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几十年来,在污水解决领域,活性污泥法无疑是一种被广泛使用并有良好效果的污水生物解决技术。但是随着社会的不断进步,都市规模扩大以及人类对居住环境的日益注重,活性污泥法的局限性越来越突出地显目前人们的眼前。
占地巨大人口的不断膨胀使都市变得拥挤,许多都市土地稀缺,而采用活性污泥法的污水解决厂动辄几公顷,甚至几十公顷的占地无疑成为一种制约。
环境恶劣巨大的污水解决构筑物大面积暴露在大气之中,极易产生臭气污染,周边居民无法忍受。因此,越来越多的居民回绝与污水解决厂为邻。
性能不稳定由于是一种悬浮状态的微生物胶团,活性污泥的浓度一般在6000毫克/升如下,外界环境(温度,污染物浓度等)极易对解决效果产生影响,甚至导致污泥膨胀,使解决水质恶化。
上世纪八十年代,一种针对以上问题研发出来的新的污水解决技术一方面在法国得以运用,这就是“沉没式固定生物膜曝气滤池”。法国OTV公司在沉没式固定生物膜曝气滤池领域拥有近的工程设计、建设和运营经验,并且在世界各地建设了100多座类似工艺的污水解决厂,其中一种工艺便是BIOSTYR(r)生物滤池。
BIOSTYR(r)则是一种通过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级解决,也可以用于解决出水需要回用等其他规定的污水深度解决,并且可以达到很高的排放水质原则。
基本构造
BIOSTYR(r)工艺是一种沉没式上向流生物滤池,其滤料为比重小1的球形颗粒并漂浮在水中,我们称之为BIOSTYRENETM。
每个生物滤池单元涉及:
*进水管和位于滤池底部的配水渠(同步可用于反冲洗水的排除);
*两条空气第(管孔管),一条用于工艺曝气,一条用于气反冲洗;在硝化/反硝化反映时用两条管道,在单一硝化反映时曝气和反冲洗为同一条管道;
*3~,滤料表面附着大量的微生物;
*滤池顶部有混凝土滤板,避免滤料的流失;
*滤板上安装有滤头,用于滤池出水。
工艺原理
根据曝气管道位置的不同设立可以控制硝化反映和反硝化反映的限度,也可以单独进行硝化反映或反硝化反映。
具有硝化和反硝化功能的BIOSTYR生物滤池,其曝气管位于滤床中的通过计算的位置,将滤床分隔为下部厌氧区和上部好氧区,它可以清除所有可降解的污染物,含碳污染物(COD和BOD),悬浮物(SS),氨氮和***盐(即总氮),反冲洗气管位于滤池底部。
对于一般的仅需要进行硝化反映(对氨氮有规定),在曝气和气反冲洗时共用一根位于滤池底部的穿孔管,从而使整个滤床处在好氧状态,它可以清除大部分可降解的污染物,含碳污染物(COD和BOD),悬浮物(SS)和氨氮。
配水和进水:从一级解决或二级解决出来的水通过配水堰均匀地分派到各个滤池的进水渠中,然后通过进水管重力流入滤池底部的配水渠,在进水管或渠上安装有自动阀门,用于某些状况下的停止进水(例如在反冲洗的过程中),污水通过滤池底部的配水渠进入到整个滤池,这些设计保证了滤池在整个截面上的均匀配水。同下向流滤池(如滤料的比重不小于1)不同,该滤池的水头保证了进水配水的均匀,因此滤池底部不再需要滤头(那样很容易堵塞)或者配水管网,并且在解决前不需要筛网。
滤料:BIOSTYRENETM滤料是一种粒径小、形状一致的球形滤料,其比重不不小于1,具有很大的比表面积,这使它具有如下特性:
*滤料比表面积大,具有较高的净化能力,解决负荷高;
*机械性能和物理化学性能好,不易磨损;
*滤料的原材料来自于国内的工业原料,可就地生产加工,成本低廉;
*滤料损失极小,几乎不用更换。
由滤料作为微生物的载体,其巨大的表面积上附着了大量的微生物,在底部曝气管所提供的氧的作用下,污水中的含碳污染物(COD和BOD)被降解,氨氮则被氧化成硝基氮。
在硝化/反硝化的状况下,解决后的出水需要进行回流,回流水和原水在进水渠中混合后进入滤池,污水一方面进入滤床下部的厌氧区,在此进行反硝化反映,将回流水中的硝基氮清除;然后进入上部的好氧区,在此将含碳污染物分解,将氨氮转化为硝基氮。
由于硝化、反硝化反映机理受进水水温的影响很大,因此低进水水温将明显影响生化反映的池容。但是,BIOSTYR(r)滤池具有足够的停留时间(1~2小时),同步尚有80~100°C的工艺空气的持续鼓入,因此生化反映受外界气候条件影响极小;同步,由于在滤池中的微生物是固定在载体上,而不象活性污泥法悬浮在水中,因此其单位体积内的生物量极大,提高理解决效率。由于以上两个因素,较低的进水水温对其生化反映影响较小,BIOSTYR(r)滤池可以在8~30
°C的范畴内正常运营。
最后,污水流经滤床的方向是压缩滤料的方向,而不是扩展滤料的方向,由此也加强了对悬浮物质的截留作用,从而不再需要沉淀池。
滤池的解决出水:漂浮的滤料通过混凝土盖板阻挡在滤池中,盖板上安装有许多滤头,可使解决后的出水流出,由于这些滤头只同解决后的水接触,因此避免了堵塞;同步,由于这些滤头上面没有滤料,故而很容易进行维护。
滤池反冲洗:随着悬浮物质的截留和生物膜的不断生长,滤床需要定期进行反冲洗,即重力反冲洗和气反冲,反冲洗后的水由滤池底部的集水沟(即进水暗渠)收集并排到一种集水池中。反冲冼水即滤池顶部滤板的上面储存的一定高度的清水层,此清水层在一组滤池中是相通的,清水层的高度是通过计算的,可使所储存的水量足够用于滤池的反冲冼。由于反冲洗是通过重力进行并与正常过滤的方向相反,因此不再需要反冲冼水泵。
定期的逆向流反冲洗可以清除过剩的生物膜和所截留的悬浮物,而不需要使它通过整个滤床。向下的水的冲洗可以在最短路线内把截留物冲出滤床,并且是截留物重力落下的方向,节省能耗且效率高。
反冲洗过程如下:
*关闭滤池的进水阀,打开滤池底部的反冲洗排水阀;
*滤池顶部的清水重力流下,进行预冲洗;
*然后辅以气反冲进行气水联合反冲;
*仅用空气冲洗和仅用水冲洗交替进行;
*最后再仅用水冲洗。
反冲洗的控制程序分两种:即时间控制(正常状况下是24小时反冲洗一次)和压差控制(即通过滤料层上下的压力差进行自动起动运营)。
滤池的曝气:每个滤池的工艺空气和反冲洗空气由同一台鼓风机堤供,鼓风机是不断止工作的。只但是在进行硝化/反硝化型的滤池中,它们的布气管网是分开的,并且由阀门进行切换;而在单一硝化的滤池中,工艺空气和反冲洗空气是同一布气管网,两种方式的供气由滤池入口的调节阀调节。
滤池的工艺性能:根据清除污染物的不同,BIOSTYR(r)滤池可以分为除碳型,硝化型,硝化/反硝化型以及后反硝化型。
由于滤料上附着的巨大而丰富的生物膜,BIOSTYR(r)滤池的解决能力大大高于活性污泥法。
重要长处
*由于BIOSTYR(r)工艺将滤池和生化反映器结合起来,因此不再需要沉淀池;
*占地面积小,是常规工艺的1/4~1/5,节省大量征地和地基解决费用;
*池容小,土建工程量比其他工艺少20%~40%;
*所有模块化构造,改扩建容易,工期短;
*上部出水为清水,滤头不易堵塞,检修和更换容易。无需放空滤池中滤料;
*可对厂区进行全封闭,无臭味污染,视觉和景观效果好;
*不需要单独的反冲冼水和反冲洗水泵,减少了设备投资和运营费用;
*穿孔管曝气,节省设备投资和维护费,效率高。而膜式曝气头一般在运营两年后开始丧失其效率;
*自动化限度高,操作人员少;*低温运营稳定,受温度影响很小;
*由于其具有持续的物理过滤能力,一旦生物反映发生问题,滤池仍可清除绝大部分的悬浮物;并且仅需要几天即可恢复生物解决能力,而活性污泥法需要几种星期才干恢复;
*工艺操作灵活,同一滤池内可同步完毕硝化的反硝化的功能。
曝气生物滤池解决炼油生产废水
   炼油厂加氢裂化、加氢精制和铂重整等装置所排废水排放量约70t/h,酚类污染物在100~160mg/L,这股高酚废水未作任何解决直接排至污水解决场,本实验采用上向流曝气生物滤池(BiologicalAeratedFilter,简称BAF)对含酚废水的解决进行了研究。
1实验部分
课题组对含酚废水水质进行了分析,监测措施[1]:,及测试成果的记录见表1。
由表1可见,该废水的COD,BODs,硫化物,石油类和氨氮等污染物均处在常用水平,而酚污染则处在较高状态,是这股废水的重要污染物;由于酚类物质易为微生物降解[1],因此废水的可生化性较好,成果也表白m(BOD5)/m(COD)值较高,。
表1含酚废水水质及测定措施
测试项目
平均值
变化范畴
测定措施
ρ(COD)/(mg·L-1)
574
366~797
***钾回流
ρ(BOD)/(mg·L-1)
322
212~419
五日生化法
ρ(酚)/(mg·L-1)
135
~160
溴酸钾滴定法
ρ(油)/(mg·L-1)
~
紫外分光光度
ρ(COD)/(mg·L-1)
~
电位测定法
ρ(COD)/(mg·L-1)
~
碘量法
本实验采用上向流曝气生物滤池(BAF)对含酚废水进行解决,BAF是一种新型高负荷沉没式三相反映器,它将生化反映与吸附过滤两种解决过程合并在同一构筑物中完毕。本实验设计的曝气生物滤池构造见图1,重要是由生物反映过滤区、曝气装置、反冲洗装置等三部分构成,生物反映过滤区由生物滤料层和碎石垫层构成,滤料层采用粒径4-6mm的轻质生物陶粒,,垫层采用10-20mm的碎石,,滤池有效容积75L;曝气生物滤池所需空气通过布置碎石垫层内的穿孔曝气管直接进入生物滤料层;反冲洗装置采用配水和配气联合系统,实验中把配气管与曝气管合并,把配水管与进水管合并。
本实验设计的工艺参数及操作条件见表2。
表2实验的工艺参数及操作条件
项目
控制参数
解决水量
~
水力停留时间/h
~
曝气量/(m3·h-1)
~
水温/℃
~
进水pH值
~
为了培养出高效的降酚菌类,课题组分别采用炼油废水生化污泥和生活污泥进行微生物培养,培养时控制的参数见表3。
表3降酚菌培养控制参数
项目
控制参数
水力停留时间/h
~
ρ(酚)/(mg·L-1)
70~100
ρ(COD)/(mg·L-1)
300~500
ρ(DO)/(mg·L-1)
~
温度/℃
25~40
进水pH值
~
氨、磷
适量
采用炼油废水生化污泥通过近1个月的培养,发现载体上生长了大量的微生物(以浅色疏松的丝状菌为主),废水中COD有一定的降解(降解量为40—80mg/L),但是,废水中的酚基本上没有得到降解(降解量仅为2—