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摘 要： 摘 要：詳細(xì)介紹了曝氣生物濾池在單級、多級工藝模式的基礎(chǔ)上，如何隨不同水質(zhì)切換原設(shè)計工藝流程，適應(yīng)水質(zhì)成分的波動變化，達(dá)到設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)。 關(guān)鍵詞： 曝氣生物濾池;運(yùn)營模式; 曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，BAF)是一種新型污水生物處理技術(shù)
摘 要：詳細(xì)介紹了曝氣生物濾池在單級、多級工藝模式的基礎(chǔ)上，如何隨不同水質(zhì)切換原設(shè)計工藝流程，適應(yīng)水質(zhì)成分的波動變化，達(dá)到設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞： 曝氣生物濾池;運(yùn)營模式;
曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，BAF)是一種新型污水生物處理技術(shù)。該工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，具有抗沖擊負(fù)荷、處理效率高、出水水質(zhì)好、建設(shè)投資和運(yùn)行成本低、便于現(xiàn)有污水處理工藝的后期升級改造等優(yōu)點(diǎn)。由于該工藝的高效和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用范圍較廣，受到環(huán)保部門及業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注和一致好評。通過對曝氣生物濾池進(jìn)行超越切換巧妙設(shè)計，可實(shí)現(xiàn)隨不同水質(zhì)切換運(yùn)營模式的功能，進(jìn)一步提升了污水處理廠抗風(fēng)險能力。
1 工程背景
生物濾池可根據(jù)處理對象的不同分為N硝化曝氣生物濾池、C碳氧化曝氣生物濾池以及DN反硝化生物濾池。硝化曝氣生物濾池具有將來水中的氨氮氧化為硝態(tài)氮的功能;碳氧化曝氣生物濾池具有將來水中的有機(jī)物進(jìn)行降解的功能;反硝化生物濾池在碳源充足的情況下具有將水中的硝態(tài)氮還原為氮?dú)獾墓δ?硝化曝氣生物濾池和碳氧化曝氣生物濾池內(nèi)應(yīng)保持有足夠高的溶解氧水平以確保上述功能的實(shí)現(xiàn)，而反硝化濾池內(nèi)則應(yīng)保持有較低的溶解氧水平以確保上述功能的實(shí)現(xiàn)。單級曝氣生物濾池處理功能較為單一，將不同的單級曝氣生物濾池工藝進(jìn)行靈活組合聯(lián)用，可去除多種不同的污染物指標(biāo)。
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在設(shè)計中，設(shè)計人員常根據(jù)水質(zhì)的特點(diǎn)、需去除的污染物指標(biāo)、可用地范圍等靈活選擇單級生物濾池、多級生物濾池等，實(shí)現(xiàn)不同的水質(zhì)需求。
單級生物濾池包括：單級DN濾池(去除TN，不曝氣)、單級N濾池(去除NH3-N，曝氣)、單級C濾池(去除CODcr，曝氣)、單級C/N濾池(去除NH3-N、CODcr，曝氣)。根據(jù)是否曝氣，單級生物濾池主要分為反硝化生物濾池(DN)、曝氣生物濾池(N、C、C/N)兩大類。
多級生物濾池包括：DN+N前置反硝化濾池、N+DN后置反硝化濾池、DN+N+DN中置硝化濾池、C/N+N兩級好氧濾池、DN+DN兩級反硝化濾池、C/N+N+DN、CN+DN+DN等。前三種工藝普遍用于市政污水廠二級處理以及提標(biāo)深度處理，其他工藝在高碳、高氮的高濃度工業(yè)污水廠較為常用。
污水廠接納的排污企業(yè)眾多，隨著城市的發(fā)展，生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的改革，入駐企業(yè)的變更等等不確定因素都會導(dǎo)致實(shí)際污水廠進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計前期預(yù)判水質(zhì)有偏差的情況。對設(shè)計人員來說，如何在設(shè)計之初考慮這種復(fù)雜多變性，使工藝具備強(qiáng)大的適應(yīng)能力;對污水廠運(yùn)營來說，如何花最小的代價對現(xiàn)有工藝的運(yùn)營模式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以適應(yīng)變化的水質(zhì)需求，降本增效;筆者對曝氣生物濾池工藝在不同水質(zhì)下切換運(yùn)營模式的方法提出見解，供同行借鑒與探討。
2 單級曝氣生物濾池的運(yùn)營模式切換
2.1 曝氣生物濾池改成反硝化生物濾池
當(dāng)進(jìn)水中含有大量硝酸鹽氮，需要將單級曝氣生物濾池改造為反硝化生物濾池時，可將現(xiàn)狀曝氣風(fēng)機(jī)停用，創(chuàng)造厭氧環(huán)境，重新培養(yǎng)反硝化菌。曝氣生物濾池工藝采用粗糙多孔的球形輕質(zhì)多孔生物濾料為載體，為生物膜提供了較佳的生長環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運(yùn)行，可在濾料表面、濾料內(nèi)部和濾料間保持較多的生物量。在好氧生物濾池中，生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，由于氧在生物膜表層已耗盡，而在好氧層的深部由于擴(kuò)散作用限制了溶解氧的滲透往往形成厭氧區(qū)，使生物膜內(nèi)層的微生物處于厭氧狀態(tài)，內(nèi)層富集了大量厭氧微生物。利用生物膜上微生物在種屬上的多樣性，可在厭氧條件下，短期內(nèi)快速馴化反硝化菌，將以去除有機(jī)物和氨氮為主的曝氣生物濾池轉(zhuǎn)變?yōu)榉聪趸餅V池，實(shí)現(xiàn)對TN的去除。當(dāng)進(jìn)水中內(nèi)部碳源不足時，需在進(jìn)水渠內(nèi)投加碳源，有條件的污水廠可利用現(xiàn)狀堿液混合池。
改造前，設(shè)計人員需復(fù)核現(xiàn)狀池體的反硝化負(fù)荷、停留時間、上升流速設(shè)計參數(shù)。由于反硝化濾池所需停留時間較短，需保持一定的高濾速條件運(yùn)行，現(xiàn)狀曝氣生物濾池需適當(dāng)降低濾料高度，減緩板結(jié)風(fēng)險，并酌情停運(yùn)幾座。對于停運(yùn)的濾池日常運(yùn)營中需定期予以沖洗維護(hù)，避免濾料板結(jié)，以備切換運(yùn)行時快速投入使用。 反硝化濾池所需的水頭高于曝氣生物濾池，也是改造前需復(fù)核的重要因素之一。
2.2反硝化生物濾池改成曝氣生物濾池
當(dāng)進(jìn)水中有機(jī)物、氨氮濃度較高，需要將原設(shè)計單級反硝化生物濾池改造為曝氣生物濾池時，需在反硝化濾池底部新增曝氣系統(tǒng)，并新增曝氣風(fēng)機(jī)。由于硝化菌、異養(yǎng)菌時代周期長，好氧池需要較長的停留時間，在較低的濾速下運(yùn)行。改造前，同樣需復(fù)核設(shè)計參數(shù)，酌情考慮是否采用加高濾料的方式來增加停留時間，或降低進(jìn)水污染物負(fù)荷。
如工程項目為老廠改造，需校核新增的曝氣風(fēng)機(jī)對廠區(qū)用電負(fù)荷的影響。
3 多級曝氣生物濾池的運(yùn)營模式切換
結(jié)合設(shè)計水質(zhì)與實(shí)測水質(zhì)的差異，需要在設(shè)計中考慮一定的靈活性，增設(shè)必要的超越，以及在一定工況下通過必要的進(jìn)水切換。對于兩級生物濾池，以下圖為例，可通過設(shè)中間提升水池的方式，實(shí)現(xiàn)DN+N前置反硝化、N+DN后置反硝化、單級N、單級DN四種運(yùn)營模式。
運(yùn)行模式一(DN+N)：當(dāng)項目來水中的有機(jī)物濃度較高時，且進(jìn)水中氮以部分硝氮形式存在時，生物濾池工藝路線采用DN+N前置反硝化生物濾池工藝。前端工藝出水經(jīng)過渠道內(nèi)的精細(xì)格柵截留纖維狀懸浮物后，進(jìn)入生物濾池總配水渠，在機(jī)械攪拌作用下與外加碳源、堿液和后續(xù)回流的硝化液充分混合，然后進(jìn)入格柵槽后的DN池配水渠，進(jìn)入DN反硝化生物濾池，DN反硝化生物濾池在碳源充足的前提下，池中反硝化菌對進(jìn)水中的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化，使其轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀胖量諝庵�。DN反硝化生物濾池出水自流經(jīng)過DN池出水渠，進(jìn)入中間提升水池，提升至N池配水渠，進(jìn)入N曝氣生物濾池，N曝氣生物濾池對污水中的氨氮進(jìn)行硝化作用將其轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，并同時降解剩余的有機(jī)物、截留部分SS。出水自流進(jìn)入清水池，用于儲存硝化液用水和反沖洗用水。
運(yùn)行模式二(N+DN)：當(dāng)進(jìn)水中有機(jī)物濃度較低，氮主要以氨氮形式存在時，設(shè)計采用N+DN后置反硝化濾池工藝。當(dāng)生物濾池組合切換成后置反硝化生物濾池組合時，前端工藝出水經(jīng)過渠道內(nèi)的精細(xì)格柵截留纖維狀懸浮物后，進(jìn)入生物濾池總配水渠，在機(jī)械攪拌作用下與外加堿液充分混合，然后進(jìn)入格柵槽后的N池配水渠，進(jìn)入N曝氣生物濾池，N曝氣生物濾池對污水中的氨氮進(jìn)行硝化作用將其轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，并同時降解剩余的有機(jī)物、截留部分SS。N曝氣生物濾池出水自流經(jīng)過N池出水渠，進(jìn)入中間提升水池，提升至DN池配水渠，進(jìn)入DN反硝化生物濾池中反硝化菌對進(jìn)水中的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化，使其轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀胖量諝庵小３鏊粤鬟M(jìn)入清水池，用于儲存硝化液用水和反沖洗用水。
運(yùn)行模式三(單級N)：當(dāng)生物濾池組合切換成單級曝氣生物濾池組合時，前端工藝出水經(jīng)過渠道內(nèi)的精細(xì)格柵截留纖維狀懸浮物后，進(jìn)入生物濾池總配水渠，在機(jī)械攪拌作用下與外加堿液充分混合，然后進(jìn)入格柵槽后的N池配水渠，進(jìn)入N曝氣生物濾池，N曝氣生物濾池對污水中的氨氮進(jìn)行硝化作用將其轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，并同時降解剩余的有機(jī)物、截留部分SS。N曝氣生物濾池出水自流經(jīng)過N池出水渠，自流進(jìn)入清水池，用于儲存反沖洗用水。
運(yùn)行模式四(單級DN)：當(dāng)生物濾池組合切換成單級反硝化生物濾池組合時，前端工藝出水經(jīng)過渠道內(nèi)的精細(xì)格柵截留纖維狀懸浮物后，進(jìn)入格柵槽后的DN池配水渠，進(jìn)入DN反硝化生物濾池，DN反硝化生物濾池在碳源充足的前提下，池中反硝化菌對進(jìn)水中的硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化，使其轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀胖量諝庵小N反硝化生物濾池出水經(jīng)超越管自流進(jìn)入清水池，用于儲存反沖洗用水。
注意事項：
1、上游構(gòu)筑物的水頭需具備同時自流進(jìn)入后續(xù)DN、N池的條件。
2、DN濾池、N濾池的進(jìn)水需具備開啟、關(guān)閉切換的條件，出水需具備去往中間提升水池、清水池二者切換的條件。
3、增加中間提升水池后，中間提升水池需按回流后的水量進(jìn)行設(shè)計預(yù)留設(shè)備，一定程度上影響了設(shè)備投資。由于中間提升泵連續(xù)運(yùn)行，提高了廠區(qū)電耗。按單級濾池運(yùn)營模式下，中間提升水池停用，一定程度上節(jié)約了廠區(qū)電耗。改造前，需對廠區(qū)水質(zhì)有更準(zhǔn)確的預(yù)估把控，判斷哪一種模式為常用模式。
4 不同運(yùn)營模式切換運(yùn)行的思索
1、對于老廠改造項目，通過對現(xiàn)狀濾池進(jìn)行改造，根據(jù)不同的水質(zhì)切換不同運(yùn)營模式，有助于降本增效。
2、對于新建項目，在水質(zhì)波動較大，水質(zhì)風(fēng)險高的情況下，設(shè)計之初充分預(yù)估各種水質(zhì)的可能性，將不同運(yùn)營模式考慮其中，可大大提高污水廠的抗風(fēng)險能力。
3、設(shè)計中，需充分考慮到上游構(gòu)筑物的高程，并對現(xiàn)狀池體在不同模式下設(shè)計參數(shù)詳細(xì)復(fù)核。
4、由于預(yù)留多種運(yùn)營可能性的同時也增加了投資和閑置率。設(shè)計前需對新建項目水質(zhì)有準(zhǔn)確的預(yù)估和把控。
5結(jié)語
隨著城鎮(zhèn)污水處理廠出水標(biāo)準(zhǔn)的提高，對現(xiàn)有污水處理廠進(jìn)行升級改造勢在必行。為節(jié)約改造成本，增加污水廠的抗風(fēng)險能力，在設(shè)計過程中，設(shè)計者在充分利用原有設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造并對原有系統(tǒng)做了進(jìn)一步的優(yōu)化，使工程設(shè)計更加合理，同時也為國內(nèi)類似污水處理廠的設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗。——論文作者：劉冬琴