BAF 工藝類(lèi)型和操作方式有多種,各具特點(diǎn),但其基本原理是一致的。曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用,填料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用以及生物膜內(nèi)部微環(huán)境和厭氧段的反硝化作用。
BAF 水流流向主要分為下向流和上向流,其中下向流以O(shè)TV 公司的BIOCARBONE 工藝為代表;上向流以O(shè)TV 公司的BIOSTYR 工藝為代表。BIOSTYR 和BIOCARBONE 工藝示意圖見(jiàn)圖1 。
BAF 反應(yīng)器為周期運(yùn)行,從開(kāi)始過(guò)濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整的周期。具體過(guò)程如下: 在BIOCARBON 工藝中,經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池頂部進(jìn)入,在濾池底部進(jìn)行曝氣,氣水處于逆流。在反應(yīng)器中,有機(jī)物被微生物氧化分解,NH3 - N 被氧化成NO3 - N ,另外由于在生物膜的內(nèi)部存在厭氧/ 兼氧環(huán)境,在硝化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)部分反硝化。在無(wú)脫N 要求的情況下,從濾池底部的出水可直接排出系統(tǒng),一部分留做反沖洗之用,如果有脫N 要求,出水需進(jìn)入下一級(jí)后置反硝化柱,同時(shí)需外加碳源,因?yàn)閮?nèi)環(huán)境反硝化不能使出水TN 達(dá)到排放要求。
隨著過(guò)濾的進(jìn)行,由于填料表面新產(chǎn)生的生物量越來(lái)越多,截留的SS 不斷增加,在開(kāi)始階段水頭損失增加緩慢,當(dāng)固體物質(zhì)積累達(dá)到一定程度,堵塞濾層的上表面,并且阻止氣泡的釋放,將會(huì)導(dǎo)致水頭損失很快達(dá)到極限,此時(shí)應(yīng)立即進(jìn)入反沖洗再生,以去除濾床內(nèi)過(guò)量的生物膜及SS ,恢復(fù)處理能力。
反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖,反沖洗水為經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)水,反沖空氣來(lái)自于底部單獨(dú)的反沖氣管。反沖時(shí)關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣,水氣交替單獨(dú)反沖,最后用水漂洗。濾層有輕微的膨脹,在氣水對(duì)填料的流體沖刷和填料間相互摩擦下,老化的生物膜和被截留的SS 與填料分離,沖洗下來(lái)的生物膜及SS 在漂洗中被沖出濾池,反沖洗污泥回流至預(yù)處理部分。由于正常過(guò)濾和反沖時(shí)水流方向相反,使填料層頂部的高濃度污泥不經(jīng)過(guò)整個(gè)濾床,而是以最快的速度離開(kāi)濾池,這對(duì)保證濾池的出水是有利的。
在BIOSTYR 工藝中,經(jīng)預(yù)處理的污水與經(jīng)硝化的濾池出水按一定回流比混合后進(jìn)入濾池底部。在濾層中進(jìn)行曝氣,曝氣系統(tǒng)將濾池分為好氧和缺氧兩部分。在缺氧區(qū),一方面反硝化菌利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源,將濾池中的NO3 - N 轉(zhuǎn)化為N2 ,實(shí)現(xiàn)反硝化。另一方面,填料上的微生物利用進(jìn)水中的溶解氧和反硝化產(chǎn)生的氧降解BOD ,同時(shí),一部分SS 被吸附截留在濾床內(nèi),這樣便減輕了好氧段的固體負(fù)荷。經(jīng)過(guò)缺氧段處理的污水然后進(jìn)入好氧段,好氧段的微生物利用從氣泡轉(zhuǎn)移到水中的溶解氧進(jìn)一步降解BOD ,硝化菌將NH3 - N 氧化為NO3 - N ,濾床繼續(xù)截留在缺氧段沒(méi)有被去除的SS。流出濾層的水經(jīng)上部濾頭排出濾池,出水按需求分為: (1) 排出處理系統(tǒng); (2) 按回流比與原水混合進(jìn)行反硝化; (3) 用作反沖洗水。隨著過(guò)濾的進(jìn)行,濾層中新產(chǎn)生的生物膜和SS 積累不斷增加,水頭損失與時(shí)間成線性正相關(guān)。當(dāng)水頭損失達(dá)到極限水頭損失時(shí),應(yīng)及時(shí)進(jìn)入反沖洗以恢復(fù)濾池的處理能力。由于在BIOSTYR 工藝中沒(méi)有形成表面堵塞層,使得BIOSTYR 工藝比BIOCARBONE 工藝運(yùn)行時(shí)間要長(zhǎng)。
反沖時(shí)也為氣水交替反沖,反沖洗水即為貯存在濾池頂部的達(dá)標(biāo)排放水,反沖空氣來(lái)自底部的反沖洗氣管,反沖水自上而下。其反沖過(guò)程基本類(lèi)似于BIOCARBONE 工藝。
兩者的反沖過(guò)程沒(méi)有太多的理論依據(jù),但必須把握以下原則:既要恢復(fù)過(guò)濾能力,又要保證填料表面仍附著有足夠的生物體,使濾池滿(mǎn)足下一周期凈化處理要求。從BIOCARBONE 到BIOSTYR 工藝的運(yùn)用是一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程,該技術(shù)的關(guān)鍵是采用了一種特殊的填料(密度為0. 8 g/ cm3 左右的有機(jī)填料) 。相比而言,BIOSTYR 工藝有如下優(yōu)點(diǎn): (1) 重力流反沖洗無(wú)需反沖泵,節(jié)省了動(dòng)力; (2) 濾頭布置在濾池頂部,與處理水接觸不易堵塞,便于更換; (3) 硝化/ 反硝化在同一池內(nèi)完成。(東南大學(xué)土木學(xué)院)
