曝气生物滤池及生物滤料技术_杨冠

河南农业2008年第7期HENANNONGYE河南省农村能源环境保护总站主办曝气生物滤池及生物滤料技术一、曝气生物滤池(一)曝气生物滤池机理及工艺特点曝气生物滤池技术首先被用作三级处理,后来发展成直接用于二级处理。曝气生物滤池是在普通生物滤池的基础上,并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺。随着研究的深入,从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺,具有去除SS、CODcr、BOD、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,节省了后续二次沉淀池,在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。此外,曝气生物滤池工艺具有有机物容积负荷高、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等特点。曝气生物滤池属第三代生物膜反应器,不仅具有生物膜工艺技术的优势,同时也起着有效的空间过滤作用,通过使用特殊的滤料和正确的配气设计,曝气生物滤池具有以下工艺特点。1、上向流形成了对工艺有好处的半柱推条件,即使采用高过滤速度和负荷,仍能保证曝气生物滤池工艺的持久稳定性和有效性。2、采用气水平行上向流,使得气水进行极好均分,防止了气泡在滤料层中凝结核气堵现象,氧的利用率高,能耗低。3、采用气水平行上向流,使空间过滤能被更好的运用,空气能将固体物质带入滤床深处,在滤池中能得到高负荷、均匀的固体物质,从而延长了反冲洗周期,减少清洗时间和清洗时用的气水量。4、与下向流过滤相反,上向流过滤维持在整个滤池高度上提供正压条件,可以更好地避免形成沟流或短流,从而避免通过形成沟流来影响过滤工艺而形成的气阱。5、滤料层对气泡的切割作用使气泡在滤池中的停留时间延长,提高了氧的利用率。6、由于滤池极好的截污能力,使得曝气生物滤池后面不需再设二次沉淀池。(二)曝气生物滤池的基本类型目前工程中曝气生物滤池的使用形式可以分为三大类,即下向流曝气生物滤池,上向流生物曝气滤池,上向流运行、下向流反冲式曝气生物滤池。目前应用比较多的为上向流生物曝气滤池。曝气生物滤池主要有以下三种基本类型。1、BIOCARBONE生物滤池。BIO-CARBONE工艺在一个池内同时实现生物膜的生物处理技术和过滤澄清的物理处理技术,适用于市政污水和工业废水的处理,对于去除COD、硝化/反硝化都有较好的效果。BIOCARBONE生物滤池结构如图1所示。填料采用密度比水大的膨胀板岩,结构类似于普通快滤池。待处理的污水从滤池顶部流入,下向流流出滤池,在滤池中下部进行曝气,气水处于逆流接触。在滤池中有机物被BIOCARBONE生物滤池结构示意图微生物氧化分解,NH4-N被氧化成NO3-N,另外由于在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境,因此在硝化的同时能实现部分反硝化。在无脱氮要求的情况下,滤池底部的水可直接外排,一部分留作反冲洗之用;如果有脱氮要求,出水需进入下一级后置反硝化柱,同时需外加碳源。一般情况下在单个BIOCARBONE滤池中不能同时取得理想的硝化/反硝化效果。随着反应的进行,截留的悬浮物(SS)及脱落的生物膜不断增加,固体物质在滤层上部形成表面堵塞层,阻止气泡的释放,使生物滤池的水头损失不断的增加,当达到极限水头损失,此时应立即进行反冲洗再生,以去除滤床内过量的生物膜SS,恢复处理能力。该系统采用气水联合反冲洗,水气交替单独反冲,最后用水漂洗。反冲洗水为经处理后的达标水,反冲洗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气管,反冲时关闭底部进水和工艺空气。在反冲洗过程中,滤层有轻微的膨胀,在气水对填料的流体冲刷和填料间相互摩擦下,老化的生物膜与被截留的悬浮物与填料分离,随着反冲洗排水一起排出生物滤池,并被回流至预处理部分进行分离。2、BIOSTYR生物滤池。随着曝气生物滤池技术的不断发展,法国OTV公司对原有的BIOCARBONE生物滤池进沼气与生态32河南农业2008年第7期HENANNONGYE图3BIOFOR生物滤池结构示意图图2BIOSTYR生物滤池结构示意图行了改进,出现了BIOSTYR生物滤池。其结构如图2所示。BIOSTYR生物滤池采用悬浮型轻质滤料,气水同向流,滤料比表面积大,可防止原水中杂质堵塞,但需有效地解决滤池反冲洗问题。滤池底部设有进水和排泥管,中上部是填料层,厚度一般为2.5～3.0米,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