曝气生物滤池污水处理工艺与设计

曝气生物滤池污水处理工艺与设计摘要：随着社会的发展与进步，重视曝气生物滤池污水处理工艺与设计对于现实生活中具有重要的意义。

本文主要介绍曝气生物滤池污水处理工艺与设计的有关内容。

关键词污水；滤池；工艺；处理；设计；原理；应用；
中图分类号：u664.9+2 文献标识码：a 文章编号：
引言
我国是一个水资源缺乏的国家,近年来许多地区缺水现象逐渐加剧。

与此同时,我国污(废)水排放量逐年增加,以1997年为例,污(废)水排放总量为416亿m3,污水中化学需氧量(codcr)排放量1 757万t,而集中处理率仅为10%左右。

大量污水未经处理或未经有效处理即进行排放,其结果是一方面污染了环境特别是水环境,另一方面加剧了水资源的短缺。

可以说,资金和技术已成为制约我国污水处理的两大主要因素。

因此,很有必要找到一种基建投资少、运行费用低、占地面积小、管理方便、适合我国国情的污水处理新技术,既能使污水得以有效处理,又能使其适当回用。

一、曝气生物滤池原理及其工艺特点
曝气生物滤池(biological aerated filter)简称baf,其基本原理是在一级处理基础上,以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为处理介质,充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、膜及膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物多级捕食作用,实现污染物在同一单元反应器内去除。

反应器内存在着不同的好氧、缺氧区域,可同
步实现硝化、反硝化,在去除有机物的同时达到脱氮的目的。

在污水的有机物去除、硝化去氨、反硝化脱氮、除磷以及微污染水源的预处理过程中有着较好的应用前景。

尤其适用于人口密集、土地资源紧缺的城镇污水处理,且不需设置二沉池,使工艺大大简化,设备配套少,便于操作管理和掌握。

而且该技术不仅可用于水体富营养化处理,而且可以广泛地被用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造和造纸等高浓度废水的处理。

二、曝气生物滤池工艺设计
2．1曝气生物滤池工艺基本类型及流程
单个曝气生物滤池可以完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,与其他工艺组合可以进行一般城市污水或工业废水的二级或三级处理。

其工艺流程根据处理水质要求可分为3种,即:脱碳曝气生物滤池(dc)、硝化曝气生物滤池(n)、反硝化曝气生物滤池(dn)。

曝气生物滤池处理污水典型工艺组合如表1所示。

2．2dc曝气生物滤池的设计与计算
曝气生物滤池的设计与计算主要包括滤料体积、滤池总面积、滤池高度、布水布气系统、反冲洗系统以及污水与滤料的接触时间等。

2.2.1滤池池体的设计与计算
滤池池体的设计与计算主要是确定滤料体积及滤池各部分尺寸。

通常采用bod5有机负荷nw法,即每立方米滤料每天所能接受
并降解bod5的量,以kg/(m3·d)表示。

对于二级污水处理nw取值2.0~4.0 kg/(m3·d),当对处理出水对氨氮硝化有要求时,nw一般取值≤2.0 kg/(m3·d),当进行三级处理时,nw一般取值0.12~0.182 kg/(m3·d)。

设计时先确定滤料体积,然后再计算其他部分尺寸。

滤料的总有效体积w可用下式计算:
滤池总面积为:a=w/h,h为滤料层高度,一般为2.5~4.5 m。

单个滤池面积一般控制在a≤100 m2。

因此,滤池座数为:
滤池总高度为:
其中:配水室高度h1=1.0~1.2 m,承托层高度h2=0.3~0.5 m,清水区高度h3=0.7~1.0 m,超高h4=0.3~0.5 m污水流过滤料层高度的空塔停留时间t1(h):
污水流过滤料层高度的实际停留时间t(h)
e为孔隙率,对圆形陶粒滤料,一般e=0.5。

对于单个滤池池形一般为圆形,对于多个滤池,一般为共壁正方形。

2.2.2配水系统的设计
曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力配水系统,并根据反冲洗形式采用滤头、格栅、平板孔式较多。

可参阅《给水排水设计手册》中有关过滤章节。

2.2.3反冲洗系统的设计
曝气生物滤池与一般滤池反冲洗方式大致相同,主要有单一水反冲洗和气-水联合反冲洗。

气-水联合反冲洗按水、气的冲洗先后顺序又分为先气后水和气水同时冲洗工艺。

采用气-水联合反冲洗
通常顺序为:先单独用气反冲洗,再气-水联合反冲洗,最后用清水
反冲洗。

操作过程由plc或计算机自动控制。

反冲洗周期约为24~48 h,反冲洗水速为15~25 m/h(q进水/q冲洗=15%~30%),气速为20~70 m/h,冲洗排水ss为800~1 200 mg/l。

2.2.4污泥产量的计算
曝气生物滤池污泥产量可按(3)式计算:
式中y—污泥产量;
δsbod5—溶解bod量;
δtbod5—总bod5时;
x0—进水ss。

2.3n曝气生物滤池的设计与计算
2.3.1n池体的设计与计算
与dc池相似,主要包括滤料体积及滤池各部分尺寸的确定,可按表面负荷和容积负荷法进行设计。

滤料表面负荷qnh3-n是指每平方米滤料每天所能接收并降解的nh3-n是,以g/(m2·d)表示,它与nh3-n浓度、水温、供氧量和滤池的水力负荷有关。

对于一般城市污水,滤料表面负荷qnh3-n为0.4 g/(m3·d)(出水nh3-n<2
mg/l,t=10℃)。

当温度为20℃时,适宜负荷为0.5~10 g/(m2·d)滤料总表面积计算公式为:
滤料容积负荷q′nh3-n是指每立方米滤料每天所能接收并降解的nh3-n量,以kg/(m3·d)表示。

对于淹没式硝化滤池,其硝化容积负荷一般在0.1~1.5 kg/(m3·d)。

考虑到硝化时多种影响因素,工
程设计时,一般选取0.4~0.8 kg/(m3·d)。

已知硝化负荷后,滤池所需体积可按下式计算:
2.3.2供气量的计算与供气系统的设计
微生物需氧量包括降解有机物和硝化的需氧量,可用下式估算:
2.3.3硝化滤池碱需要量的计算
一般,硝化1g nh3-n需要消耗7·14 g碱度,故需碱量计算公式为:
碱度= (7·14qδcnh3-n)/1 000
对于典型城市污水,进水中的nh3-n浓度一般为20~40
mg/l,tkn=50~60 mg/l,碱度约300 mg/l(以caco3计),假定部分tkn 用于细胞合成,则污水中氨氮为50 mg/l(估算),按80%去除率计,硝化碱量约为:50×7·14×0·8=285·6 mg/l。

可见,对城市污水处理厂,当采用硝化脱氮工艺时,不需要另外补充碱度。

三、曝气生物滤池的发展与展望
法国otv公司近年来开发了一种名为biostyr的新型曝气生物滤池处理技术.biostyr曝气生物滤池由其所采用的新型轻质悬浮填料—biostyrene(主要成分是聚苯乙烯,且比重小于1g/cm3)而得名.目前,biostyr工艺在欧美国家得到普遍应用,而且许多工程集中在污水处理设施用地紧张,出水水质要求高的地方.biostyr工艺可以在去除ss和cod的同时,实现硝化、反硝化脱氮功能。

biopur是瑞士vatatechwabag winterthur(原苏尔寿环境技术部)研发的一种新型曝气生物滤池,其填料采用规整波纹板和颗粒
载体,并可根据污水类型和进、出水指标结合不同的填料类型组合成不同的工艺.biopur工艺可以处理城市污水和工业废水,也可用于废水的深度处理(硝化、脱氮、除磷)。