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器內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捕食作用以及生物膜內部微環(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OTV 公司的BIOCARBONE 工藝為代表;上向流以OTV 公司的BIOSTYR 工藝為代表。BIOSTYR 和BIOCARBONE 工藝示意圖見(jiàn)圖1 。
BAF 反應器為周期運行,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。在反應器中,有機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部存在厭氧/ 兼氧環(huán)境,在硝化的同時(shí)實(shí)現部分反硝化。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,一部分留做反沖洗之用,如果有脫N 要求,出水需進(jìn)入下一級后置反硝化柱,同時(shí)需外加碳源,因為內環(huán)境反硝化不能使出水TN 達到排放要求。
隨著(zhù)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,當固體物質(zhì)積累達到一定程度,堵塞濾層的上表面,并且阻止氣泡的釋放,將會(huì )導致水頭損失很快達到極限,此時(shí)應立即進(jìn)入反沖洗再生,以去除濾床內過(guò)量的生物膜及SS ,恢復處理能力。
反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖,反沖洗水為經(jīng)處理后達標水,反沖空氣來(lái)自于底部單獨的反沖氣管。反沖時(shí)關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣,水氣交替單獨反沖,最后用水漂洗。濾層有輕微的膨脹,在氣水對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,這對保證濾池的出水是有利的。
在BIOSTYR 工藝中,經(jīng)預處理的污水與經(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,曝氣系統將濾池分為好氧和缺氧兩部分。在缺氧區,一方面反硝化菌利用進(jìn)水中的有機物作為碳源,將濾池中的NO3 - N 轉化為N2 ,實(shí)現反硝化。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,這樣便減輕了好氧段的固體負荷。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; (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(zhù)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(xiàn)性正相關(guān)。當水頭損失達到極限水頭損失時(shí),應及時(shí)進(jìn)入反沖洗以恢復濾池的處理能力。由于在BIOSTYR 工藝中沒(méi)有形成表面堵塞層,使得BIOSTYR 工藝比BIOCARBONE 工藝運行時(shí)間要長(cháng)。
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標排放水,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,但必須把握以下原則:既要恢復過(guò)濾能力,又要保證填料表面仍附著(zhù)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/ 反硝化在同一池內完成。(東南大學(xué)土木學(xué)院)
