曝气生物滤池随不同水质切换运营模式的探讨

发布时间：2020-10-12所属分类：工程师职称论文浏览：1224次

摘 要： 摘 要：详细介绍了曝气生物滤池在单级、多级工艺模式的基础上，如何随不同水质切换原设计工艺流程，适应水质成分的波动变化，达到设计出水标准。 关键词： 曝气生物滤池;运营模式; 曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，BAF)是一种新型污水生物处理技术

　　摘 要：详细介绍了曝气生物滤池在单级、多级工艺模式的基础上，如何随不同水质切换原设计工艺流程，适应水质成分的波动变化，达到设计出水标准。

　　关键词： 曝气生物滤池;运营模式;

　　曝气生物滤池(Biological Aerated Filter，BAF)是一种新型污水生物处理技术。该工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用，具有抗冲击负荷、处理效率高、出水水质好、建设投资和运行成本低、便于现有污水处理工艺的后期升级改造等优点。由于该工艺的高效和经济性，应用范围较广，受到环保部门及业内人士的广泛关注和一致好评。通过对曝气生物滤池进行超越切换巧妙设计，可实现随不同水质切换运营模式的功能，进一步提升了污水处理厂抗风险能力。

　　1 工程背景

　　生物滤池可根据处理对象的不同分为N硝化曝气生物滤池、C碳氧化曝气生物滤池以及DN反硝化生物滤池。硝化曝气生物滤池具有将来水中的氨氮氧化为硝态氮的功能;碳氧化曝气生物滤池具有将来水中的有机物进行降解的功能;反硝化生物滤池在碳源充足的情况下具有将水中的硝态氮还原为氮气的功能;硝化曝气生物滤池和碳氧化曝气生物滤池内应保持有足够高的溶解氧水平以确保上述功能的实现，而反硝化滤池内则应保持有较低的溶解氧水平以确保上述功能的实现。单级曝气生物滤池处理功能较为单一，将不同的单级曝气生物滤池工艺进行灵活组合联用，可去除多种不同的污染物指标。

　　相关期刊推荐：《环境污染与防治》Environmental Pollution & Control(月刊)1979年创刊，是我国最早创刊的环境保护专业期刊之一，本刊内容包括环境污染防治技术、环境监测和分析方法、资源综合利用、清洁生产、环境规划和预测、环保政策法规、环境管理、及企业污染治理等方面的学术研究、综述、专论、调查报告和经验介绍等。介绍最新的环境保护设备和仪器，报道国内外环境保护动态。

　　在设计中，设计人员常根据水质的特点、需去除的污染物指标、可用地范围等灵活选择单级生物滤池、多级生物滤池等，实现不同的水质需求。

　　单级生物滤池包括：单级DN滤池(去除TN，不曝气)、单级N滤池(去除NH3-N，曝气)、单级C滤池(去除CODcr，曝气)、单级C/N滤池(去除NH3-N、CODcr，曝气)。根据是否曝气，单级生物滤池主要分为反硝化生物滤池(DN)、曝气生物滤池(N、C、C/N)两大类。

　　多级生物滤池包括：DN+N前置反硝化滤池、N+DN后置反硝化滤池、DN+N+DN中置硝化滤池、C/N+N两级好氧滤池、DN+DN两级反硝化滤池、C/N+N+DN、CN+DN+DN等。前三种工艺普遍用于市政污水厂二级处理以及提标深度处理，其他工艺在高碳、高氮的高浓度工业污水厂较为常用。

　　污水厂接纳的排污企业众多，随着城市的发展，生产结构的改革，入驻企业的变更等等不确定因素都会导致实际污水厂进水水质与设计前期预判水质有偏差的情况。对设计人员来说，如何在设计之初考虑这种复杂多变性，使工艺具备强大的适应能力;对污水厂运营来说，如何花最小的代价对现有工艺的运营模式进行适当调整，以适应变化的水质需求，降本增效;笔者对曝气生物滤池工艺在不同水质下切换运营模式的方法提出见解，供同行借鉴与探讨。

　　2 单级曝气生物滤池的运营模式切换

　　2.1 曝气生物滤池改成反硝化生物滤池

　　当进水中含有大量硝酸盐氮，需要将单级曝气生物滤池改造为反硝化生物滤池时，可将现状曝气风机停用，创造厌氧环境，重新培养反硝化菌。曝气生物滤池工艺采用粗糙多孔的球形轻质多孔生物滤料为载体，为生物膜提供了较佳的生长环境，易于挂膜及稳定运行，可在滤料表面、滤料内部和滤料间保持较多的生物量。在好氧生物滤池中，生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物，由于氧在生物膜表层已耗尽，而在好氧层的深部由于扩散作用限制了溶解氧的渗透往往形成厌氧区，使生物膜内层的微生物处于厌氧状态，内层富集了大量厌氧微生物。利用生物膜上微生物在种属上的多样性，可在厌氧条件下，短期内快速驯化反硝化菌，将以去除有机物和氨氮为主的曝气生物滤池转变为反硝化生物滤池，实现对TN的去除。当进水中内部碳源不足时，需在进水渠内投加碳源，有条件的污水厂可利用现状碱液混合池。

　　改造前，设计人员需复核现状池体的反硝化负荷、停留时间、上升流速设计参数。由于反硝化滤池所需停留时间较短，需保持一定的高滤速条件运行，现状曝气生物滤池需适当降低滤料高度，减缓板结风险，并酌情停运几座。对于停运的滤池日常运营中需定期予以冲洗维护，避免滤料板结，以备切换运行时快速投入使用。 反硝化滤池所需的水头高于曝气生物滤池，也是改造前需复核的重要因素之一。

　　2.2反硝化生物滤池改成曝气生物滤池

　　当进水中有机物、氨氮浓度较高，需要将原设计单级反硝化生物滤池改造为曝气生物滤池时，需在反硝化滤池底部新增曝气系统，并新增曝气风机。由于硝化菌、异养菌时代周期长，好氧池需要较长的停留时间，在较低的滤速下运行。改造前，同样需复核设计参数，酌情考虑是否采用加高滤料的方式来增加停留时间，或降低进水污染物负荷。

　　如工程项目为老厂改造，需校核新增的曝气风机对厂区用电负荷的影响。

　　3 多级曝气生物滤池的运营模式切换

　　结合设计水质与实测水质的差异，需要在设计中考虑一定的灵活性，增设必要的超越，以及在一定工况下通过必要的进水切换。对于两级生物滤池，以下图为例，可通过设中间提升水池的方式，实现DN+N前置反硝化、N+DN后置反硝化、单级N、单级DN四种运营模式。

　　运行模式一(DN+N)：当项目来水中的有机物浓度较高时，且进水中氮以部分硝氮形式存在时，生物滤池工艺路线采用DN+N前置反硝化生物滤池工艺。前端工艺出水经过渠道内的精细格栅截留纤维状悬浮物后，进入生物滤池总配水渠，在机械搅拌作用下与外加碳源、碱液和后续回流的硝化液充分混合，然后进入格栅槽后的DN池配水渠，进入DN反硝化生物滤池，DN反硝化生物滤池在碳源充足的前提下，池中反硝化菌对进水中的硝态氮进行反硝化，使其转化为氮气排至空气中。DN反硝化生物滤池出水自流经过DN池出水渠，进入中间提升水池，提升至N池配水渠，进入N曝气生物滤池，N曝气生物滤池对污水中的氨氮进行硝化作用将其转化成硝酸盐和亚硝酸盐，并同时降解剩余的有机物、截留部分SS。出水自流进入清水池，用于储存硝化液用水和反冲洗用水。

　　运行模式二(N+DN)：当进水中有机物浓度较低，氮主要以氨氮形式存在时，设计采用N+DN后置反硝化滤池工艺。当生物滤池组合切换成后置反硝化生物滤池组合时，前端工艺出水经过渠道内的精细格栅截留纤维状悬浮物后，进入生物滤池总配水渠，在机械搅拌作用下与外加碱液充分混合，然后进入格栅槽后的N池配水渠，进入N曝气生物滤池，N曝气生物滤池对污水中的氨氮进行硝化作用将其转化成硝酸盐和亚硝酸盐，并同时降解剩余的有机物、截留部分SS。N曝气生物滤池出水自流经过N池出水渠，进入中间提升水池，提升至DN池配水渠，进入DN反硝化生物滤池中反硝化菌对进水中的硝态氮进行反硝化，使其转化为氮气排至空气中。出水自流进入清水池，用于储存硝化液用水和反冲洗用水。

　　运行模式三(单级N)：当生物滤池组合切换成单级曝气生物滤池组合时，前端工艺出水经过渠道内的精细格栅截留纤维状悬浮物后，进入生物滤池总配水渠，在机械搅拌作用下与外加碱液充分混合，然后进入格栅槽后的N池配水渠，进入N曝气生物滤池，N曝气生物滤池对污水中的氨氮进行硝化作用将其转化成硝酸盐和亚硝酸盐，并同时降解剩余的有机物、截留部分SS。N曝气生物滤池出水自流经过N池出水渠，自流进入清水池，用于储存反冲洗用水。

　　运行模式四(单级DN)：当生物滤池组合切换成单级反硝化生物滤池组合时，前端工艺出水经过渠道内的精细格栅截留纤维状悬浮物后，进入格栅槽后的DN池配水渠，进入DN反硝化生物滤池，DN反硝化生物滤池在碳源充足的前提下，池中反硝化菌对进水中的硝态氮进行反硝化，使其转化为氮气排至空气中。DN反硝化生物滤池出水经超越管自流进入清水池，用于储存反冲洗用水。

　　注意事项：

　　1、上游构筑物的水头需具备同时自流进入后续DN、N池的条件。

　　2、DN滤池、N滤池的进水需具备开启、关闭切换的条件，出水需具备去往中间提升水池、清水池二者切换的条件。

　　3、增加中间提升水池后，中间提升水池需按回流后的水量进行设计预留设备，一定程度上影响了设备投资。由于中间提升泵连续运行，提高了厂区电耗。按单级滤池运营模式下，中间提升水池停用，一定程度上节约了厂区电耗。改造前，需对厂区水质有更准确的预估把控，判断哪一种模式为常用模式。

　　4 不同运营模式切换运行的思索

　　1、对于老厂改造项目，通过对现状滤池进行改造，根据不同的水质切换不同运营模式，有助于降本增效。

　　2、对于新建项目，在水质波动较大，水质风险高的情况下，设计之初充分预估各种水质的可能性，将不同运营模式考虑其中，可大大提高污水厂的抗风险能力。

　　3、设计中，需充分考虑到上游构筑物的高程，并对现状池体在不同模式下设计参数详细复核。

　　4、由于预留多种运营可能性的同时也增加了投资和闲置率。设计前需对新建项目水质有准确的预估和把控。

　　5结语

　　随着城镇污水处理厂出水标准的提高，对现有污水处理厂进行升级改造势在必行。为节约改造成本，增加污水厂的抗风险能力，在设计过程中，设计者在充分利用原有设施的基础上进行改造并对原有系统做了进一步的优化，使工程设计更加合理，同时也为国内类似污水处理厂的设计提供了宝贵的经验。——论文作者：刘冬琴

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