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BAF工艺简介

信息来源:www.sxfengxi.com | 发布时间:2022年05月06日

BAF工艺简介


在污水生物处理工艺的发展和应用中,活性污泥法和生物膜法一直占据主导地位。随着新型滤料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜工艺技术得以快速发展,并研究开发出各式各样的生物膜工艺技术,其中曝气生物滤池应用范围最广,最具发展前景。曝气生物滤池(Biological Aerated Filter,简称 BAF)是20世纪80年代末在欧美发展来的一种新型的污水处理技术,它是由滴滤池发展而来,并借鉴了快滤池形式,在一个反应器内同时完成了生物氧化和固液分离的功能,不需设置二沉池。世界上首座曝气生物滤池于1981年诞生于法国。随着环境对出水水质要求的提高,该技术在全世界城市污水处理中获得了广泛的推广应用,目前,在全球已有数百座大小各异的污水处理厂采用了BAF技术,并取得了良好的处理效果。



BAF工艺原理和形式

 
曝气生物滤池的工艺形式在进水方式、填料选择和使用功能上各有不同,即上向流曝气生物滤池和下向流生物滤池;悬浮填料曝气生物滤池和淹没填料曝气生物滤池;去碳曝气生物滤池、硝化生物滤池和反硝化生物滤池等。目前在工程中使用的形式分为四大类:即BIOCARBONE、BIOFOR、BIFSTRY和BIOPUR,其中BIOPUR的形式与BIOFOR基本相同,只是BIOPUR的填料根据不同水质采用波纹板、陶粒或石英砂,以取得不同的处理效果。虽然BAF具有多种操作方法和应用形式,但基本应用原理是相似的。从本质上来看,曝气生物滤池是固、液、气三相共存的生物膜处理工艺,属于接触氧化和过滤相结合的新兴的废水好氧生物处理技术,也可以说是普通生物滤池的变形方式。 其核心技术是应用多孔性的滤料,并将其作为生物载体来进行污水处理。在曝气生物滤池的装置顶部设置了布水系统,能均匀地将污水分布到滤料的表面,这样,液滴状的污水就能够充分地与氧气进行接触。微生物在滤料表面通过附着—脱附—再附着,最后形成一层稳定的生物膜,就不再继续进行脱附。因为膜内存在好氧区和缺氧区,具有较高的活性,污水一旦流经生物膜,就可以将污染物成功去除。污水在系统中,从上至下流经滤料,之后在系统中进行循环利用,或者自装置底部排出。曝气生物滤池单位体积的生物量数超过了活性污泥法的数倍,同时,曝气生物滤池所用的填料细小,具有较强的过滤作用,出水不用再进行沉淀。曝气过程中气泡行程与气液接触时间都很长,通过滤料的多次剪切,能极大地提高氧的利用效率,减少能源消耗。整体来看,曝气生物滤池具有池体体积小,工艺流程简单,菌群结构合理,处理负荷高,处理效果好,耐冲击负荷、不需二沉,受气温影响小等优势,市场应用前景广阔。



BAF工艺的优势与不足 


优势 曝气生物滤池充分借鉴了接触氧化法和给水快滤池两种污水处理技术的设计思路,其主要优势如下: 一是生物量高于活性污泥工艺。其滤料为颗粒状,粗糙多孔,非常利于更多的微生物附着生长,保证反应器内的生物量得到有效维持。 二是其具有给水快滤池的技术特点,处理流程短。不仅能快速、有效地去除污水中的悬浮固体(SS),还不需要进行二沉,因而整体基建投资比较低。三是菌群结构合理。在曝气生物滤池污水流程中,能形成多种优势生物菌种,在同一个容器中就能降解有机物,发生硝化和反硝化等。 四是耐冲击负荷强。能较好地适应水质、水量、环境变化等。五是在设置回流或单独设置反硝化段时,脱氮效果也非常良好。不足一是对进水SS有较高的要求,需要对其进行严格的预处理,如果不这样,将极有可能堵塞滤料,增加了使用风险。二是要定期对滤池进行反冲洗,以便将滤层中截留的水中悬浮物和脱落的生物膜去除,同时,将滤料上老化的生物膜洗脱掉。在进行反冲洗时,需要将曝气生物滤池的工作中止,且恢复运行也需要一定的时间。尤其是在进水悬浮物比较多的情况下,反冲洗次数也会比较多,使得滤池的运行周期较短,增加运行成本。 三是生物除磷效果不够理想,在除磷过程中,需要采用化学法进行辅助。四是滤池产生的污泥无机成分高,难以进行充分的消化利用。与其他滤池的对比


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影响BAF运行的因素


温度 温度会影响水处理微生物的活性与增值速率,故BAF的处理效果亦与温度有关。以脱氮过程为例,硝化菌与反硝化菌的适宜温度分别为20℃~30℃和20℃~40℃。当2种微生物处在适宜温度范围内,脱氮效率随温度的上升而提高。数据显示,在27.3℃时的脱氮效率最高,为91.1%。而在温度过低时,硝化菌和反硝化菌的活性与增殖速率均下降,脱氮效果较差,水质难以满足要求。pH与温度类似,pH值的变化也会影响BAF的处理效果。由于水中微生物对pH的变化很敏感,因此要保证总氮、总磷、COD等的去除率,就要让水中微生物在适宜的pH下工作。一般来说,当pH在7h~8h的范围内时,处理效果最好。工业废水的pH很大程度上取决于生产工艺,生产工艺不同,pH也会有较大差别。当工业废水的比例较大,进水pH值难以达到最优pH值时,应在曝气生物滤池前加设调节池。进厂污水先进入调节池,因稀释、中和等作用使pH趋近中性后再流入曝气生物滤池,不但可提高污染物去除率,还可保证系统的稳定性。水力停留时间水力停留时间是影响BAF处理效果的重要因素,而其对氨氮的影响效果尤为显著。处理氨氮的硝化菌是一种自养菌,使用无机碳来合成碳源。水力停留时间较低时污水中有机负荷较高,水中有机碳含量较高,抑制了硝化菌的繁殖。在这种条件下,脱氮效果很难得到保证。曝气生物滤池的水力停留时间一般取4h~6h。反冲洗BAF本质上是一种生物膜工艺。当负荷较大且处理时间较长时,悬浮物和脱落的生物膜会阻塞滤料的孔隙,使水头损失增大、过水不畅,进而影响出水水质。因此为了维持曝气生物滤池良好的处理效果,需要定期进行反冲洗。在此过程中,若反冲洗强度过低,阻塞在滤料孔隙中的杂质不能被去除;若反冲洗强度过高,本应附着在滤料上的新鲜微生物也会随水流冲出,导致反冲洗结束初期水质较差。曝气生物滤池的反冲洗强度一般在试运行时期确定,并根据实际运行时的水量、水质进行微调。

BAF的运行维护


科学选择滤料 滤料是曝气生物滤池的重要组成部分,其作用可以分为以下3个方面:(1)微生物生长、附着的场所,让微生物在处理污水过程中得以增殖和更新;(2)提供污水流动的通道,创造良好的水利条件,提高传质速度;(3)通过截留作用,将进水中部分悬浮物截留在滤料表面或空隙内,降低出水中的悬浮物浓度。选择滤料时,应充分考虑比表面积、孔隙率、材质及形状、成本等因素。一般来说,较为优质的滤料应具备以下特点:(1)比表面积大,便于微生物挂膜生长;(2)有较大的孔隙率,污水流经滤料时水头损失较小,以便节约能耗;(3)质轻,且满足一定的机械强度;(4)材料便于获得,成本及运输费用较低。然而,很难有滤料可同时满足上述优点,因此通常要根据进水水质与水厂的实际情况,选择相对适合的滤料。目前较为常用的滤料大体分为以下几种:(1)粒状滤料,较为常用的滤料之一,最早出现并一直沿用至今。当前较为流行的有锰砂、无烟煤、石英砂等。(2)不规则多孔滤料,孔隙率大,理化性质好,可以在多种场合使用,应用范围广泛。其中鲍尔环和拉西环为目前最为常用。(3)蜂窝或波纹板滤料,一种较为新型的滤料,一般采用玻璃钢或塑料。合理设置气水比对于曝气生物滤池来说,在其运行过程中,气水比数据的设置十分关键,直接影响着滤池的运行效果。曝气能够为微生物提供溶解氧,还能快速扩散有机物和微生物相互作用的产物,减少滤料堆积,促进生物膜及时脱附。如果气水比过低,就会严重影响有机物的溶解效果;如果过高,就会使得冲刷强度太大,影响有机物降解并增加能源消耗。资料显示,曝气生物滤池最为恰当的气水比是3:1,较佳水温在15℃。确定好气水比后,检查水路与气路通畅与否,再进行填料和挂膜。一般来说,自然挂膜比较适合夏季使用,且需要水中具有较高的可生化成分含量;接种挂膜比较适合水中可降解微生物较少的情况,运行过程中要加强对有机物浓度的监测,完成挂膜大约需要一个月,只有可降解有机物去除率达到20%~30%,就可认为挂膜完成。 加强运行维护在曝气生物滤池运行期间,由于生物陶粒滤池会受到微生物的敏感性影响,必须要加强管理与维护。 首先要确保滤池水环境良好,防止因为滤池负荷发生较大变化,导致滤池运行不够稳定。同时,还要确保供气稳定、充分,因为溶解氧是细菌生长的必要条件,只有曝气充分,才能促进其生长。其次要严格按照相关规范要求来进行反冲洗。反冲洗过程中,因项目处理量比较大,需要的时间长,要做好规划和安排,以确保水池的有效性。为了增加曝气生物滤池的运行周期,降低反冲洗频次与能源消耗,最好是应用BAF工艺来预处理水,减少杂质和SS进入曝气生物滤池。
结语曝气生物滤池具有占地面积小、建设运行成本低、效率高、抗冲击负荷等优点。在污水处理中具有广阔的应用前景。然而,尽管曝气技术发展迅速,但仍有一些问题需要解决。生物滤池的滤料需要根据进水水质的实际情况和水厂的实际运行情况进行适当的选择,以达到较佳的处理效果;当进水中的氮、磷浓度达到一定值时,曝气生物滤池的脱氮除磷能力需要进一步加强;磷含量高,需要增加后续处理装置;同时,是否选择合适的运行参数也是决定曝气生物池处理效率的关键。

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