沈樂斌 喻冬冬
摘 要:曝氣生物濾池的環(huán)保、經(jīng)濟、高效、節(jié)能燈有點能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的再生利用,能夠改變我國水資源短缺的問題?,F(xiàn)在BAF發(fā)展迅速,各種工藝形式推陳出新,在以后的水污染處理中將有著非常廣闊的前景。
關(guān)鍵詞:污水處理;曝氣生物濾池;BAF
1 前 言
雖然我國水資源總量為28000億m3,占全球水資源的6%,但是人均占有水資源量只有2220m3,只有世界平均值的1/4。對于人口大國來說,我國的水資源還是相當(dāng)匱乏,特別是面對水環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天,河流水資源已經(jīng)失誤了作為引用水源的功能。在城市生活中工業(yè)廢水和生活污水每天的排放量都很大,60%的污水都沒有經(jīng)過任何處理就直接排放,不僅嚴(yán)重污染的水源,還浪費了水資源。如果能夠把城市污水轉(zhuǎn)化成城市用水源將能緩解水資源需求。在2005年,我國城市污水處理率達(dá)到45%,但是對于日益嚴(yán)重的水資源供需矛盾還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
城鎮(zhèn)居民和工業(yè)用水量逐年增加,水資源危機不僅制約了城市的發(fā)展,還對未來人類生活埋下隱患。在這種情況下,使用新的用水理念和用水方法迫在眉睫。城市中開發(fā)和應(yīng)用有優(yōu)勢的節(jié)水技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、防污防治技術(shù)是城市用水的重要課題。污水處理中曝氣生物技術(shù)就能減輕水的污染,對城市水資源的危機能夠有一定的緩解作用。
城市污水處理大多采用活性污泥法進(jìn)行二級生化處理。但是這種情況下很容易遺留一部分細(xì)菌、重金屬、污染物質(zhì)在里面,比BOD520~30mg·L-1;COD60~100mg·L-1;P6~10mg·L-1。這不僅對水資源的循環(huán)利用有一定的影響,如果排入河流中還會造成水體的富營養(yǎng)化。污水三級處理是在二級處理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步凈化水質(zhì),進(jìn)行物理、化學(xué)、生物處理,水中的各種性質(zhì)雜質(zhì)都能有效去除,達(dá)到城市用水需求。比如美國的污水處理率都是在二級以上,達(dá)到100%,不管是澆灌綠地還是沖廁、洗車都能使用。
2 曝氣生物濾池(BAF)的優(yōu)勢
曝氣生物濾池(BAF)起始于20世紀(jì)80年代,成熟于20世紀(jì)90年代。BAF技術(shù)在全球范圍內(nèi)收到追捧,歐洲BAF技術(shù)水廠有70個以上。我國對BAF的研究比國外遲十幾年,但是近些年我國BAF也積累了寶貴的經(jīng)驗,現(xiàn)在,我國對BAF有一定的研究和推廣。BAF最初用于三級處理,現(xiàn)在直接用于二級處理。它是生物膜強氧化降解能力和慮層截留懸浮固體的結(jié)合體,能夠去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、AOX等有害物質(zhì)。曝氣生物濾池(BAF)工藝具體流程為:污水廠二級出水進(jìn)入集水井,經(jīng)泵提升后,進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行好氧處理,同時向曝氣生物濾池內(nèi)投加鋁鹽,出水經(jīng)消毒處理后可進(jìn)行中水回用。
其優(yōu)勢有:
(1)容積負(fù)荷和水力負(fù)荷大。因為BAF采用高比表面積、易掛膜的細(xì)顆粒濾料和曝氣,為為生活提供了生存條件,單位內(nèi)的微生物量有10~10g·L-1,所以容易負(fù)荷高,水力負(fù)荷大;
(2)節(jié)省后續(xù)沉淀池,占地面積小。污水中SS和脫落的生物膜能夠高效截留,所以不用后續(xù)沉淀池,占地面積也相應(yīng)減?。?/p>
(3)基建投資少。因為不需要后續(xù)沉淀池,BAF的一次性投資只有傳統(tǒng)工藝的10~50%;
(4)出水水質(zhì)好。BAF有特殊構(gòu)造和運行方式,能夠形成不同空間形式的“生態(tài)”去污功能,所以出水水質(zhì)能夠滿足回用水要求;
(5)抗沖擊能力強。濾池濾層內(nèi)有高濃度的生物量,對水質(zhì)、水量都有較強的適應(yīng)能力,不會像活性去污泥法那么敏感;
(6)運行費用低。比傳統(tǒng)工藝運行費用低1/5。同時粒狀填料也能提高充氧效率,節(jié)省能源;
(7)組合方式強。BAF不僅能夠獨立使用,還能與其他工藝進(jìn)行完美配合。污水中COD、NH3-N濃度、色度、濁度等都不是很高時,單用BAF就可以達(dá)到很好的處理效果;當(dāng)處理水成分比較復(fù)雜,污染物濃度較高時,BAF與其他工藝組合,可達(dá)到令人滿意的處理效果;
(8)管理方便。BAF抗沖擊負(fù)荷能力強,沒有污泥膨脹,池內(nèi)微生物濃度較高。所以日常管理簡單方便。
3 曝氣生物濾池(BAF)的使用研究
3.1 濾 料
濾料是微生物固定、生長繁殖、脫離的重要影響因素。所以選擇合適的濾料能夠?qū)AF的處理效能和運行速度有一定的決定性。濾料粒徑越小,處理效果越好。但是粒徑越小,濾池越容易堵塞,運行周期相對縮短。同時對BAF的投資金額、運行成本、操作方式都有著很大的影響。濾料一般分為懸浮式濾料和浸沒式濾料,兩種濾料是根據(jù)比重來進(jìn)行區(qū)分的。在去除SS、COD、NH4+-N方面,浸沒濾料優(yōu)于懸浮濾料;在抗低溫能力方面,懸浮濾料優(yōu)于浸沒濾料。
懸浮式濾料一般有聚苯乙烯等;浸沒式濾料一般有膨脹球形粘土、頁巖、陶粒、沸石等。我國主要研究和使用的新型填料有進(jìn)口專利填料BIOLTES、EPS、球形輕質(zhì)陶粒。天然沸石一直是許多研究人員的重點方向,它有緩沖進(jìn)水NH3-N沖擊負(fù)離子能力和優(yōu)良的吸附能力。國外BAF濾料研究以Arlita為主,認(rèn)為Arlita是最適合作為BAF的濾料。曹春艷等通過實驗對沸石、活性炭、建筑陶粒、工程陶粒四種填料的研究,表明在水力停留時間為1.5h,進(jìn)水COD為150mg/L,有機負(fù)荷為0.74kgCOD/(m3·d)時,工程陶粒是BAF的最佳濾料。國內(nèi)主要以陶粒為主,其強度大、空隙大、比表面積大、化學(xué)穩(wěn)定性好、生物附著能力強、截污能力強?,F(xiàn)代材料學(xué)的不斷發(fā)展將會給BAF的去污能力帶來新的契機。
3.2 反硝化
反硝化對TN的去除有著決定性作用。北美等地的污水廠出水TN控制在10mg/L以下。但是國內(nèi)對出水總氮的控制要求比較低,TN去除率能夠達(dá)到65%的比較少。國內(nèi)采用新型輕質(zhì)懸浮填料——BIOSTYR工藝的比較多,在曝氣位置、COD負(fù)荷、回流、溫度等因素對反硝化性能的研究上也比較多。在低溫環(huán)境下啟動BAF并且進(jìn)行定期反沖洗,能夠抑制亞硝酸菌的生長。研究表明,在進(jìn)水TN濃度較高的情況下,投入一定的碳源能夠強化反硝化的效果。
3.3 去 磷
去磷分為物理、生物、化學(xué)三種方式。滲透、電解等物理方法不但價格昂貴,收效也甚微;化學(xué)方法去磷可以達(dá)到85%。
4 總結(jié)及建議
BAF技術(shù)發(fā)展迅速,但是生物膜處理機理、除磷和反應(yīng)動力學(xué)以及反應(yīng)機理還需要進(jìn)一步深入研究。對于BAF以后的發(fā)展方向,筆者有一下見解:填料對污染去除的影響和污染物去除機制;生物膜的生長規(guī)律和快速啟動方式;BAF微生物層次結(jié)構(gòu),生物氧化功能和過濾功能之間的相互關(guān)系;對難降解物質(zhì)去污機理的研究;硝化反硝化能力和工藝流程;反沖洗過程中生物膜的脫落規(guī)律和對反沖洗用水量的控制;反應(yīng)機理理論體系還需要在實踐經(jīng)驗中進(jìn)行完善。
參考文獻(xiàn)
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