曝气生物滤池概要优秀PPT.ppt

BAF曝气生物滤池1.BAF工艺概述 2.BAF类型及工艺组合 3.BAF系统组成（构造剖析）4.BAF运行管理 曝气生物滤池(biological aerated filter)简称BAF，是八十年头末九十年头初在一般生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水生物处理新工艺。曝气生物滤池内装填有高比表面积的颗粒填料，以供应微生物膜生长的载体，污水由上向下或者由下往上流过滤料层，滤料层下部设有鼓风曝气，空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面的生物膜发生生化反应得以降解，填料同时起到物理过滤阻截作用。1.概 述 自从法国OTV公司在20世纪80年头末期开发出首座曝气生物滤池(简称BAF)至今的数十年时间里，在科研人员和工程技术人员的共同努力下，BAF技术取得了长足的发展，工艺趋于更加成熟，功能更加完善。该技术不仅可用于污水处理厂的三级精处理和水体富养分化处理，而且广泛地适用于城市污水、小区生活污水、以及各类的工业废水处理。随着探讨的深化，曝气生物滤池从单一的工艺渐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS、COD、BOD5、硝化、脱氮除磷的作用。其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节约了后续二次沉淀池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。此外，曝气生物滤池工艺有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、能耗及运行成本低，同时该工艺出水水质高。2.BAFBAF类型及工艺组合类型及工艺组合 2.1BAF曝气生物滤池的基本类型 BIOCARBONEBIOCARBONE BIOCARBONE BIOCARBONE结构简图如图所示，结构简图如图所示，其滤料为密度比水大的球形陶粒，结构其滤料为密度比水大的球形陶粒，结构类似于一般快滤池，经预处理的污水从类似于一般快滤池，经预处理的污水从滤池顶部流入，向下流出滤池，在滤池滤池顶部流入，向下流出滤池，在滤池中下部进行曝气，气水处于逆流，在反中下部进行曝气，气水处于逆流，在反应器中，有机物被微生物氧化分解，应器中，有机物被微生物氧化分解，NH3NNH3N被氧化成被氧化成NO3NNO3N，另外由于，另外由于在生物膜内部存在厌氧在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境，在兼氧环境，在硝化的同时能实现部分反硝化。硝化的同时能实现部分反硝化。在无脱氮要求的状况下，滤池底部的水可干脆排出系统，一部分留作反冲洗之用。假如有脱氮要求，出水需进入下一级后置反硝化柱，同时需外加碳源。一般状况下在单个BIOCARBONE滤池中不能同时取得志向的硝化/反硝化效果。随着过滤的进行，滤料表面新产生的生物量越来越多，截留的SS不断增加，在起先阶段水头损失增加缓慢，当固体物质积累达到确定程度，在滤层上部形成表面堵塞层，阻挡气泡的释放，从而导致水头损失快速上升，很快达到极限水头损失，此时应马上进行反冲洗再生，以去除滤床内过量的生物膜及SS，复原处理实力。反冲洗接受气水联合反冲洗。反冲洗水为经处理后的达标水，反冲水从滤池底部进入上部流出，反冲空气来自底部单独的反冲洗进气管，反冲洗时关闭底部进水和工艺空气，水气交替单独反冲，最终用水漂洗。滤层有稍微的膨胀，在气水对填料的流体冲刷和填料间相互摩擦下，老化的生物膜以及被截留的SS与填料分别，在漂洗阶段被冲出滤池，反冲洗污泥则返回预处理部分。BIOSTYR工艺是法国OTV公司对其原有BIOCARBONE的一个改进，其滤料为相对密度小于1的球形有机颗粒，漂移在水中。经预处理的污水与经硝化的滤池出水按确定回流比混合后进入滤池底部。在滤池中间进行曝气，依据反硝化程度的不同将滤池分为不同体积的好氧和缺氧部分。在缺氧区，一方面反硝化菌利用进水中的有机物作为碳源，将滤池中的NO3N转化为N2，实现反硝化。另一方面，填料上的微生物利用进水中的溶解氧和反硝化产生的氧降解BOD，同时，一部分SS被截留在滤床内，这样便减轻了好氧段的固体负荷。经过缺氧段处理的污水然后进入好氧段，在好氧段微生物利用气泡中转移到水中的溶解氧进一步降解BOD，硝化菌将NH3N氧化为NO3N，滤床接着截留在缺氧段没有去除的SS。流出滤池的水经上部滤头排出，滤池出水分为：排出处理系统；按回流比与原水混合进行反硝化；用作反冲洗。BIOSTYRBIOSTYR 假如在BIOSTYR中，只需进行单独硝化或反硝化，只需将曝气管的位置设置在滤池底部即可。BIOSTYR中随着过滤的进行，其水头损失增长与BIOCARBONE有所不同，其水头损失增长与运行时间成正相关。当水头损失达到极限水头损失时，应刚好进入反冲洗以复原滤池处理实力，BIOSTYR中没有形成表面堵塞层，使得BIOSTYR工艺比BIOCARBONE工艺运行时间相对要长。其反冲水为贮存在滤池底部的达标排放水，自上而下进行反冲。其反冲过程基本类似于BIOCARBONE工艺。相比而言BIOSTYR工艺有如下优点：重力流反冲洗无需反冲泵，节约了动力；滤头布置在滤池顶部，预处理水接触不易堵塞，便于更换；硝化/反硝化可在同一池内完成。BIOFORBIOFOR BIOFOR工艺是由Degremont公司开发的，其底部为气水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤料。BIOFOR和BIOSTYR不同的是接受密度大于水的滤料，自然积累，其余的结构、运行方式、功能等方面与BIOSTYR大同小异。以上为曝气生物滤池主要的三种形式，在世界范围内都有应用，其中BIOCARBONE为早期形式，目前大多接受BIOSTYR和BIOFOR工艺。我们公司所接受的BAF工艺亦是属于BIOFOR工艺范畴。2.2BAF曝气生物滤池的功能分类 曝气生物滤池依据其在污水处理过程中去除污染物或养分物质的不同，可分为除碳型（DC曝气生物滤池）、硝化型（N曝气生物滤池）、硝化/反硝化型、反硝化型以及除磷滤池等。曝气生物滤池功能的调整是通过对曝气管道位置的设置，即好氧区及厌氧区的安排，来限制硝化反应和反硝化反应的程度（也可以单独进行硝化反应或反硝化反应），从而实现其相应的功能。此外，亦也经由进水水质调控得以实现的。（如出水回流、进水投加除磷混凝剂等）除碳型（DC曝气生物滤池）主要用于处理可生化性较好的工业废水以及对氨氮等养分物质没有特殊要求的生活污水，其主要去除对象为污(废)水中的碳化有机物和截留污水中的悬浮物，也即去除BOD、COD、SS。纯以去除污(废)水中碳化有机物为主的曝气生物滤池称为DC曝气生物滤池。由于DC曝气生物滤池属于生物膜法处理工艺，所以当进水有机物浓度较高，同时有机负荷较大时，其生物反应的速度很快，微生物的增殖也很快，同时老化脱落的微生物膜也较多，使滤池的反冲洗周期缩短。所以对于接受DC曝气生物滤池处理污(废)水时，建议进水CODcr1500mg/L，BOD/COD0.3。硝化型（N曝气生物滤池）硝化型曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化，故称为N曝气生物滤池，适用于仅须要进行硝化反应的场合(即排放标准只对氨氮有做要求而对总氮则无规定)。在该段滤池中，供气较为足够整个滤床处于好氧状态，由于进水中的有机物浓度较低，异养微生物较少，优势生长的微生物为自养性硝化菌，将污水中的氨氮氧化成硝酸氮或亚硝酸氮。同样在该段滤池中，由于微生物的不断增殖，老化脱落的微生物膜也较多，所以间隔确定时间也需对该滤池进行反冲洗。反硝化型（DN曝气生物滤池）反硝化型（DN）曝气生物滤池，不设曝气管道，只设有反冲洗布气管道。反硝化型（DN）曝气生物滤池整个滤床均处于厌氧状态，在厌氧条件下，NO3-N 和NO2-N 在硝化菌的作用下被还原为气态N2，从而实现脱氮作用；反硝化型（DN）曝气生物滤池适用对出水总N有要求的场合；硝化/反硝化型 具有硝化和反硝化功能的BAF生物滤池，其曝气管位于滤床中的经过计算的位置，将滤床分隔为下部厌氧区和上部好氧区，它可以去除全部可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，悬浮物(SS)，氨氮和硝酸盐(即总氮)。污水首先进入滤床下部的厌氧区，在此进行反硝化反应。即在厌氧条件下，NO3-N 和NO2-N 在硝化菌的作用下被还原为气态N2；然后进入上部的好氧区，在此将含碳污染物分解，将氨氮转化为硝态氮。2.3BAF曝气生物滤池处理工艺流程 在接受曝气生物滤池处理工艺时，依据其处理对象的不同和要求的排放水质指标的不同，可将BAF工艺分为以下几类：除C工艺、除C/硝化工艺、除C/硝化/反硝化工艺、除C/除P/硝化/工艺、除C/除P/脱N工艺，现分述如下。除C工艺 除C型BAF工艺主要是用于去除水体中有机污染物（COD）。为了使滤池能以较长的周期运行，削减反冲洗次数，降低能耗，运用BAF处理生活污水和工业废水时一般需对原水进行预处理。否则原水中的大量杂质和SS都将进入曝气生物滤池，这将会堵塞曝气、布水系统，给系统的运行带来不良后果。预处理段一般用沉淀或水解酸化，对工业废水还需在BAF滤池前加设调整池。假如用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干脆将水进入BAF滤池。除C型曝气生物滤池法示意图：除C/硝化工艺 上图a为BAF最早的工艺雏形，原水经过预沉，在预沉池中投加絮凝剂，随后经过BAF滤池进一步去除COD、BOD并同时发生硝化反应将NH3N硝化为NO3N。在该工艺中由于生物膜厌氧内环境的存在对TN有确定的去除率，但TN不是限制指标，适用于对NH3N排放有要求的工艺。图a的工艺本质上和图b的工艺没有较大区分，图b的工艺更适合于固体杂质多、产泥量大的原水，经过水解可削减初级处理的产泥量，削减清泥费用。除C/硝化/反硝化工艺 如图C流程可以达到脱N的目的。原水经过水解预处理去除SS等固体杂质，进入BAF滤池，在BAF滤池中去除有机污染物，同时将NH3N氧化为NO3N，BAF滤池出水的一部分回流进入水解池，利用进水中的C源，实现反硝化。回流比R一般为100300%，该工艺是基于A/O思想开发。图d的工艺将硝化和反硝化分别在两个滤池中进行，该工艺操作便利，运行牢靠。依据原水水质状况选择预沉或水解预处理，出水进入一级BAF滤池，在滤池中实现有机物的去除，同时发生硝化反应。一级BAF滤池的出水进入二级BAF滤池前必需外加碳源(甲醇、乙醇等有机物)，因为经过一级BAF滤池后的污水中的有机物一般不能满足二级BAF进行反硝化所需的碳源。外加碳源的量必需严格限制，假如外加碳源量过少，反硝化不彻底，TN排放不能达标，假如外加碳源过多，出水COD又可能超标，因此建议适当多加碳源，但必需在出水中将DO维持在24mg/L，以防出水COD超标。除C/除P/硝化/工艺 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FeC13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，并在运行中投加化学药剂，将化学处理和生物处理同时应用于系统中，达到脱N除P目的，使化学药剂相对用量削减，从而降低运行费用。BAF除磷主要有两种前置除磷和后置除磷。假如进水固体杂质较少，可选用前置除磷工艺；假如进水固体杂质较多则最好选择后置除磷，除磷剂一般用FeCl3较为经济。如上图所示，除C/除P/硝化/工艺与除C/硝化工艺的不同在于在混沉池中加入了化学除磷剂，可同时去除进水中的SS等杂质，只要投入除磷剂的量适当便可使出水P达标排放。但在该工艺中预处理除磷必需保证BAF生物滤池的需磷量（BOD5:N:P=100:5:1）除C/除P/脱N工艺 图e工艺适用于杂质SS浓度很高的原水进行除P脱N，假如选择R2回流方式，对BAF滤池的形式没有特殊要求，假如选择R1方式进行回流，BAF滤池只能为BIOFOR或BIOSTYR滤池，将硝化/反硝化集中在滤池中进行。两种回流方式都为前置脱N，利用进水中的有机物作为反硝化碳源，既减轻了BAF滤池好氧段的负荷，又节约了运行费用。BAF滤池出水进入混沉池在混沉池中实现后置除P，可保证BAF滤池中有足够的P养分源。在图f的工艺中，原水进入混沉池，在混沉池中投加适量的除磷剂，混沉出水与部分回流水混合进入反硝化滤池，利用原水中有机物作为反硝化碳源。反硝化滤池出水进入硝化滤池，将NH3N转化为NO3N，出水部分回流。该工艺流程中将硝化/反硝化分别在两个不同的滤池中进行，仍具有单池前置脱N的很多优点，同时操作比单池前置脱N稳定牢靠，但是该工艺投资及占地面积相对较大。该工艺进水杂质、SS浓度不宜过大，否则混沉池的排泥将成为问题。同时要保证BAF池生化反应所需的P养分源。在图g的工艺中，原水进入物化沉淀池，在沉淀池中投加化学除磷剂，实现除P及大部分固体杂质的去除，沉淀池出水进入BAF除C池，在BAF除C池中去除原水中有机污染物，同时截留在沉淀池中没有去除的SS，BAF除C池出水进入BAF N池进行硝化反应将NH3N转化为NO3N，经硝化的污水进入BAF DN进行反硝化，在反硝化滤池的进口处外加碳源，供反硝化之用。该工艺将除C、硝化、反硝化分别在三个滤池中进行，由于各滤池相对独立，各自的处理目的明确，因此运行稳定性和处理效果都很好。虽然池数较多，但可以将大部分的池容埋于地面以下，只要设计合理仍可做到节约用地。该工艺适用于大水量、运行稳定要求高的生活污水处理。3.BAF系统组成（构造剖析）依据污水在滤池运行中过滤方向的不同，曝气生物滤池可分为上向流和下向流滤池，除污水在滤池中的流向不同外，上向流和下向流滤池的池型结构基本相同。早期曝气生物滤池的应用形式大多都是下向流态，但随着上向流态曝气生物滤池比下向流滤池的众多优点被人们所认同，所以近年来国内外实际工程中绝大多数接受上向流曝气生物滤池结构。以下以上向流曝气生物滤池（UBAF）为例对其结构加以说明。3.1滤池池体3.2滤料层3.3承托层3.4布水系统3.5布气系统3.6反冲洗系统3.7出水系统3.1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。生物滤池的形态有圆形、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。一般当处理水量较少、池体容积较小并为单座池时，接受圆形钢结构为多；当处理水量和池容较大，选用的池体数量较多并考虑池体共壁时，接受矩形和方形钢筋混凝土结构较经济。3.2滤料 作为生物膜载体滤料的选择是曝气生物滤池技术成功与否的关键之一，它确定了反应器能否高效运行，在选择滤料时应驾驭以下原则：硬度 较好的硬度能使滤料即使在过滤过程中运用多年仍能保持其原有的大小和形态；可磨损性 滤料必需具有较高的耐腐蚀性，这样能减小滤料在反冲洗过程中的磨损；多孔性 滤料表面的多孔性为菌胶团供应最佳的生长条件；可粒化性 其粒化性能可按具体工艺要求为固体物质的停留以及有机物氧化供应最佳条件；高度 在工程中可通过滤料高度来优化协作供氧和能量消耗的净化实力。目前应用较多的填料主要是轻质圆形陶粒如粘土陶粒和页岩陶粒，从运用结果看比较令人满足。轻质圆形陶粒接受自然陶土、粘土、粉煤灰等为原料，加入适量的辅料，经球磨、成形、烧成、筛分等工序加工而成，主要有以下特点：强度大、孔隙率大、比表面积大、化学和物理稳定性好。与常规的玻璃钢、聚氯乙烯、聚丙烯、维尼纶等规则滤料相比，具有生物附着性强、挂膜性能良好、水流流态好、反冲洗简洁进行、截污实力强等优点。形态规则，粒径可大可小，密度适宜，克服了不规则滤料水流阻力大、易结球并引起滤池堵塞，反冲洗强度大，易冲刷裂开的缺点。在制作过程中通过限制适当的配料和烧成工艺，可变更陶粒的密度，且使其表面粗糙、多微孔、不结釉。以轻质圆形陶粒做接触填料，接受沉没式曝气生物滤池处理污水，可以充分利用滤料的比表面，起到深度处理作用。接受轻质圆形陶粒作为曝气生物滤池滤料的实际工程应用在我国已有多个，从运行的实际效果来看，都能满足设计要求。3.3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。承托层粒径比所选滤头孔径要大4倍以上，并依据滤料直径的不同来选取承托层的颗粒大小和高度，滤料干脆填装在承托层上，承托层下面是滤头和承托板。承托层的填装必需有确定的级配，一般从上到下粒径渐渐增大，高度为0.30.4m。承托层常用材质为卵石或磁铁矿，为保证承托层的稳定，并对配水的匀整性起充分作用，要求材质具有良好的机械强度和化学稳定性，形态应尽量接近圆形，工程中一般选用鹅卵石作为承托层。3.4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匀整，并通过配水滤头匀整流过滤料层，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。而对于下向流滤池，该布水系统主要用作滤池的反冲洗布水和收集净化水用。配水室的功能是在滤池正常运行时和滤池反冲洗时使水在整个滤池截面上匀整分布，它由位于滤池下部的缓冲配水区和承托滤板组成。要使曝气生物滤池发挥其最佳的处理实力，必需使进入滤池的污水能够匀整流过滤料层，尽量使滤料层的每一部分都能最大限度地参与生物反应，所以设置缓冲配水区就很有必要，进入滤池的污水首先必需先进入缓冲配水区，在此先进行确定程度的混合后，依靠承托滤板的阻力作用使污水在滤板下匀整、均质分布，并通过滤板上的滤头而匀整流入滤料层。在气、水联合反冲洗时，缓冲配水区还起到匀整配气作用，气垫层也在滤板下的区域中形成。除上述接受滤板和配水滤头的配水方式以外，也有小型的曝气生物滤池接受栅型承托板和穿孔布水管(管式大阻力配水方式)的配水形式。曝气生物滤池一般接受管式大阻力配水方式，其形式如下图所示，由一根干管及若干支管组成，污水或反冲洗水由干管匀整分布进入各支管。支管上有间距不等的布水孔，孔径及孔间距可由公式计算得出，支管开孔向下，污水或反冲洗水靠配水系统匀整安排并经承托层的卵石进一步切割而匀整分散。3.5布气系统 曝气生物滤池的布气系统包括正常运行时供氧所需的曝气系统和进行气水联合反冲洗时的供气系统两大部分。曝气系统的设计必需依据工艺计算所需供气量来进行。保持曝气生物滤池中足够的溶解氧是维持曝气生物滤池内生物膜高活性、对有机物和氨氮高去除率的必备条件，因此选择合适的充氧方式对曝气生物滤池的稳定运行特别重要。曝气生物滤池一般接受鼓风曝气形式，空气扩散系统一般有穿孔管空气扩散系统和专用空气扩散器两种，而最有效的还是接受专用空气扩散器的空气扩散系统，如德国PHILLIP MOLLER公司的OXAZUR空气扩散器、中治集团马鞍山钢铁设计探讨总院环境工程公司开发的EPT单孔膜滤池专用曝气器。曝气生物滤池最简洁的曝气装置是接受穿孔管。穿孔管属大、中气泡型，氧利用率较低，仅为3%4%，其优点是不易堵塞，造价低。在实际应用中有充氧曝气与反冲洗曝气共用同一套布气管的形式，但由于充氧曝气需气量比反冲洗时需气量小，因此配气不易匀整。共用同一套布气管虽然能削减投资，但运行时不能同时满足两者的须要，影响曝气生物滤池的稳定运行。在实践中发觉共用一套布气系统的方式利少弊多，最好将两者分开，单独设立一套曝气管，以保持正常运行，同时另设一套反冲洗布气管，以满足反冲洗布气的要求。目前，曝气生物滤池较常用滤池专用曝气器作为滤池的空气扩散装置，如中冶集团马鞍山钢铁设计探讨总院环境工程公司开发的单孔膜滤池专用曝气器。单孔膜滤池专用曝气器按确定的间隔安装在空气管道上，空气管道又被固定在承托板上，曝气器一般都设计安装在滤料承托层里，距承托板约0.1m，使空气通过曝气器并流过滤料层时可达到30%以上的氧利用率。这种曝气器的另一个特点是不简洁堵塞，即使堵塞也可以用水进行冲洗。3.6反冲洗系统 曝气生物滤池反冲洗系统由反冲洗供水系统与反冲洗供气系统组成。BAF反冲洗方式与给水处理中的V形滤池类似，接受气水联合反冲洗，其目的是去除生物滤池运行过程中截留的各种颗粒及胶体污染物以及老化脱落的微生物膜。曝气生物滤池气水联合反冲洗系统的配水配气是通过滤板及固定其上的长柄滤头实现。长柄滤头工作机理：长柄滤头主要起到匀整布水配气的作用。正常过滤时，污水由滤头下部进水小孔进入，经滤水帽条槽安排进入滤池，由于条槽的缝隙较小可以阻截滤料泄漏；气水联合反冲洗时，反冲洗进气于滤板下沿形成气垫层，随后空气便从长柄滤头上端的进气孔进入，反冲洗进水则由长柄滤头的下端进水孔进入，由于反冲洗进气是从气垫层同时进各长柄滤头进气孔，进水亦是从配水室冲洗水层同时进各长柄滤头进水孔，如此一来便可达到匀整配水配气的目的。3.7出水收集系统 曝气生物滤池出水系统有接受周边出水和接受单侧堰出水等。在大、中型水处理工程中，为了工艺布置便利，一般接受单侧堰出水较多，并将出水堰口处设计为600斜坡，以降低出水口处的水流流速；在出水堰口处设置栅形稳流板，以将反冲洗时有可能被带至出水口处的陶粒与稳流板碰撞，导致流速降低而在该处沉降，并沿斜坡下滑回滤池中。4.BAF的运行管理4.1DC滤池的运行管理4.2 N滤池的运行管理4.3DN滤池的运行管理 4.4DNP滤池的运行管理 4.5滤池操作规程及反冲洗限制4.6BAF日常运行管理及异样状况处理 4.1DC滤池的运行管理 DC曝气生物滤池的运行管理较活性污泥法系统简洁，关键的是要尽量保持微生物生长的良好环境。包括限制进入生物膜生化系统的水量、水质。如温度（10350C）、PH（6.58.5）、有机负荷、以及有毒有害物质等；此外，还应限制好生物膜生化系统内适宜的微生物养分比（BOD5:N:P=100:5:1）以及出水溶解氧水平（24mg/L）等。4.2 N滤池的运行管理 N曝气生物滤池主要用来对DC曝气生物滤池出水中的氨氮进行硝化。硝化作用是指NH3被氧化成NO2，然后再进一步氧化成NO3的过程。在N曝气生物滤池中，起到硝化作用的细菌都以膜的形式附着生长在滤料的比表面上，由于滤池中滤料的比表面积很大，附着的微生物量也很大，所以硝化效率很高。由于N曝气生物滤池进水中的BOD浓度已很低，而氨氮浓度很高，所以该滤池中的主生物反应过程主要为氨氮硝化，有机物的降解反应很弱，所以滤料上生长的优势菌为硝化菌。反应器进水底物浓度反应器进水底物浓度(NH3N)(NH3N)的要求的要求 硝化反应器的进水底物浓度对生物膜代谢硝化反应器的进水底物浓度对生物膜代谢作用有较大程度的影响，同作用有较大程度的影响，同DCDC滤池一样存在某滤池一样存在某一临界进水浓度，它反应了该反应器实际承受一临界进水浓度，它反应了该反应器实际承受的最大进水底物浓度。依据的最大进水底物浓度。依据NamkungNamkung等人对好等人对好氧生物膜反应器底物去除动力学模型的探讨，氧生物膜反应器底物去除动力学模型的探讨，得出反应器最大进水得出反应器最大进水NH3NNH3N浓度为浓度为76.3mg/L76.3mg/L。在确定范围内，硝化菌实际生长速率随进在确定范围内，硝化菌实际生长速率随进水底物浓度的增加而增大。水底物浓度的增加而增大。N曝气生物滤池运行管理应留意以下几点：硝化滤池中的生物膜应以自养性的硝化细菌为主。由于硝化菌的世代周期较异养菌长得多，生长繁殖速度缓慢，产率较低，若进水中有机污染物(COD)大大超过氮时，异养菌大量繁殖，并在与硝化竞争中占优势，渐渐成为优势菌种，从而降低反应器的硝化效率。当硝化滤池中COD浓度越低时，反应器硝化效率越高，当硝化滤池中COD浓度超过60 mg/L时，硝化作用起先受到抑制。对于除碳和硝化分开的曝气生物滤池系统，对第一级除碳滤池，应限制反应器出水的COD浓度小于60 mg/L。对于去碳和硝化作用在同一个滤池内进行的曝气生物滤池反应器，NH3N的去除效果在确定程度上取决于有机负荷，当有机负荷(BOD)稍高于3.0 kg/(m3d)时，NH3N去除受到抑制；当有机负荷高于4.0kg/(m3d)时，NH3N的去除受到明显抑制，因此用曝气生物滤池降低NH3N时，必需降低有机负荷，最好使有机负荷限制在2.0 kg BOD5/(m3滤料d)以下。硝化反应器对进水有机污染物硝化反应器对进水有机污染物(COD)(COD)浓度要求浓度要求硝化菌生长速率硝化菌生长速率 硝化菌的生长速率与底物硝化菌的生长速率与底物(NH3N)(NH3N)浓度、浓度、DODO浓浓度、温度以及系统的度、温度以及系统的pHpH值有关，故而为保证硝化反应值有关，故而为保证硝化反应的高效进行必需限制好上述因子。的高效进行必需限制好上述因子。a.a.硝化菌的生长速率随着硝化菌的生长速率随着NH3NNH3N、DODO浓度增高浓度增高而增大，但溶解氧对生长速率的影响较而增大，但溶解氧对生长速率的影响较NH3NNH3N对生对生长速率的影响大得多，长速率的影响大得多，DODO对硝化作用的影响与生物对硝化作用的影响与生物膜厚度、氧的渗透率、氧的利用率亲密相关，对于曝膜厚度、氧的渗透率、氧的利用率亲密相关，对于曝气生物滤池反应器，溶解氧浓度通常限制在气生物滤池反应器，溶解氧浓度通常限制在2 23mg/L3mg/L，当溶解氧浓度大于，当溶解氧浓度大于3mg/L3mg/L时，溶解氧浓度对硝化作时，溶解氧浓度对硝化作用的影响可不予考虑。用的影响可不予考虑。b.b.温度对硝化细菌的生长速率影响很大。当然，温度对硝化细菌的生长速率影响很大。当然，温度对曝气生物滤池反应器影响是多方面的，温度变温度对曝气生物滤池反应器影响是多方面的，温度变更，微生物活性将随之变更。任何一种微生物都有一更，微生物活性将随之变更。任何一种微生物都有一个最适的生长温度，另外还有最低生长温度和最高生个最适的生长温度，另外还有最低生长温度和最高生长温度。硝化细菌合适的生长温度在长温度。硝化细菌合适的生长温度在25253030之间，之间，温度高于温度高于30 30 硝化细菌生长缓慢，硝化细菌生长缓慢，1010以下硝化细菌以下硝化细菌生长及硝化作用显著减慢。当反应器中温度降低时，生长及硝化作用显著减慢。当反应器中温度降低时，可以通过减小水力负荷，延长反应器水力停留时间来可以通过减小水力负荷，延长反应器水力停留时间来加以解决。加以解决。c.酸碱度是影响硝化作用的又一重要因素 在pH值中性或微碱性条件下，硝化过程快速，若pH值进一步上升(大于9.6时)，虽然NH4+转化为NO3和NO2的过程仍旧特别快速，但是从NH4+的电离平衡关系可知，NH3的浓度会快速增加。由于硝化细菌对NH3极敏感，结果会影响到硝化作用速率。在酸性条件下，当pH值小于7.0时硝化作用速度减慢，pH值小于6.5硝化作用速度显著减慢，pH值小于5.0时硝化反应速率接近于零。所以，在生物硝化反应器中，应尽量限制混合液的pH值大于7.0。由硝化方程式可知，随着NH3N被转化成NO3N，会产生部分矿化酸度H+，这部分酸度将消耗部分碱度，每克NH3N转化成NO3N约消耗7.07g碱度(以CaCO3计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会耗尽污水中的碱度，使混合液中的pH值降低至7.0以下，使硝化速率降低或受到抑制。4.3DN滤池的运行管理 反硝化反应就是在厌氧条件下，一部分反硝化菌以NO3或NO2作氧源，对有机物进行反应，在这个过程中将物质中所含的氮素转化为N2O或N2从污水中去除。在反硝化过程中必须要有脱氮菌，所谓脱氮菌就是那些具有把NO3或NO2还原成N2O或N2实力的细菌。脱氮菌一般属异养型兼性厌氧细菌，在有氧存在的条件下，利用氧呼吸；而在厌氧条件下同时有硝酸或亚硝酸离子存在的条件下，则利用这些离子中的氧来进行呼吸，因此脱氮反应或反硝化反应也可称为硝酸呼吸。生物反硝化反应所须要的条件是反应器中存在反硝化菌、硝酸盐、可降解的有机物质及无溶解氧。影响反硝化的环境因素主要是碳源、溶解氧、温度和pH值，故而为保证反硝化反应的顺当进行必需限制上述这些因素。碳源 反硝化细菌所能利用的碳源是多种多样的，但从废水生物处理生物脱氮角度分为三类，废水中所含的有机碳源、外加碳源、内碳源。废水中各种有机基质都可以作为反硝化过程中的电子供体，当废水中有足够的有机物质，就不必另外投加碳源，这是最为经济的方法。一般认为，当废水中所含有的碳氮比大于3：1时无须外加碳源，即可达到脱氮的目的。当废水中碳氮比过低，即BOD5/TN小于3：1时，须要另外投加碳源才能达到志向的脱氮效果。外加碳源工程中一般接受甲醇，与利用废水中有机基质作为反硝化碳源相比，会增加废水处理的运行成本，同时系统的泥量会有所增大。内碳源主要是指微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳，作为反硝化的碳源，其特点是使微生物处于生长阶段的衰亡期，优点是不增加废水处理成本，污泥产率降低，但以该碳源为基质，反硝化速率极低，要求反应器的体积相对浩大得多。曝气生物滤池反硝化系统通常有前置反硝化和后置反硝化两种。前置反硝化的前提是满足系统反硝化的碳源要求，废水首先经过DN滤池或滤池的DN段，然后经过好氧滤池或滤池的好氧段(N滤池)，好氧滤池出水回流至反硝化滤池。后置反硝化指的是废水首先经过硝化滤池或滤池的好氧段，出水进入DN滤池或滤池的DN段。硝化滤池必需保证系统所要求的硝化率，其出水有机物浓度较低，BOD5大多20mg/I，可溶性易于生物降解的有机质的量更少，为此，必需投加外碳源以满足反硝化对有机质的要求。以上两种反硝化系统，各有利弊。实际工程中应依据处理后水的尾水排放要求、进水的水质资料等有关因素，通过技术经济比较后确定。溶解氧溶解氧 氧的存在会抑制硝酸盐的还原，其缘由主要为：一氧的存在会抑制硝酸盐的还原，其缘由主要为：一方面阻抑硝酸盐还原酶的形成，另一方面氧可作为电子方面阻抑硝酸盐还原酶的形成，另一方面氧可作为电子受体，从而竞争性地阻碍了硝酸盐的还原。受体，从而竞争性地阻碍了硝酸盐的还原。所以对于生物反硝化系统都必需设置一个不充氧的所以对于生物反硝化系统都必需设置一个不充氧的缺氧池或缺氧区段，以便使硝酸盐通过反硝化途径转化缺氧池或缺氧区段，以便使硝酸盐通过反硝化途径转化成气态氮。一般而言，应限制其成气态氮。一般而言，应限制其DODO浓度浓度0.5mg/L7.37.3时，时，反硝化的最终产物为反硝化的最终产物为N2N2，而当，而当pHpH值值7.37.3时，反硝化的时，反硝化的最终产物为最终产物为 N2O N2O。由于反硝化细菌对由于反硝化细菌对pHpH值范围要求较宽，因而在生物脱值范围要求较宽，因而在生物脱氮工艺中，氮工艺中，pHpH值限制的关键在于生物硝化，只要值限制的关键在于生物硝化，只要pHpH值值变更不影响硝化的顺当进行，则确定不会影响反硝化；变更不影响硝化的顺当进行，则确定不会影响反硝化；反之，当反之，当pHpH值变更对硝化产生较大影响，使之不能顺当值变更对硝化产生较大影响，使之不能顺当进行时，不管进行时，不管pHpH值对反硝化是否影响，脱氮效果都不会值对反硝化是否影响，脱氮效果都不会志向。志向。在生物反硝化过程中将每克在生物反硝化过程中将每克NO3NNO3N转化成转化成N2N2，约可，约可产生产生3.57g3.57g碱度，这样可补偿生物硝化所消耗的碱度的一碱度，这样可补偿生物硝化所消耗的碱度的一半左右。由此，很多本应外加碱源才能顺当进行硝化的半左右。由此，很多本应外加碱源才能顺当进行硝化的污水，可以不再须要加碱。污水，可以不再须要加碱。4.4DNP滤池的运行管理 接受曝气生物滤池工艺进行污水处理时，磷的去除主要集中在DNP曝气生物滤池中进行，若处理工艺不须要进行反硝化，磷的去除也可在N曝气生物滤池中进行。化学除磷药剂投加点 曝气生物滤池工艺化学除磷药剂投加点有两种选择。一是接受高效沉淀池预处理工艺，其化学除磷为前置沉淀法，即在沉淀池入口处投加化学药剂，经混合、絮凝、沉淀作用，磷的积聚体被分别到沉淀池的污泥中，达到污水除磷目的；另外一种是同步沉淀与絮凝过滤，即在曝气生物滤池中投加化学药剂，在滤床填料的作用下诱发了絮凝，沉淀物截留于滤床上，通过周期性的反冲洗，将磷解除系统外，达到污水除磷目的。以上两种投加方式均可行，第一种方式简洁易限制，但药剂耗量相对较大，剩余污泥量增加较多(一般增加40%75%)；其次种方式药剂耗量相对较小，剩余污泥量增加较小(一般增加15%50%)，但是被截留在曝气生物滤池反应器内，会缩短曝气生物滤池的运行周期。化学除磷药剂的选择化学除磷药剂的选择 曝气生物滤池中的化学除磷主要是在污水中投加金属盐，曝气生物滤池中的化学除磷主要是在污水中投加金属盐，通过金属离子与污水中的磷酸根反应生成金属磷酸盐沉淀物，通过金属离子与污水中的磷酸根反应生成金属磷酸盐沉淀物，沉淀物在滤料层中被截留，并在反冲洗过程中被带出池外而进沉淀物在滤料层中被截留，并在反冲洗过程中被带出池外而进入污泥处理系统中被去除。入污泥处理系统中被去除。化学处理效果稳定牢靠，钙、铝、铁盐是化学除磷运用的化学处理效果稳定牢靠，钙、铝、铁盐是化学除磷运用的三种主要金属盐，但钙盐由于处理后污泥量大，搬运困难而较三种主要金属盐，但钙盐由于处理后污泥量大，搬运困难而较少接受，而且由于其少接受，而且由于其pHpH值高达值高达11 11，不适合优先运用，或者在生，不适合优先运用，或者在生物处理时不能运用。铝盐是特别有效的沉淀剂，但价格也最贵，物处理时不能运用。铝盐是特别有效的沉淀剂，但价格也最贵，此外，还可能造成老年痴呆而受到公众反对。虽说铁盐不是最此外，还可能造成老年痴呆而受到公众反对。虽说铁盐不是最有效的沉淀剂，但因其价格相当低廉而日益受到人们的关注。有效的沉淀剂，但因其价格相当低廉而日益受到人们的关注。铁盐有二价铁和三价铁两种形式，后者用得更多一些。运铁盐有二价铁和三价铁两种形式，后者用得更多一些。运用二价铁的成本效益已越来越多地引起人们的留意。当二价铁用二价铁的成本效益已越来越多地引起人们的留意。当二价铁作为沉淀剂运用时，依据环境条件而具有以下两种特点，首先，作为沉淀剂运用时，依据环境条件而具有以下两种特点，首先，二价铁有可能氧化成三价铁，与磷形成坚硬的复合体，特殊是二价铁有可能氧化成三价铁，与磷形成坚硬的复合体，特殊是工业废水中出现凝合磷；其次，当缺氧时，二价铁不会被氧化，工业废水中出现凝合磷；其次，当缺氧时，二价铁不会被氧化，只会产生众所周知的细小的沉淀物。只会产生众所周知的细小的沉淀物。在曝气生物滤池中，在高浓度氧环境下，二价铁快速变为三价铁，且磷的去除率明显上升。在全流程的曝气生物滤池工艺中，化学除磷一般设计在最终一级的DNP生物滤池中。由于该滤池一般在硝化滤池后面，为了保证硝化过程进行得彻底，一般在该级滤池中要强力曝气，使得滤池出水中的溶解氧高达24mg/L，如此高的溶解氧量必定对后续的反硝化滤池很不利，因为反硝化作用是要在严格缺氧的环境下才能完成，所以在污水进人DNP生物滤池前必需使水中的溶解氧降至0.5 mg/L以下。同 一般状况下，在DNP生物滤池中要使水中的溶解氧降低，只有通过过量消耗反硝化所需的碳源才能完成，在进行这一过程时还要占用DNP生物滤池的一部分滤料体积，从而削减了反硝化所须要的滤料体积。而在协作除磷的前提下，通过在DNP生物滤池前投加亚铁盐，使水中的溶解氧快速将二价铁氧化成三价铁，从而一方面快速降低水中的溶解氧浓度，另一方面也可削减碳源的用量，一箭双雕。依据试验，要满足最终出水TP2.5才能达到要求。4.5曝气生物滤池的操作规程及反冲洗4.5.1曝气生物滤池的操作规程 4.5.2曝气生物滤池的反冲洗过程4.5.3曝气生物滤池的反冲洗限制 4.5.1曝气生物滤池的操作规程 1.依据实际运行中的具体状况调整对曝气生物滤池供气量，即通过限制风机的调整阀门，调整进气量。2.曝气生物滤池应通过调整水力负荷、反冲洗周期及滤池内生物膜量进行工艺限制。3.曝气生物滤池池内处理水中的溶解氧宜为46mg/L，出口处的溶解氧宜为2mg/L。4.应常常视察滤池上清液的透亮度、滤料表面生物膜的颜色、状态、气味等。5.因水温、水质或曝气生物滤池运行方式的变更而引起的出水浑浊、水质黑色等不正常现象，应分析缘由，并针对具体状况，调整系统运行工况，实行适当措 施使滤池的水质处理复原正常。6.当曝气生物滤池水温较低时，应实行适当延长曝气时间、降低水力负荷的方法，保证污水的处理效果。7.当曝气生物池有浮