生物滤池处理污水实例

一、延安炼油厂曝气生物滤池(BAF)实例

概述
曝气生物滤池(BAF-Biological Aerated Filter)是在传统高负荷生物滤池和生物接触氧化池的基础上发展而来的一种新型生物膜反应处理废水的技术。把生物接触氧化与吸附过滤两种工艺过程整合在一个构筑物中，通过曝气和反冲洗等手段，既提高了生物量、生物活性和生物氧化能力，又可以将截留在滤料上的剩余污泥、脱落的生物膜、悬浮物等按时冲洗干净，不断更新，省去了后置的沉淀池。
根据水和气的流态及滤池中填料的比重，曝气生物滤池可以分为多种型式，其中，BIO-FOR型是比较成熟的、常见的一种；BIOSTYE型是目前应用较多的另一种型式；而BIOCAR-BONE型则属于早期的应用型式，详见图。
(1)BIOFOR型
BIOFOR型见图(a)。滤料底部为气水混合室，其上为气水分布板及垫层、滤料。滤料密度大于水，自然堆积。
废水从底部进入气水混合室，通过气水分布板及垫层后，进入滤料层。在滤料层中BOD5、CODcr、NH3-N和SS得以去除。反冲洗时，气、水同时进入气水混合室，经气水分布板分配后，进入滤料层，反冲洗水则返回滤池前端重新进行处理。
BIOFOR采用上向流(气水同向)，一是可以促进布水、布气均匀；二是滤料底部所截流的SS，可在气泡上升过程中被带入滤池上部，从而加大了滤料的纳污率，延长了反冲洗周期。
(2)BIOSTYE型
BIOSTYE型见图(b)。采用的是密度小于水的滤料，也采用上向流运行，在滤池顶部设置格网或滤板，以防止滤料流失。正常运行时，滤料呈压实状态，反洗时也采取气水联合反洗。反洗水向下流，将被压实的滤料小球冲散，反洗出水则从滤池底部流出。
(3)BIOCARBONE型
废水从滤池上部进入滤池，在滤池中下部设置曝气管进行曝气。曝气管上部主要进行生物降解；曝气管下部主要起截流SS和脱落的生物膜的过滤作用。随着滤料层截留物的增多和粘附在滤料上的生物膜的生长，滤层的水头损失也会逐渐增大，当达到设计值时，滤池开始反冲洗。
这种滤池属早期曝气生物滤池，其缺点是：负荷低、大量被截流的SS集中在滤层上部几十厘米处，其纳污能力不高，运行周期短，目前已经很少使用，见图(c)。
延练选用的是BIOFOR型BAF装置。
BAF装置的构造特点和工艺原理
(1)构造特点
BAF工艺是一个完整的系统。该系统由6个并联运行的BAF池体和附属设施、设备组成。除池体外，其附属设施和设备主要包括：进水配水槽、管廊、反冲洗排水槽、总出水渠、阀门、自控系统、水泵、风机和清水池等。曝气生物滤池结构示意见图4-29。
BAF池体由瓷球垫层、陶粒滤料、池内布气布水系统、清水区出水堰等组成。瓷球位于滤池最底部，主要用来支撑陶粒滤料，同时将布气布水系统的出水、曝气、反冲洗布气在横断面上进一步分配均匀，瓷球垫层的装填厚度为1.3m，其内设置布气、布水系统。瓷球形状为规则球形，粒径4-32mm，其滤料级配及各层装填厚度见图4-30。
陶粒滤料是BAF工艺的核心。在滤层中同时发生着氧化降解污染物和吸附截留悬浮物的作用。陶粒滤料表面生物膜的数量和质量是决定BAF工艺处理效果和处理效率的关键。陶粒滤料位于瓷球垫层的上方，装填厚度为3m左右。其中粒径2-6mm的规整陶粒滤料和粒径2-6mm的球形陶粒滤料各占50%。
布气布水系统主要负责将进入滤池的水、气均匀地分配在滤池整个横断面。每个池子的布气布水系统由三部分组成：布水装置、反冲洗布气装置和曝气布气装置。其中布水装置只设一套，正常进水和反冲洗进水都通过这一套布水装置。采用碳钢材料并进行防腐处理。
反冲洗布气装置也采用碳钢材料防腐处理，曝气布气装置则采用UPVC材料，为保证有足够强度，采取了必要的支承措施。
进水配水槽位于滤池最前端，包括进水槽和配水槽两部分。进水槽净尺寸为5400mm*1000mm，配水槽净尺寸为5400mm*1050mm，且被分为6个均等的小配水槽，分别通过一根进水管配给所对应的一个池体。
出水堰位于清水区的上方靠近滤池管廊一侧，为一长方形出水口，高度为0.3m，长度为0.5m。
位于滤料上方、出水堰下方的是清水区，总高度为0.8m，废水经滤料层处理后汇集在池内的清水区，并经出水堰流至池外。
六间滤池分为左右两组，每组三间，在两组滤池之间为一15800mm*5000mm的管廊，进水管、反冲洗进气管、反冲洗进水管、反洗废水排水管以及进气阀、曝气进气阀、进气管清渣阀等均安放在管廊内。
反冲洗废水槽与总出水渠位于管廊的正上方，每个BAF池体配置一个反冲洗废水槽，净尺寸为1800mm*5000mm，相互独立，反冲洗废水槽中设一只DN600的提拔阀。
总出水渠位于管廊上方的正中位置，净尺寸为1000mm*15800mm，每个池体处理后的水，全部汇集到总出水渠，最终被输送到处理后水池(监控池)。
(2)工艺原理
BAF有两个基本操作阶段：过滤阶段和反冲洗阶段。在过滤阶段，废水通过设在滤池底部的布水系统均匀布水后，从滤池底部上向流经过滤层，与此同时，曝气布气系统将压缩空气也由滤池底部均匀进入，此过程称之为曝气；滤料表面的生物膜利用曝气形成的溶解氧，将废水中的有机物、氨氮等污染物质进行氧化降解，同时将废水中悬浮物等吸附截留在滤层中，废水经过生物膜处理后，由滤池顶部出水渠排出。
随着滤层中生物量和截留物逐渐增多，滤层孔隙率逐渐减小，滤池水头损失逐渐加大，当达到一定值或因生物膜老化使滤层局部堵塞将会形成沟流时，需要进行反冲洗。
在整个过滤过程中，生物膜的数量和质量是BAF处理效果的决定因素。该工程选用的滤料是陶粒滤料，其表面粗糙并有特殊的表面物化性能，非常适合于细菌、硝酸菌、原生动物、后生动物等微生物生长繁殖。
在陶粒滤料表面的生物膜起着两种作用：一是对废水中的有机物、氨氮等污染物质的降解、代谢作用；二是通过生物吸附、结合陶粒滤料的截留作用，将水中的悬浮物、不易降解的污染物，吸附在生物膜表面，截留在滤料颗粒之间，使废水在滤料中完成固液分离过程。
自动程序控制
曝气生物池池采用时间程序控制，也可手动控制且手动控制优先。六间滤池并联运行，控制方法一致，其自动程序控制见图4-31。
(1)滤池正常运行阶段
阀1、阀5、阀6开启；阀2、阀3、阀4关闭。反冲洗进水水泵、反冲洗供气罗茨鼓风机停机。
(2)滤池反冲洗阶段
BAF装置采用气-水联合反冲洗方式，其顺序为：先单独气洗，再气水联合反冲洗，最后单独水反冲洗。进水管、出水管、曝气管、反冲洗进水管和进气管上均安装气动阀门，通过微机对整个反冲洗过程进行自动程序控制。其程序如下：
①关闭进水阀1、进气阀5；开启反冲洗排水阀4；
②启动反冲洗供气的罗茨鼓风机，当罗茨鼓风机运转正常时，开启反冲洗进气阀3，然后关闭罗茨鼓风机排气阀6，进入单独气反冲洗阶段，持续2min；
③开启反冲洗进水阀2，然后同时开启两台反冲洗水泵，进入气水联合反冲洗阶段，持续4-8min(可以调节)；
④打开罗茨鼓风机排气阀6，然后关闭反冲洗进气阀3，再关闭罗茨鼓风机，进入单独水反冲洗阶段，保持5-8min(可以调节)；
⑤关闭两台反冲洗水泵，然后关闭反冲洗进水阀2，反冲洗排水阀4；
⑥开启正常曝气阀5和进水阀1。
至此，此间滤池反冲洗结束，进入正常运行状态。间隔一定时间后，下一滤池开始反冲洗。
设计处理水量及进出水水质
(1)设计处理水量200m3/h
(2)设计进水水质
pH值6-9 石油类 ≤10mg/L
CODcr 150mg/L 水温20-40℃
BOD5 30-40mg/L 悬浮物 ≤80mg/L
NH3-N ≤25mg/L
(3)设计出水水质
pH值6-9 石油类 ≤5mg/L
CODcr 60mg/L 水温20-40℃
BOD5 20mg/L 悬浮物≤40mg/L
NH3-N ≤15mg/L
主要设计参数和设计要点
(1)主要设计参数
鉴于石化废水难以生物降解，设计中对曝气生物滤池的设计参数做了相应调整，采用了较低的负荷，较高的气水比，使其在正式运行中有较大的调整和适应能力。
①曝气生物滤池共6间，并联运行。单间平面尺寸为5m*7m，深5.8m；
②滤速0.95m/h；
③容积负荷
BOD5容积负荷0.286kg BOD5/m3·d
CODcr容积负荷1.07kg CODcr/m3·d
④气水比6:1
⑤设计水头损失2m
⑥滤料高度3.2m
⑦滤料直径2-6mm
⑧反洗周期48h
⑨反洗程序：采用气水联合反冲洗。先是单独气洗，然后气水联合反洗，最后单独水洗，共需20-30min。反洗的每一阶段所用的时间，可根据需要进行调整。
⑩反洗强度
水反洗强度 8.89L/s·㎡
气反洗强度 22.25L/s·㎡
滤料采用球形陶粒滤料，相对密度1.3t/m3
(2)设计要点
①进入BAF的水质应满足一定要求
曝气生物滤他虽然可以有效地去除SS，但当进水SS过高时，同样会给曝气生物滤池的正常运行带来一系列困难，使其反洗周期缩短，能耗加大。因此，要求进水SS低于100mg/L，最好低于60mg/L。当无法满足上述要求时，在BIOFOR之前要采取沉淀措施。同时还应注意进水的含油量及有毒有害物质含量，应满足膜法生化处理的要求，否则影响其处理效果。
②处理负荷应适当降低
曝气生物滤池属膜法生化处理，可以承受较高的负荷。一般处理市政废水，因其进水基质浓度较高且可生化性较好，所以处理负荷可达2-6kgBOD5/m3·d；而石化废水属难生化降解的废水，二级处理时基质浓度已经很低，所以宜适当地采用较低的处理负荷。但同时必须考虑滤料的容积，如果负荷过低，投资相对要提高；
③曝气池的间数
一般BAF均设计为多间并联运行，间数越多，单间尺寸越小，每间池子反洗时对其他滤池的冲击就越小，所需的瞬时反洗水量和反洗风量也相应减小。但给土建、自控等工程的投资费用会带来一定的提高，设计时要进行优化、比较。
④控制反洗周期
影响反洗周期的因素很多，主要根据进出水水质来决定。是否需要反洗，一般可根据水头损失、出水水质和时间等因素的控制指标来自动控制，也可根据需要由人工强制进行。由水质实现自动控制不易操作；用水头损失来控制虽然比较科学，但必须采用适合的控制液位。实际上，所有控制最终反映为时间的周期性变化，因此，采用时间来控制反洗周期比较直观、易操作，又可以根据实际运行情况进行修正和调整。
对一组多间滤池的反洗程序，必须安排有序地错开，不应同时洗几间池子，这样可以减少反洗储备池的容量和反洗设备、机泵的能量。
⑤反洗废水的处理
反洗废水中的污染物主要是悬浮物和脱落的生物膜，且这部分生物膜具有较高的活性，将其返回一级生化池是适宜的，不必返回调节均质池或隔油池。
⑥反洗风、曝气风及反冲洗储水池等，可以由污水处理场统一考虑。延炼就是这样做的，其反冲洗储水池即利用了监护池，从而节省了投资。

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