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曝气生物滤池的发展及研究方向

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学社技术 发表于 2019-9-8 08:20 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
曝气生物滤池工艺最早起源于20世纪二十年代,国外在开发过程中,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、高过滤速度、截留悬浮物、需定期反冲洗等特点。20世纪70年代中期以后,随着生物膜机理、动力学等方面的进展,生物载体材料的完善,为现代的曝气生物滤池发展提供了条件。八十年代末基本成型,后不断改进,并开发出多种形式。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的应用。4 Y: K5 S5 S* K2tech.cn
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由于其良好的性能,应用范围不断加大。曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形形式,也可看作是生物接触氧化法的一种特殊形式,即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料,以提供微生物膜生长的载体。它与传统的生物滤池不同,采用人工曝气供氧,与生物接触氧化工艺具有更多的共同点,不过比传统的生物接触氧化池填料的尺寸更小。
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曝气生物滤池滤料的发展
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/ j3 V: S5 y# b6 B! W# V9 c7 r曝气生物滤池发展过程中依次形成的3 种不同的形式,采用的滤料各不相同:BIOCARBONE 采用的是石英砂粒;BIOFOR 采用的是轻质陶粒;BIOSTYR 采用的则是密度比水小的聚苯乙烯球形颗粒。国外的实际运行表明,BIOFOR 和BIOSTYR 明显优于BIOCARBONE。因此,曝气生物滤池性能的优劣很大程度上取决于滤料的特性,滤料的研究和开发在曝气生物滤池工艺中至关重要。: O' b. r. u+ K$ D( ~- \( @! ^8 t" I1 r2tech.cn

  @* ]: `) G( t, \' ^; f早期,滤池常用拳状滤料,如碎石、卵石、炉渣、焦炭等,颗粒比较均匀,粒径为25-100mm,滤层厚度为0.9-2.5m,平均1.8-2.0m,滤料必须经过仔细筛分、洗净,合格率不得低于95%。$ I  D% ?0 \/ S2tech.cn
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60年代中期塑料工业发展起来以后,生物滤池多采用塑料滤池,主要由聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺等加工成波纹板、蜂窝管、环状及空圆柱等复合式滤料,这些滤料的特点是质轻、强度高、耐腐蚀、比表面积大(达100-340m2/m3)。孔隙率高达90%以上,大大改善了膜增长极通风条件,使处理显著提高,但是其成本较高。! N8 I' f! O8 `. ]  r5 b1 n2tech.cn

# H3 @) c/ I5 c. U& I6 }- E( w我国对曝气生物滤池滤料的研究从近几年刚刚开始,但是成果显著,一些已经获得专利,主要为球形轻质陶粒。
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曝气生物滤池运行方式的发展
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根据原水水质和处理目的与要求,选择合适的运行方式,是工艺设计的关键。BAF 有多种不同的运行方式,各有特点。一般按水流的方向,可将其分为降流式和升流式两种。, \" Y' z" w6 i: q( d! m2tech.cn
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早期的BAF多采用降流式运行方式,以法国OTV公司的BIOCARBONE工艺为代表。该工艺多以石英砂作滤料,以气、水逆流的方式运行,运行过程类似于快滤池的正粒度过滤,但其所截留的SS主要集中在滤料层的顶层(对以轻质陶粒作滤料、滤床高为2.0m的BAF的研究表明,进水中近80%的SS被截留在滤床顶部的40cm以内),难以充分发挥滤料层有效的纳污能力,易堵塞,并导致较大的水头损失,同时其中下部滤料层中脱落的生物膜较易穿透,其运行周期较短。因而,降流式多适用于低SS废水及受污染地表水的处理,当原水中含有较多SS时,则需要较严格的预处理。
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目前,以BIOFOR、BIOSTYR 和BIOPUR 等为代表的升流式BAF 正得到越来越多的应用。其中以轻质陶粒为滤料的BIOFOR 应用最为广泛。下图所示为该工艺的典型工艺构造。升流式BAF 以气、水同向流的方式运行,运行过程类似于快滤池的反粒度过滤,具有更强的纳污能力,气、水分布更为均匀,工作周期较长,对进水SS 的适应性也强于降流式。因而升流式BAF 具有比降流式更广的适用性。4 b3 k9 r* Q2 w1 |1 d2tech.cn

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BIOFOR型BAF的典型构造( o0 A: }. F2 S4 Y! Z2tech.cn
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曝气生物滤池工艺待研究的问题

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: t# Q3 N" @) Y2 s. K根据目前的研究和应用情况,今后应着重研究以下问题:
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9 U3 o$ o; }. a① 生物膜的特点及其快速启动的方式;
# _* G% d' V' s& o2 y② 生物氧化功能和过滤功能之间的相互关系;
& f9 k3 G: s; ]  B6 }: F③反冲洗过程中生物膜的脱落规律;
  w( L- z7 J" X7 M: r+ z! l④ 曝气生物滤池在除磷方面的应用及除磷机理、反应动力学的研究;* H' b6 W& [  A- G- K) O# `2tech.cn
⑤ 碳源的去除与氨氮转化的相关性;
( a$ d% ?8 x5 M⑥ 进一步拓宽曝气生物滤池的应用范围,研究其在微污染水源水预处理、水深度处理、难降解有机物处理中的应用及与其他工艺组合的处理效果。4 `' h/ `- W) \" w; K. L6 {1 A  q2tech.cn
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曝气生物滤池关键问题讨论

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1  预处理
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为了使滤池能有较长的运行周期,减少反冲次数降低能耗,运用BAF 的工艺都需对进水进行预处理,否则原水中的大量杂质和SS 将进入曝气滤池,将会堵塞曝气、布水系统,给系统的运行带来严重的后果。尤其是滤池用于二级处理时,往往需投加药剂才能达到这一要求,药剂的使用不仅增加了运行费用,部分药剂还将降低碱度,进而影响反硝化,这是运用BAF 工艺时需要考虑的问题。2 x: M, k5 n4 R' G2tech.cn

/ c0 Z7 s3 G5 S3 l. s# D2  除P 脱N/ C' u5 q" j2 q* p% B9 [  v' E$ x. ?2tech.cn

7 Q9 d( R  X. F9 F& H$ I在生物除P 技术中,将脱N 和除P 相结合的系统对除P 不利,因为除P 脱N 本身是一对不可调和的矛盾,如DO 太低除P 率会下降,硝化反应受到限制,污泥沉降性能差,如DO 太高,则由于回流厌氧区DO 增加,反硝化受到限制,同时NO3- N 的浓度高可影响厌氧区P 的释放。因为,P 的释放最好为厌氧环境,如果有NO3- N 存在就表明只能为兼氧环境。
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从目前的BAF 运行工艺看,完全用生物除P 是很难达到排放标准的。用生物除P 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FeCl3 药剂的方法除P ,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,达到除P 脱N 目的,使化学药剂用量相对减少,从而降低运行费用。
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1 h6 `6 I: y) `8 P, d3 S3  BAF 的发展趋势
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9 [$ A% P# q9 i+ _2 @从国外来看,上向流有逐步取代下向流的发展趋势。从OTV 公司产品开发演变也可以看出这一点。由于BIOSTYR 工艺有较多优点,国内研究开发的工艺也以上向流居多。研发出基于我国技术现状的上向流BAF 工艺,应是国内BAF 发展的方向。
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