１、简介
曝气生物滤池(biological aerated filter)简称BAF，是20世纪80年代在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺开发的一种崭新的污水处理工艺。世界上首座曝气生物滤池于1981 年在法国投产,随后在欧洲各国得到广泛应用。
1).结构形式
曝 气生物滤池的结构与普通快滤池基本相同, 不同之处在于曝气生物滤池下部或底部增加了曝气系统。根据水流方向其可分为上向流和下向流两种,现在多采用上向流方式(即采用气水同向流) ,使布水、布气更加均匀。同时,在水气上升过程中可把底部截留的SS 带入滤池中上部,增加了滤池的纳污能力,延长了工作周期。
2). 功能
单个曝气生物滤池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,与其他工艺组合可进行一般城市污水或工业废水的二级或三级处理。
表1 是采用曝气生物滤池处理污水的典型流程。
功能 典型流程
碳化 化学沉淀＋曝气生物滤池(碳化型)
碳化+硝化 化学沉淀＋曝气生物滤池(碳化、硝化型)
碳化+硝化+反硝化 化学沉淀＋曝气生物滤池(碳化、硝化型)＋曝气生物滤池(反硝化型)
碳化+硝化+反硝化 活性污泥＋曝气生物滤池(硝化型)＋曝气生物滤池(反硝化型)
曝气生物滤池(biological aerated filter)简称BAF，是20世纪80年代在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺开发的一种崭新的污水处理工艺。世界上首座曝气生物滤池于1981 年在法国投产,随后在欧洲各国得到广泛应用。
1).结构形式
曝 气生物滤池的结构与普通快滤池基本相同, 不同之处在于曝气生物滤池下部或底部增加了曝气系统。根据水流方向其可分为上向流和下向流两种,现在多采用上向流方式(即采用气水同向流) ,使布水、布气更加均匀。同时,在水气上升过程中可把底部截留的SS 带入滤池中上部,增加了滤池的纳污能力,延长了工作周期。
2). 功能
单个曝气生物滤池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,与其他工艺组合可进行一般城市污水或工业废水的二级或三级处理。
表1 是采用曝气生物滤池处理污水的典型流程。
功能 典型流程
碳化 化学沉淀＋曝气生物滤池(碳化型)
碳化+硝化 化学沉淀＋曝气生物滤池(碳化、硝化型)
碳化+硝化+反硝化 化学沉淀＋曝气生物滤池(碳化、硝化型)＋曝气生物滤池(反硝化型)
碳化+硝化+反硝化 活性污泥＋曝气生物滤池(硝化型)＋曝气生物滤池(反硝化型)
3). 启动
曝气生物滤池的启动与一般生物膜法的启动方式相同。一般采用三种方式: ①间歇培养并逐步增加流速; ②在设计流速下或逐渐增加流速进行连续培养 ; ③用活性污泥接种,稳态运行。
4). 滤料
滤料是曝气生物滤池的关键部分,对曝气生物滤池的功效有直接的影响,同时也影响到曝气生物滤池的结构形式和成本。目前,滤料多为专利产品,常用的滤料有火山岩滤料、陶粒及塑料制品(合成纤维、聚苯乙烯小球、波纹板等) 。
滤 料的粒径主要取决于曝气生物滤池的功能。滤料粒径越小曝气生物滤池的效果越好,但小粒径会使其工作周期变短,滤料也不易清洗,相应的反冲洗水量也会增加, 因此应综合考虑各种因素以选定合适的滤料粒径。目前,曝气生物滤池普遍采用的滤料粒径为3～6 mm ,滤层厚度为3～4 m。
5).负荷
曝气生物滤池一般采用两种负荷: 容积负荷[kg/(m3.d) ]和水力负荷[m3/(m2 .h) ,也称滤速] 。表2 是较为典型的负荷值。
表2 典型的负荷值
负 荷 碳化 硝化 反硝化
水力负荷[m3/(m2 .h) 3-16 3-16 10-35
容积负荷[kg/(m3.d) ] 5 <3 <7
对以碳化为目的的曝气生物滤池,在一定的范围内出水COD 值与COD 容积负荷呈线性关系。水力负荷对BOD5 的去除效率影响甚微,只要温度、曝气量、反冲洗等因素在不受制约的条件下应尽量加大水力负荷以获得尽可能大的处理能力。
起初，曝气生物滤池的处理能力一般限制在5万m3/d以下，目前在建的应用此工艺的污水处理厂设计流量达170万m3/d。
6). 反冲洗
目前,普遍采用的反冲洗方式是气水联合反冲洗,即先用气冲,再用气、水联合冲洗,最后再用水漂洗。不同形式、不同滤料的曝气生物滤池,其反冲洗强度、历时、周期各不相同,用水量和用气量也存在较大差异。
7). 气水比
气水比的大小与进水水质、曝气生物滤池功能和形式、滤料粒径大小和滤层厚度等因素有关。曝气生物滤池气水比一般采用(1～3) ∶1 ,但也有高达10∶1 者。一般来说,用于硝化功能的曝气生物滤池应采用较高的气水比,而仅用于碳化的曝气生物滤池的气水比可适当降低。
２、 特点
与 普通活性污泥法相比,具有有机负荷高、占地面积小(是普通活性污泥法的1/3) 、投资少(节约30 %) 、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点。但它对进水SS 要求较严(一般要求SS ≤100 mg/L ) ,因此对进水需要进行预处理。同时,它需要定期行气、水反冲洗。具体的优点有:
1) 机负荷、曝气效率高
由于滤池中填满了密实的很大比表面积的滤料，可以附着生长大量微生物，而且由于滤料的阻塞和分割作用，使气泡必须经过滤料的缝隙，经过较长时间到达滤池表面，气泡到达滤池出水位置的距离要比没有滤料的情况下长2倍以上，从而大大提高了氧的利用率，也就提高了曝气效率；
2) 低温运行稳定，受温度影响很小
池容小，可埋入地下。
3) 性能稳定，抗冲击负荷能力强
由 于其具有连续的物理过滤能力，一旦生化反应发生问题，滤池仍可去除绝大部分的悬浮物；一旦生化系统由于有害物质的进入或负荷变化而导致功能破坏，固定生物 膜工艺同悬浮生长工艺相比具有非常强的恢复能力，生物滤池工艺仅需要几天即可恢复其以前的生化能力，而活性污泥法需要几个星期才能恢复；
4) 工艺操作灵活
同一滤池内可同时完成硝化和反硝化的功能；根据所处理的出水水质，可以采用不同的滤料粒径和密度。
5) 可对厂区进行全封闭，无臭味污染，视觉和景观效果好
臭气和异味的排放可以控制在最小限度，滤池周围的空气仅和处理后的水接触，避免了出水中物质的挥发；污水停留在密闭的空间内，而不是暴露在空气中。
6) 池容小，土建工程量比其它工艺少20% - 40%.
由于曝气生物滤池和生化反应器结合起来，因此不再需要沉淀池,占地面积是常规工艺的1/4-1/5，节省大量征地和地基处理费用；
7) 全部模块化结构，改扩建容易，工期短；
8) 自动化程度高，操作人员少；
曝气生物滤池的启动与一般生物膜法的启动方式相同。一般采用三种方式: ①间歇培养并逐步增加流速; ②在设计流速下或逐渐增加流速进行连续培养 ; ③用活性污泥接种,稳态运行。
4). 滤料
滤料是曝气生物滤池的关键部分,对曝气生物滤池的功效有直接的影响,同时也影响到曝气生物滤池的结构形式和成本。目前,滤料多为专利产品,常用的滤料有火山岩滤料、陶粒及塑料制品(合成纤维、聚苯乙烯小球、波纹板等) 。
滤 料的粒径主要取决于曝气生物滤池的功能。滤料粒径越小曝气生物滤池的效果越好,但小粒径会使其工作周期变短,滤料也不易清洗,相应的反冲洗水量也会增加, 因此应综合考虑各种因素以选定合适的滤料粒径。目前,曝气生物滤池普遍采用的滤料粒径为3～6 mm ,滤层厚度为3～4 m。
5).负荷
曝气生物滤池一般采用两种负荷: 容积负荷[kg/(m3.d) ]和水力负荷[m3/(m2 .h) ,也称滤速] 。表2 是较为典型的负荷值。
表2 典型的负荷值
负 荷 碳化 硝化 反硝化
水力负荷[m3/(m2 .h) 3-16 3-16 10-35
容积负荷[kg/(m3.d) ] 5 <3 <7
对以碳化为目的的曝气生物滤池,在一定的范围内出水COD 值与COD 容积负荷呈线性关系。水力负荷对BOD5 的去除效率影响甚微,只要温度、曝气量、反冲洗等因素在不受制约的条件下应尽量加大水力负荷以获得尽可能大的处理能力。
起初，曝气生物滤池的处理能力一般限制在5万m3/d以下，目前在建的应用此工艺的污水处理厂设计流量达170万m3/d。
6). 反冲洗
目前,普遍采用的反冲洗方式是气水联合反冲洗,即先用气冲,再用气、水联合冲洗,最后再用水漂洗。不同形式、不同滤料的曝气生物滤池,其反冲洗强度、历时、周期各不相同,用水量和用气量也存在较大差异。
7). 气水比
气水比的大小与进水水质、曝气生物滤池功能和形式、滤料粒径大小和滤层厚度等因素有关。曝气生物滤池气水比一般采用(1～3) ∶1 ,但也有高达10∶1 者。一般来说,用于硝化功能的曝气生物滤池应采用较高的气水比,而仅用于碳化的曝气生物滤池的气水比可适当降低。
２、 特点
与 普通活性污泥法相比,具有有机负荷高、占地面积小(是普通活性污泥法的1/3) 、投资少(节约30 %) 、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点。但它对进水SS 要求较严(一般要求SS ≤100 mg/L ) ,因此对进水需要进行预处理。同时,它需要定期行气、水反冲洗。具体的优点有:
1) 机负荷、曝气效率高
由于滤池中填满了密实的很大比表面积的滤料，可以附着生长大量微生物，而且由于滤料的阻塞和分割作用，使气泡必须经过滤料的缝隙，经过较长时间到达滤池表面，气泡到达滤池出水位置的距离要比没有滤料的情况下长2倍以上，从而大大提高了氧的利用率，也就提高了曝气效率；
2) 低温运行稳定，受温度影响很小
池容小，可埋入地下。
3) 性能稳定，抗冲击负荷能力强
由 于其具有连续的物理过滤能力，一旦生化反应发生问题，滤池仍可去除绝大部分的悬浮物；一旦生化系统由于有害物质的进入或负荷变化而导致功能破坏，固定生物 膜工艺同悬浮生长工艺相比具有非常强的恢复能力，生物滤池工艺仅需要几天即可恢复其以前的生化能力，而活性污泥法需要几个星期才能恢复；
4) 工艺操作灵活
同一滤池内可同时完成硝化和反硝化的功能；根据所处理的出水水质，可以采用不同的滤料粒径和密度。
5) 可对厂区进行全封闭，无臭味污染，视觉和景观效果好
臭气和异味的排放可以控制在最小限度，滤池周围的空气仅和处理后的水接触，避免了出水中物质的挥发；污水停留在密闭的空间内，而不是暴露在空气中。
6) 池容小，土建工程量比其它工艺少20% - 40%.
由于曝气生物滤池和生化反应器结合起来，因此不再需要沉淀池,占地面积是常规工艺的1/4-1/5，节省大量征地和地基处理费用；
7) 全部模块化结构，改扩建容易，工期短；
8) 自动化程度高，操作人员少；