• 滤池用滤料、填料

• 球形轻质多孔生物陶粒

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• 863彗星纤维滤料

• 纤维球

• 鲍尔环填料

曝气生物滤池的工艺流程-基本类型

• 曝气生物滤池工艺的发展简介
• 曝气生物滤池的基本类型
• 曝气生物滤池处理污水工艺流程

一、BIOCARBONE生物滤池

BIOCARBONE生物滤池结构如图4-1所示，其滤料为密度比水大的膨胀板岩或球形陶粒，结构类似于普通快滤池。经预处理的污水从滤池顶部流入，向下流出滤池，在滤池中下部进行曝气，气水处于逆流。在反应器中，有机物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO-3-N，另外由于在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境，在硝化的同时能实现部分反硝化。在系统无脱氮要求的情况下，经处理后从滤池底部的出水可直接排出系统，其中一部分可留作反冲洗之用。如果有脱氮要求，出水需进入下一级后置反硝化滤池，或回流至前端的前置反硝化滤池，同时需外加碳源供反硝化菌用。一般情况下，在单个BIO-CARBONE滤池中不能同时取得理想的硝化/反硝化效果。
随着滤池中生物反应过程的进行，填料表面新产生的生物量越来越多，同时滤层中截留的SS不断增加，在开始阶段水头损失增加缓慢，当固体物质积累达到一定程度时，在滤层上部形成表面堵寨层，防止气泡的释放和水的向下过滤，导致水头损失迅速上升，很快达到极限水头损失。此时应立即对滤料层进行反冲洗，以去除滤床内过量的生物膜及SS，恢复处理能力。
该生物滤池的反冲洗采用气水联合反冲洗。反冲洗水为经处理后的达标水，反冲洗水从滤池底部进入而从上部流出，反冲洗空气来自底部单独的反冲气管，反冲洗时关闭底部进水和工艺空气，水气交替单独反冲，最后用水漂洗。在反冲洗过程中，滤层有轻微的膨胀，在气、水对滤料的水力冲刷和滤料间的相互摩擦下，老化的生物膜与被截留的SS与滤料分离，随反冲洗排水一起被排出滤池，并被回流至预处理部分进行分离。
国内多家科研单位对此类型的曝气生物滤池进行了研究，如清华大学和哈尔滨工业大学等均采用该类型的生物滤池进行了处理污水试验。
清华大学环境科学与工程系采用下向流的曝气生物滤池对校园生活污水中的污染物进行了去除研究，其试验装置见图4-2。
该装置采用直径为20cm的有机玻璃柱，柱高350cm，内装粒状滤料，沿柱高设置取样孔。试验柱采用逆向流设
计，污水由上部进入柱底排出，曝气空气由柱底部进入。试验分两阶段进行，试盐运行结果详见表。
从试验结果得出如下结论。
①SS的去除率；SS去除率同滤料高度成正相关。最上层37cm厚的滤料层对SS去除效率最高。第一、第二阶段分别达到了70%及64.2%。随着滤料厚度的增加，SS去除率也随之增大，但去除效率降低。滤池对SS的去除主要是滤层的截留作用，不受曝气与否的影响，从试验结果看，曝气生物滤池对SS的总去除效率较高。

②COD的运行结果；对于最上层37cm厚的填料。COD的去除与滤料高度成正比。在第一阶段，前37cm的滤料对COD的去除率很高，达82.5%，COD浓度从177.1mg/L降至30.94mg/L。填料高度超过37cm后，COD的去除不明显，这主要是由于污水经过最上层的37cm滤料后。其COD浓度已降至30 mg/L左右，由于浓度太低，使得生物处理效率降低。处理出水在经过取样口3以下的非曝气滤层区后，其COD浓度稍有上升，COD浓度从10.4mg/L上升到13.2mg/L。这是由于在非曝气区存在厌氧或缺氧的环境，该区滤料所截留的微生物发生厌氧消化作用，从面导致溶解性COD上升。与此现象相似的还有氮指标的相应变化。氨氮在经过非曝气区后浓度稍有上升，而总氮浓度稍有下降，说明在非曝气区发生了反硝化反应。
③BOD的运行结果；同COD和SS类似，前37cm滤料对BOD的去除率很高，在第一阶段达66.95%。随着滤料厚度的增加，BOD去除率增大，但滤料高度超过37cm后，其去除率变化不大。第一阶段BOD平均进水浓度为64.2mg/L，平均出水浓度为3.0mg/L，总去除率为95.3%；第二阶段BOD平均进水浓度为26. 4mg/L，平均出水浓度为3.6mg/L，总去除率为86.5%。
④NH3-N的运行结果；NH3-N在最上层37cm的滤料中去除率较低，仅为53.6%，比SS、COD和BOD在该段的去除率都低。而在第一阶段，87cm滤料层的去除率却达87.3%，该处NH3-N浓度为2.64mg/L，说明去除效果良好。这也表明去除NH3-N的生物活跃层要比SS、COD和BOD随滤料层高度更深一些。随着滤料层的进一步增加，NH3-N去除率稍有增加。但出水进入非曝气区后，NH3-N浓度稍有增加，在137cm处为1.39mg/L，而最终出水中NH3-N浓度则平均为1.7mg/L，这说明在非曝气区截留的微生物在厌氧条件下被厌氧消化，从而释放出少量NH3-N和溶解性有机物。第一阶段平均NH3-N进水浓度为20.86mg/L，平均NH3-N出水浓度为1.7mg/L，总去除率为91.9%；第二阶段平均NH3-N进水浓度为19.3mg/L，平均NH3-N出水浓度为4.0mg/L，总去除率为79.1%。
⑤TN的运行结果；第一阶段TN平均进水浓度为29.9mg/L，平均出水浓度为4.3mg/L，总去除率为85. 1%，第二阶段TN平均进水浓度为25.5mg/L，平均出水浓度为10.6mg/L，总去除率为58.4%。在第一阶段37cm处，TN的去除率为50.27%，在87cm处去除率为80.4，此处TN浓度为5.66mg/L，说明在87cm左右厚度内其去除效果非常好，随滤层厚度的增加，TN去除率稳定增长。在厌氧区内，TN浓度有所下降，说明有厌氧硝化作用。TN的去除同NH3-N的去除基本同步进行，在37cm和87cm处，NH3-N
和TN的去除率基本类似，说明在进行硝化反应的同时，也进行着反硝化反应。在滤层的好氧环境中存在着大量厌氧微环境和大吸兼氧和厌氧微生物，使得反硝化反应进行良好。
哈尔滨工业大学市政环境工程学院利用BIOCARBONE结构的两段曝气生物滤池，对生活污水处理进行了试验研究。
试验主体设备为两段曝气生物滤池，滤料采用中空塑料球，其装置见图4-3。滤池总高2m，直径100mm，下层滤料高100mm，上层滤料高50cm，中间以承托层分隔，分别在底部和承托层处设两处进气口，均采用穿孔曝气，水流方向自上而下。反冲洗采用气水联合反冲，反冲洗参数为：气100L/h，水40--60L/h，冲洗时间为10-I5min。污水水质为pH值6.8~7.4，CODcr 163.54~309.65mg/L，SS135~218mg/L，TN 48~81mg/L，TP8.7mg/L左右。
在不同位置采用不同的曝气量是为了强化滤他上部的生物氧化作用和下部的过滤阻留作用及整个滤池内的食物链分级捕食作用，同时最大程度发挥反硝化细菌作用。
从试验结果得出如下结论。
①CODcr的分析；控制进水流量1.2L/h、2.4L/h、3.6L/h、4.8L/h，上部进气口按气水比3：1，下部进水口按气水比1：1条件下各连续运行7d、7d、7d、5d。结果表明，在进水流量1.2L/h，即水力停留时间9.8h时，该反应器的CODcr平均去除率可达到88.13%，出水CODcr可降至22.45mg/L，证明在保证足够的水力停留时间的条件下，两段曝气生物滤池CODcr的处理效果是令人满意的。
②SS的分析；试验结果表明，两段曝气生物滤池对SS的去除效果是明显的。出水SS最低为18mg/L，最大去除率可达88.69%。试验中发现出水中SS上升和出水中游离细菌数增加相关性较大时，出水SS明显上升。另外，当进水SS连续偏高时，会缩短反应器的工作周期并增加反洗次数，应采取一定措施降低过高的进水SS以延长工作周期并降低冲洗能耗。
③TN、TP的去除；两段曝气生物滤池有明显的脱氮能力，研究表明，当进水TN为48-81mg/L时，TN平均去除率为27.97%，最高可达45.31%。两段曝气生物滤池能够脱氮的原因在于中空塑料球的巨大内凹面在布满生物膜后，其内部及生物膜内部呈现出一定的缺氧状态，在水力停留时间较长时，为反硝化细菌发挥作用提供了条件。两段曝气生物滤池对磷几乎没有去除效果，仅靠反冲洗排水除微量同化磷，故如果原污水含磷较高时应采取相应的化学法处理。

二、BIOSTYR生物滤池

BIOSTYR生物滤池是法国OTV公司对其原有BIOCARBONE的一个改进，其结构如图4-4所示，工艺流程如图4-5。其滤料为相对密度小于1的球形有机颗粒，漂浮在水中。经预处理的污水与经硝化的滤池出水按一定回流比混合后进入滤池底部。曝气在滤池中间进行，根据反硝化程度的不同将滤池分为不同体积的好氧和缺氧部分。在缺氧区，一方面反硝化菌利用进水中的有机物作为碳源。将滤池中的NO-3-N转化为N2，实现反硝化；另一方面，滤料上的微生物利用进水中的溶解氧和反硝化产生的氧降解BOD。与此同时，一部分SS被截留在滤床内，这样便减轻了好氧段的固体负荷。经过缺氧段处理的污水进入好氧段，在好氧段微生物利用从气泡转移到水中的溶解氧进一步降解BOD，硝化菌将NH3-N氧化为NO-3-N，滤床继续截留在缺氧段没有被去除的SS。流出滤层的水经上部滤头排出，滤池出水除按回流比与原水混合进行反硝化及用作反冲洗外，其余均排出处理系统。

如果在BIOSTYR中，仅进行单独硝化或反硝化，只需将曝气管的位置设置在滤池底部即可。
BIOSTYR中随着过滤的进行，其水头损失增长与BIOCARBONE有所不同，其水头损失增长与运行时间成正相关。当水头损失达到极限水头损失时，应及时进入反冲洗以恢复滤池处理能力，由于BIOSTYR中没有形成表面堵塞层，使得BIOSTYR工艺比BIOCARBONE工艺运行时间相对要长。其反冲水为储存在滤池上部出水区的达标排放水，自上而下进行反冲。其反冲过程基本类似于BIOCARBONE工艺。
相比而言BIOSTYR工艺有如下优点：①重力流反冲洗无需反冲泵，节省了动力；②滤头布置在滤池顶部，与处理后水接触不易堵塞，同时滤头可从毖滤板上部直接拆卸，便于更换；③硝化、反硝化可在同一池内完成。
下表为BIOSTYR工艺处理生活污水的特征。下下表为BIOSTYR滤池处理城市生活污水，同时进行硝化、反硝化的常用设计参数。

三、BIOFOR生物滤池

BIOFOR生物滤池是由法国Degremont公司开发之出来的，其结构如图4-6所示，处理流程如图4-7所示。底部为气水混合室，之上为滤板和专用长柄滤头、承托层、滤料，曝气器位于承托层内，提供微生物新陈代谢所需的氧分。BIOFOR与BIOSTYR相比不同的是采用密度大于水的滤料，自然堆积，滤板和专用长柄滤头在滤料层下部，以支撑滤料的重量；而BIOSTYR中的滤板和毖滤头在滤料层顶那，以抵抗滤料层的浮力。BIOFOR其余的结构、运行方式、功能等方面与BIOSTYR基本相同。


郑俊等1998年采用用BIOFOR单级工艺处理辽河油田机械修造总厂生活污水，该工艺处理流量为1500m3/d，其中生活污水900m3/d，工业废水600m3/d。从实际运行情况看，当曝气生物滤池BOD5容积负荷在5-6kg/(mm3·d)时，其出水主要指标见表。

以上为曝气生物滤池主要的三种形式，在世界范围内都有应用.，其中BIOCABONE为早期形式，目前大多采用BIOSTYR和BIOFOR。在国内，BIOSTYR和BIOFOR工艺均有应用，而以BIOFOR工艺为主，另外还有与BIOFOR工艺类似的UBAF工艺。

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