绍一些常见问题及处理措施。 1、滤池积水的原因有：1）滤料的粒径太小或不够均匀；2）由于温度的骤变使滤料破裂以致堵塞孔隙；3）初级处理设备运转不正常，导致滤池进水中的先服务浓度过高；4）生物膜的过度剥落堵塞了滤料间的孔隙；5）滤料的有机负荷过高。 滤池积水的预防和补救措施有：1）耗松滤池表面的滤料；2）用高压水流冲洗滤料表面；3）停止运行积水面积上的布水器，让连续的废水流将滤料上的生物膜冲走；4）向滤池进水中投配一定量的游离氯（15毫克/升），历时数小时，隔周投配。投配时间可在晚间低流量时期，以减小氯 的

11、需要量；5）停转滤池一天或更长一些时间以便使积水滤干；6）对于有水封墙和可以封住排水渠的滤池，可用污水淹没滤池并持续至少一天的时间；7）如以上方法均无效时，可以更换滤料，这样做能比清洗旧滤料更经济。 2、滤池蝇问题 滤池蝇是一种小型昆虫，幼虫在滤池的生物膜上滋生，成体蝇在池周围飞翔，可飞越普通的窗纱，进入人体的眼、耳、口鼻等处，它的飞翔能力仅为方圆数百米，但可随风飞的更远。滤池蝇的生长周期随气温的上升而缩短，从15摄氏度的22天到29摄氏度的七天不等。在环境干湿交替条件下发生最频。滤池蝇的危害主要是影响环境卫生。 防治滤池蝇的方法有：1）、是哦滤池连续进水不可间断；2）、按照与减少积水相类似方

12、法减少过量的生物膜；3）、每周或隔周用污水淹没滤池一天；4）、彻底冲淋滤池暴露部分的内壁，如尽可能延长布水横管，使废水能洒布于壁上，若池壁保持潮湿，则滤池蝇不能生存；5）、在厂区内消除滤池蝇的避难所；6）、在进水中加氯，使余氯为0.5-1mg/L，加药周期为1-2周，以避免滤池蝇完成生命周期；7）、在滤池壁表面施杀欲进入滤池的成蝇，施药周期约4-6周，即可控制池蝇。但在施药前应考虑杀虫剂对受纳水体的影响。 3、臭味 滤池是好氧的，一般不会有严重的臭味，若有臭皮蛋味，则表明有厌气条件。 臭味的防治措施有：1）、维护所有设备（包括沉淀和废水系统）均为好氧状态；2）、降低污泥和生物膜的积累量；3）、

13、当流量低时向滤池进水中短期加氯；4）、出水回流；5）、保持整个污水厂的清洁；6）、避免出现堵塞的下水系统；7）、清洗所有滤池通风口；8）、将空气压入滤池的排水系统以加大通风量；9）、避免高负荷冲击，如避免牛奶加工厂、罐头厂高浓度废水的进入，以免引起污泥的积累；10）、在滤池上加盖并对排放气体除臭。此外，美国还曾经用加过氧化氢到初级塑料滤池出水，丹麦还曾用塑料球覆盖在滤池表面上除臭等方法。 4、滤池表面结冰问题 滤池在冬天不仅处理效率低，有时还可能结冰，使其完全失效。 防止滤池结冰的措施有：1）、减少出水回流倍数，有时可完全不回流，直至气候暖和为止；2）、调节喷嘴，使之布水均匀；3）、在上风向设

14、置挡风屏；4）、及时清除滤池边表面出现的冰块；5）、当采用二级滤池时，可使其并联运行，减少回流量或不回流，直至气候转暖。 5、布水管及喷嘴的堵塞问题 布水管及喷嘴的堵塞使废水在滤料表面上分布不均，结果进水面积减少，处理效率降低严重时大部分喷嘴堵塞，会使布水器内压增高而爆裂。 布水管及喷嘴堵塞的防治措施有：清洗所有孔口，提高初次沉淀池对油脂和悬浮物的去除率，维持滤池适当的水力负荷以及按规定布水器进行涂油润滑等。 6、蜗牛、苔藓和蟑螂问题 蜗牛、苔藓及蟑螂等动物常见于南方地区，可引起滤池积水或其他问题。蜗牛本身无害，但其繁殖快，可在短期内迅速增多，死亡后，其壳可导致某些设备堵塞。其防治措施有：1）

15、、在进水中加氯，以维持滤池出水中余氯量05-10/数小时为限；2）、用最大回流量冲洗滤池。 7、生物膜过厚的问题 生物膜内部厌氧层的异常增厚，可发生硫酸盐还原，污泥发黑发臭，可导致生物膜活性低下，大块脱落，使滤池局部堵塞，造成布水不均，不堵的部位流量及负荷偏高，出水水质下降。 防止生物膜过厚的措施有：1）、加大回流量，借助水力冲脱过厚的生物膜；2）、采取两级滤池串联，交替进水；3）、低频进水，使布水器的转速减慢，从而使生物膜下降。代表工艺一:Biostyr Biostyr是法国OTV公司的注册工艺，由于采用了新型轻质悬浮填料- -BIOSTYRENE(主要成分是聚苯乙烯，且比重小于1g/cm3

16、)而得名。 1 配水廊道2 滤池进水和排泥3 反冲洗循环闸门4 填料 5 反冲洗气管6 工艺空气管7 好氧区8 缺氧区9 挡板 10 出水滤头11 处理后水的储存和排出12 回流泵13 进水管 图1Biostyr滤池结构示意 如图1所示，滤池底部设有进水和排泥管，中上部是填料层，厚度一般为2.53m，填料顶部装有挡板，防止悬浮填料的流失。挡板上均匀安装有出水滤头。挡板上部空间用作反冲洗水的储水区，其高度根据反冲洗水头而定，该区内设有回流泵用以将滤池出水泵至配水廊道，继而回流到滤池底部实现反硝化。填料层底部与滤池底部的空间留作反冲洗再生时填料膨胀之用。 滤池供气系统分两套管路，置于填料层内的工艺

17、空气管用于工艺曝气，并将填料层分为上下两个区：上部为好氧区，下部为缺氧区。根据不同的原水水质、处理目的和要求，填料层的高度可以变化，好氧区、厌氧区所占比例也可有所不同。滤池底部的空气管路是反冲洗空气管。 工作原理 反应器为周期运行，从开始过滤至反冲洗完毕为一完整周期，具体过程如下：经预处理的 污水(主要是去除SS以避免滤池频繁反冲洗)与经过硝化后的滤池出水按照回流比混合后通过 滤池进水管进入滤池底部，并向上首先流经填料层的缺氧区。此时反冲洗空气管处于关闭状 态。缺氧区内，一方面，反硝化细菌利用进水中的有机物作为碳源将滤池进水中的NO3-N 转化为N2，实现反硝化脱氮。另一方面，填料上的微生物利

18、用进水中的溶解氧和反硝化过程 中生成的氧降解BOD，同时，SS也通过一系列复杂的物化过程被填料及其上面的生物膜吸附 截留在滤床内。经过缺氧区处理的污水流经填料层内的曝气管后即进入了好氧区，并与空气 泡均匀混合继续向上流经填料层。水气上升过程中，该区填料上的微生物利用气泡中转移到 水中的溶解氧进一步降解BOD，滤床继续去除SS，污水中的NH3-N被转化为NO3-N，发 生硝化反应。值得指出的是，以SS形态被截留在滤床内的可降解污染物以及被生物膜吸附的难降解有机物实际被降解吸收的时间可接近一个运行周期，这一点有着很强的现实意义。流出填料层的净化后废水通过滤池挡板上的出水滤头排出滤池，出路分为：(1

19、)排出处理系统外 ；(2)按回流比例与原污水混合进入滤池实现反硝化；(3)用作反冲洗水(在多个滤池并联运行的情况下，当某一个滤池反冲洗时，反冲洗水由其它工作着的滤池出水共同提供)。 随着过滤的进行，由于填料层内生物膜逐渐增厚，SS不断积累，过滤水头损失逐步加大，在一定进水压力下，设计流量将得不到保证，此时即应进入反冲洗再生以去除滤床内过量的生物膜及SS，恢复滤池的处理能力。依据不同的处理情况，滤池出水指标(如SS)也可通过自控系统成为反冲洗的控制条件。 反冲洗采用气水交替反冲，反冲洗水即为贮存在滤池顶部的达标排放水，反冲洗所需空 气来自滤池底部的反冲洗气管。反冲再生过程如下：(1)关闭进水和工

20、艺空气；(2)水单独冲 洗；(3)空气单独冲洗；继而(2)、(3)步骤交替进行并重复几次；(4)最后用水漂洗一次。反 冲洗水自上而下，填料层受下向水流作用发生膨胀，填料层在单独水冲或气冲过程中，不断 膨胀和被压缩，同时，在水、气对填料的流体冲刷和填料颗粒间互相摩擦的双重作用下，生 物膜、被截留吸附的SS与填料分离，冲洗下来的生物膜及SS在漂洗中被冲出滤池。反冲洗污 泥回流至滤池预处理部分的沉淀系统。再生后的滤池进入下一周期运行。由于正常过滤与反 冲时水流方向相反，填料层底部的高浓度污泥不经过整个滤床，而是以最快的速度通过池底 排泥管离开滤池。客观的讲，反冲过程没有太多的理论依据，基本是从再生效

21、果考虑的，既 要恢复过滤能力，又要保证填料表面仍附着有足够的生物体，使滤池能满足下一周期净化处 理要求。BAF预处理工艺应用研究 目前，上海市自来水均采用常规处理工艺，用黄浦江原水处理的自来水中的氨氮、铁、锰较高，有时甚至超标，耗氧量一般达不到2001年9月1日卫生部新颁布的3mg/l的饮用水卫生规范。为使水质全面达标，并逐步达到国际发达国家的水质标准，本研究在周家渡水厂进行了预处理和深度处理的生产性试验研究，BAF就是其中的预处理工艺之一。1、BAF工艺 BAF是BiologicalAeratdFilter的缩写，中文名称为曝气生物滤池。它是80年代末至90年代初兴起的污水处理工艺，在欧美和

22、日本都有应用。其最大特点是集生物接触氧化和截留悬浮固体于一体，节省了二沉池。另外，具有负荷高，停留时间短，出水水质好的优点。 清华大学经过试验研究认为，BAF预处理工艺可以用于改善微污染水源原水水质，周家渡水厂是国内率先采用该项技术的水厂之一。2、周家渡水厂的BAF预处理工艺 周家渡水厂是一家老水厂，1999年起进行了深度处理改造工程，2001年2月完工。改造后的水厂采用黄浦江上游原水，制水能力为1万m3/d，处理工艺分2条处理能力为5千m3/d的平行处理流程，采用BAF预处理工艺的工艺流程为：BAF-常规处理-臭氧-活性炭。活性炭出水加少量氯，进入清水库后由二泵房提升输入管网(见图1)。 B

23、AF构造和气水反冲快滤池相似，仅增加了曝气系统，滤池分为3格，呈单排布置，单格面积为14m2，设计滤速52m/h，陶粒滤料厚度2m，下面有20cm砾石为承托层，设计空床停留时间22min。滤料底部采用多孔管进行连续曝气，安装1台罗茨鼓风机曝气，风量为5.5m3/min，升压为29kpa。冲洗采用气水反冲洗。气冲洗强度为55m3/m2h，水冲洗强度为60m3/m2h。配气、水系统采用滤板和长柄滤头。BAF结构示意图见图2。BAF工艺中滤料的选择主要考虑易挂膜、不易堵塞、不易破碎等因素。经对比，我们选择了江西省萍乡市佳能环保工程有限公司生产的QT系列陶粒滤料。其主要特点是：陶粒用江西优质粘土为原料

24、，表面粗糙、多微孔、不结釉，解决了其他片状陶粒表面结釉的问题；强度高、孔隙率大、比表面积大、化学和物理稳定性好。与聚氯乙烯等规则填料相比，具有生物附着力强，挂膜性能良好等优点；形状为球形，密度适中，水流流态好，反冲洗容易进行。 周家渡水厂采用的陶粒的具体参数为：粒径3-5mm；形状：球形；有效粒径3.2mm；颜色：棕褐色；密度：1.7kg/l；堆积密度0.85kg/l；比表面积：1.510.4cm2/g；孔隙率50%左右。3、BAF的运行3.1BAF的运行 BAF生产试验于2001年7月开始运行至今，进水流量为170-300m3/h，滤速为4.05-7.14m/h，滤料容积负荷为2-3m3/m

25、3h，空床停留时间为30-17min。进水的同时进行曝气，气量为330m3/h，气水比为1.91-1.11。冲洗周期与原水浊度有关，一般控制为7-10天，当水头损失1.5m-1.8m时进行反冲洗。若运行中反冲洗不及时，就会产生气阻，使水滤不下去，这时只要立即反冲就可解决。开启曝气鼓风机时，池中水面应低于进水槽。运行时各格水面应齐平，使曝气均匀。3.2曝气和溶解氧为了给生物供氧，运行时要采用连续曝气。据测定，出水的溶解氧明显增加，平均比进水增加1.6倍，最高时增加7.5倍。当原水氨氮较低(1mg/l)时，我们测定得出，当进水：(DO/NH3-N)5；且DO5mg/l时，可停止曝气，以节约运行费用

26、的结论。3.3生物镜检我们于8、9、10月取陶粒滤池中的滤料进行了生物镜检，结果如表1：表1生物镜检结果汇总表4、BAF的效果4.1浊度的去除 BAF对浊度有良好的去除效果，试验期间浊度平均去除率为40.9%，最大值为69.3%，其中曝气时去除率较低，不曝气时较高，这是因为曝气时对滤层有搅动，降低了去除率。BAF的除浊作用有两方面，一是滤层截留，和砂滤池的原理类似。二是生物吸附和生物凝降解作用，称为生物除浊。生物吸附和和絮凝是由微生物代谢时分泌出荚膜、细胞外粘液和多糖类物质，悬浮颗粒由此粘附在生物膜表面，成为生物膜的一部分，或者粘结细小颗料成为较大的絮体，被滤层截留5。根据试验，生物滤池中，由

27、于无机颗粒表面粘附的有机物被生物降解，可降低颗粒表面的电位14.4-37.2%，有利于絮凝沉降，并能减少后面混凝剂的加注量。周家渡水厂砂滤池出水控制在0.5NTU以下时，硫酸铝加注量为25mg/l，比相邻的其他水厂节约混凝剂10-20%左右。另外，陶粒进水未加混凝剂使浊质脱稳，颗粒间孔隙又大于砂滤池，所以浊度去除率仍低于一般砂滤池。据分析，BAF去除浊度不宜过高，过高时，泥沙会包裹生物膜，影响生物膜的正常生长。4.2铁、锰的去除BAF运行1周后，对铁的去除率明显增加，可认为除物理化学作用外，有了生物除铁作用，滤层中生成铁细菌，能通过酶的生物催化作用，在较低的氧化还原电位下快速氧化铁，被氧化的铁

28、以羟基铁的形式沉积在细胞的鞘膜中，反冲洗时和污水一起排出池外。试验中铁的平均去除率为53.1%。运行2周后，BAF对锰的去除效果明显，生物除锰理论要求pH7.4-7.5，氧化还原电位Eh400-500mV，溶解氧约为5mg/l。试验中锰的平均去除率为36.6%。4.3耗氧量CODMn和紫外吸光度E254的去除有机物作为异养菌的电子供体和碳源，为异养菌提供能量和参与细胞合成。BAF对CODMn的平均去除率为15.4%。紫外吸光度E254代表了水中含不饱和键的有机物含量，这些有机物多是生物难降解有机物及致突变物质，所以BAF的去除率很低。4.4氨氮的去除和转化氨氮(NH3-N)是水中蛋白质一类含氮

29、有机物分解后的产物，是反映水体受到污染程度的重要指标之一。出厂水中的氨氮会造成管网中的硝化细菌和亚硝化细菌的繁殖，影响水质稳定性。建设部2000年1类水司标准中规定为不超过0.5mg/l，欧共体水质标准中，氨氮的指导值为0.05mg/l，最大值为0.5mg/l。陶粒滤池运行1个月后有明显去除效果，平均去除率39.9%。因试验期间原水氨氮低，平均值为0.2mg/l，所以去除率比期望值低。4.5亚硝酸盐原水中的氨氮会因硝化作用不完全而产生亚硝酸盐，亚硝酸盐是“三致”物质，建设部2000年1类水司标准中作出严格规定，为不超过0.1mg/l。陶粒滤池由于曝气充分，对亚硝酸盐平均去除率为40.1%，平均

30、出水浓度为0.008mg/l，最大浓度为0.08mg/l。4.6可同化有机碳(AOC) AOC为反映微生物极易利用的基质指标，其浓度与细菌的再生繁殖潜力有关，目前国际上用AOC来判断管网水的生物稳定性。根据取样测定结果，周家度原水AOC为619g/l，陶粒出水为284g/l，降低了54%，说明BAF对AOC有明显去除效果。另外，根据测定，BAF进、出水的电导率基本不变，pH基本不变。试验期间的水温在32-13之间。5结果与讨论 (1) BAF作为预处理工艺已成功运行于上海市周家渡水厂，它具有接触时间短，占地面积小，操作和砂滤池基本相同，排泥方便等优点。 (2) QT系列陶粒滤料具有易挂膜、不易

31、板结，强度高，不易破碎，水流阻力小，易冲洗等优点。 (3) 周家渡试验数据表明，BAF预处理可去除浊度40.9%、铁53.1%、锰36.6%、氨氮39.9%、亚硝酸盐40.1%，耗氧量15.4%，AOC54%，提高出水水质和生物稳定性。 (4) 试验证明，BAF预处理可节约混凝剂10-20%左右。 (5) 通过生产试验认为，生物预处理工艺适用于原水氨氮较高情况，采用生物预处理工艺时，要考虑在预处理后加氧化消毒剂来控制沉淀池和砂滤池中藻类和其他浮游生物过量生长而影响运行和水质的问题。生物滤床污水处理工艺的应用范围和效率1、生物滤床工艺原理 生物滤床是将污水生物处理过程和悬浮物去除过程结合在一起的

32、污水处理工艺，它可用于去除污水中的有机物，可通过污水中氮的硝化和反硝化除N。根据工艺设计的要求，它可和活性污泥工艺一起，用于污水的深度处理；也把它作为一个主要的生物处理段，对污水进行全面的生物处理。 通过使用细的生物载体材料(最大直径8mm)，微生物除可以在其上产生生物转化过程外；它还起到生物过滤的作用，它可以将生物转化过程产生的剩余污泥和入水带入的悬浮物进一步过滤在滤床内，所以在生物滤床工艺中，不需要再设后沉池，节省了占用地；但生物滤床工艺的悬浮物去除率比常规过滤低(tmgssl以下)。 图1是生物滤床工艺流程图，污水先经过预处理，然后进入生物滤床，污水预处理的方式和程度依赖于生物滤床在整个

33、污水处理厂所处的位置。如果把生物滤床作为主要生物处理段，预处理段只包括机械或机械与化学沉淀联合处理(如：初沉池或带有初沉和絮凝作用的分离装置)。如果将其用于污水的深度处理，污水先经过机械处理和生物处理段的处理，再向上或向下流过生物滤床。 为了满足好氧菌降解有机物和硝化细菌硝化的需要，需对生动滤床进行曝气，为避免积累的生物污泥和悬浮固体堵塞生物滤床，必须通过不断的冲洗滤床将它们除去，一般用生物滤床的出水来冲洗，因此需一中间储水池来储存此用水。冲洗污水由生物滤床收集均衡地送入前处理段。如果前处理段的负荷过高，也可使用另外的池来处理冲洗污水。图1 生物滤床工艺流程图表1 生物滤床的有关参数生物滤床的

34、特征参数滤料(直径)生物滤床高生物滤床单位面积mmmm23-8 2-4100运行参数过滤速率 曝气速率体积转化效率BOD5去除NH4-H的硝化反硝化m3/m2.hNm3/m2.hkg/m3.dkg/m3.dkg/m3.d2-8 4-154-70.1-1.5(最大2.0)0.8-4.0(最大5.0)生物滤床冲洗冲洗水速 冲洗气速冲洗间隙冲洗时间冲洗水量m3/m2.hNm3/m2.h小时，天分钟%20-80 20-8012小时，3天30-405-402、生物滤床入水前的预处理 进生物滤床的污水要求充分的预处理，以便充分去除污水的悬浮物。如果进水的悬浮物浓度高，就要求不断更新生物滤床和增加冲洗频率，

35、一般要求生物滤床入水悬浮物浓度在50-60mgss/l。由于生物滤床大多数位于常规的生物曝气池的后面，且它的进水是经过沉淀池沉淀的污水，所以入水悬浮物浓度一般不会影响生物滤床的效率。如果把生物滤床作为主要生物处理段，常规的初沉池很难使生物滤床入水悬浮物浓度保持在50mgss/l以下，除建初沉池外，还要设置化学沉淀池或絮凝池。在现有污水处理厂增加生物滤床时，必须在现初沉池后面再设预沉池。 在大多数生物滤床污水处理厂，冲洗污泥水将返回初沉池。如果生物滤床位于曝气池后面，也可以将冲洗污泥水输送到曝气池。由于间歇的冲洗在短时间内可产生大量的冲洗污泥水，因此冲污泥水在短时间对初沉池或曝气池产生高的水力冲

36、击负荷。从下列数据可以理论上看出冲击负荷的大小：冲洗水流量是入水流量的20%生物滤床室数为5冲洗频率1次/24小时冲洗时间30分钟 在上面的参数下，冲洗污泥水是Q入水的2倍，预沉池的负荷为200%Q入水。因此，需建一中间均衡池，缓冲冲洗污泥水对初沉池或生物曝气池的负荷冲击；另外，可以选择合适的冲洗时间，避开污水处理厂的进水高峰时间，例如在夜间进行冲洗。表2 冲洗污泥水对初沉池或曝气池水力负荷冲击情况污水处理厂入初沉池的污泥水边界条件1100%Q入水8个滤床室(中间均衡池储存能力是污泥水量的40%)250-55%Q入水25个滤床室(中间均衡池储存能力是污泥水量的100%)3、冲洗频率和污泥量 冲

37、洗频率一方面依赖于过滤材料的粒度；另一方面依赖于入水带入的悬浮物量和产生的生物污泥量，而带入的悬浮物量和产生的生物污泥量又依赖于生物滤床的结构、生物滤床负荷和床内的生化过程。对于一个用于生物硝化的生物滤床，硝酸菌的生长速率低，它的冲洗频率较小；而用于降解有机物的生物滤床和位于初沉池后面作为第1个生物段使用的生物滤床，悬浮物量和产生的生物污泥量高，需要频繁地冲洗。另外，在进行反硝化的生物滤床内，外部碳源的加入可导致污泥产量高，在后置硝化生物滤床的冲洗频率也相对高。表3 不同生物滤床的冲洗频率和耗水量污水处理厂滤床运行时间冲洗水量Q冲洗/Q入水说明A24h 48h16%2段主生物处理生物滤床 第1

38、段降解有机物第2段硝化B16-24h+1235-50%1段主生物处理生物滤床(降解有机物，硝化，反硝化)C24h 24h30%2段生物滤床，用于深度处理第1段降解剩余有机物第2段硝化D20-42h 34-72h45%2段主生物处理生物滤床第1段降解有机物第2段硝化 *注：需进行中间冲洗4、生物滤床的转化率和负荷冲击情况 由于生物滤床的体积转化率高，污水在此的停留时间短；因而它的尺寸规模比一般的生物活性曝气池小，用于均衡对生物滤床浓度负荷冲击的缓冲体积小。一般过滤材料占生物滤床体积的50-60%，进水区和出水区大约占20-40%。另外，由于污水轴向流经生物滤床时，向径向混合的程度小，进一步限制了

39、它对浓度冲击负荷的缓冲能力；当生物滤床前的沉淀的效率下降时，它对浓度冲击负荷的缓冲能力受到更明显的限制；因此对浓度冲击负荷的缓冲基本上是只通过生物滤床的高体积转化率来实现的。 生物滤床的体积转化效率列在表4，硝化过程的转化效率在0.1到2kg/(m3.d)之间，但硝化生物滤床的转化效率一般控制在0.4到0.8kg/(m3.d)之间。在设计计算时，要根据设计负荷和生物滤床的转化效率间的差值，估计一安全系数，当然根据实际运行的情况，用设计负荷可确定实际转化效率范围。表4 生物滤床的体积转化效率使用生物滤床的目的体积转化效率kg/m3.d去除BOD54-7硝化0.1-1.5反硝化0.84.0(最大5

40、.0) 由于生物滤床抗冲击负荷的能力差，生物滤床的入水峰值可导致出水同时达到出水峰值。由于转化效率不但取决于生物滤床的设计参数(如滤料等)，而且也取决于生物滤床的运行情况(如工艺空气速率，过滤速率等)，所以难以定义生物滤床的体积转化效率范围；但生物滤床的转化效率有较大的潜力范围。对硝化生物滤床的实验显示：工艺空气速率和过滤速率对转化效率影响很大，提高空气速率和过滤速率可改善生物滤床内质量传递过程，一方面提高了生物膜上的营养物质的浓度，另一方面可提高生物膜上的氧气溶解量和氧气的浓度。通过提高空气速率可短时间内提高转化效率的特点，可用于缓解对生物滤床水量峰值负荷的冲击。4.1、硝化生物滤床 由于硝

41、化微生物易于降解固定的有机物，所以它特别适于污水的硝化过程。另外，由于生物膜工艺和活性污泥工艺的微生物生存选择性机理表现不同，在活性污泥工艺中，可根据泥龄(有机物的平均停留时间)的大小对微生物进行选择；在生物膜工艺中，微生物的停留时间不同，尽管不断冲洗生物滤床和微生物(如硝化微生物)生长速率比较低，硝化微生物仍可停留积累在生物滤床上。另一方面，生物膜为微生物的生长提供了一系列的有利条件，如使硝化微生物免受PH变化的冲击和有毒物质的损害，有助于硝化过程的稳定。4.2、反硝化生物滤床 在污水处理厂内可使用前置反硝化生物滤床(放置硝化生物滤床前)和后置反硝化生物滤床，对污水中的产生的硝酸盐进行反硝化

42、。在前置反硝化生物滤床内，初沉池内的化学絮凝沉淀作用已将大部分的COD去除；另外，由于位于反硝化生物滤床后部的硝化过程需要强烈的曝气，致使来自硝化生物滤床的出水中的溶解氧浓度已接近于饱和(8-10mg/l)；因此，从硝化生物滤床回流到反硝化滤床的回流污水中的溶解氧浓度很高，含硝酸盐的回流水将大量的氧气带入前置反硝化缺氧生物滤床内，氧气将继续消耗进入反硝化生物滤床内的COD。反硝化生物滤床的运行显示：如果回流污水率是400%，回流水带入前置反硝化缺氧生物滤床内的氧气量为平均硝酸盐负荷(以kgO2/天)的40%左右。进入缺氧生物滤床段的溶解氧将一方面会导致反硝化缺氧区体积减少，另一方面氧要消耗CO

43、D，致使反硝化所需的C/N比减少；所以需要为反硝化外加碳源，进而也增加了剩余污泥的产量。5、生物滤床工艺的能耗由于生物滤床有以下特点：- 进入生物滤床的污水需提升较高的高度，- 生物滤床内需强烈的曝气，- 需对生物滤床进行反冲洗， 生物滤床的耗能比常规的活性污泥工艺高。进水需提升的扬程高度取决于生物滤床内的压力损失和生物滤床的设计结构。一般生物滤床内的水力学压力损失是1-2m；另外，由于大部分生物滤术建于地面以上，因而还要计算生物滤床的高度(6-8m)，所以污水的总输送扬程高度在7-10m。生物滤床冲洗能耗取决于(1)冲洗工艺参数(冲洗空气/水冲洗速率及冲洗时间)，(2)生物滤床的设计结构(净

44、水池，生物滤床，污泥水池与预处理池间的高差)，(3)污泥水的回水循环情况；所以难于估计冲洗能耗。表5 生物滤床能耗比较污水处理厂 能耗 说明 A0.41(0.82)KWh/m338KWh/人口当量1(95KWh/人口当量2) 2段主生物处理生物滤床第1段降解有机物，第2段硝化。曝气4/11Nm3m2.h B0.5KWh/m340KWh/人口当量 1段主生物处理生物滤床(降解有机物，硝化，反硝化)，曝气7/17Nm3m2.h CKWh/m30.37KWh/人口当量2段生物滤床，用于深度处理第1段降解剩余有机物，第2段硝化，曝气6.3/14.3Nm3m2.h D0.60.7KWh/m32段主生物处

45、理滤床第1段降解有机物，第2段硝化，曝气5.4/10.3Nm3m2.h 1、工艺参数2、测量时的能耗注：生物活性污泥工艺的降解有机物，硝化，反硝化14-26KWh/人口当量 6、结论 和生物活性污泥工艺相比，生物滤床有几点不同。另外，为了保证生物滤床经济的运行，必须对污水进行合适的预处理。本文用有关运行数据说明了生物滤床的几个特点和生物滤床的结构条件，总结如下：(1)为了使生物滤床的运行时间达到最佳，要求生物滤床入水悬浮物浓度在60mgss/l以下。主生物处理生物滤床，一般通过化学絮凝的有效沉淀，才可使进水悬浮物浓度达到要求。 在设计初沉池时，要考虑由冲洗污水的回流引起的初沉池的水力学负荷的增

46、加。间歇的冲洗可以导致污泥水量在短时间内很高(冲击负荷是旱季流量的许多倍)；特别是对于小污水处理厂，冲击负荷影响很大，需建一个污泥水均衡池。(2)对于生物滤床生物段，- 生物滤床后不需后处理，节省占用土地面积。- 生物滤床的体积生物转化效率高，可通过提高曝气和过滤速率可明显提高生物滤床生物转化效率，但难以确定生物滤床的最大转化效率。- 和生物活性污泥工艺相比，生物滤床的抗负荷冲击能力差。体积生物转化效率的提高可减少负荷冲击。- 需建一个净水池用水储存冲洗用水，另外，需建一个污泥水池，以缓冲污水对初沉池的水力冲击。(3)运行费和能耗- 反硝化过程要求加入外部碳源，在加入时，要注意硝化段出水中可导致外部碳源量增加的高溶解氧浓度的影响，另外在前置反硝化工艺中，预沉池内COD被大量地去除。生物滤床不能用于大量除磷，一般通过化学沉淀剂进一步除磷。- 由于生物滤床需要强烈曝气和反冲洗，因而能耗比较高，生物滤床入口当量能耗比生物活性污泥能