曝气生物滤池与其他工艺的比较
曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上,借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺,最初用于污水的三级处理,后发展成直接用于二级处理。
曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形形式,也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式。即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料,以提供微生物膜生长的载体,并根据污水流向不同分为下向流或上向流。污水由上向下或由下向上流过滤料层,在滤料层下部鼓风曝气,使空气与污水逆向或同向接触,使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到降解,填料同时起到物理过滤作用。
目前应用较多的曝气生物滤池是上向流曝气生物滤池。上向流曝气生物滤池在结构上采用气水平行上向流态,同时采用强制鼓风曝气技术,使得气、水进行极好的均分,防止了气泡在滤料中的凝结,氧气利用率高,能耗低;气、水平行上向流态持续在整个滤池高度上提供正压条件,可以更好地避免形成沟流或短流,从而避免通过形成沟流来影响过滤工艺而形成气阱;采用气水平行上向流,使空间过滤能被更好地运用,空气能被污水中的固体物质带入滤床深处,在滤池中能得到高负荷、均匀的固体物质,延长反冲洗周期,减少清洗时间和清洗时的水、气量。
项目 |
曝气生物滤池 |
普通生物滤池 |
组成部分 |
池体、填料、布水系统、布气系统、反冲洗系统、排水系统 |
池体、填料、布水系统及排水系统 |
布水方式 |
从滤池下部通过滤头均匀布水,柱推状上向流 |
从滤池上部用喷嘴滴洒状喷淋 |
供氧方式 |
强制鼓风曝气,基本不受外界条件影响 |
在没有堵塞的情况下,靠自然通风供氧,效果受外部条件制约 |
滤料 |
滤料采用特制的球形轻质陶粒滤料,粒径在3-6mm,比表面积为6-9m2/m3,挂膜性能好,反冲容易,截污能力强,阻力小,滤层高度可大于3m(传质效果好,增加对高浓度冲击负荷的缓冲能力),水头损失约为0.15m①H2O/m滤料(高) |
滤料一般采用碎石、矿渣、塑料滤料等,其粒径在40-70mm,比表面积为43-65m2/m3,滤层高度一般小于1.8m(否则易堵,影响通风效果),水头损失约1m①H2O/ m滤料(高) |
机理 |
过滤、生物吸附与生物氧化作用净化废水,滤料表面为好氧环境,内部为厌氧、缺氧的微环境;存在厌氧、缺氧、好氧微生物,使硝化、反硝化作用同时进行 |
利用滤料表面生物膜对废水中的有机物进行吸附氧化,从而使废水得以净化;生物膜中存在亚硝化细菌、硝化细菌,以硝化细菌占优,但不能充分硝化 |
负荷 |
水力负荷4-10m3/(m2·h) BOD负荷5-6kg/(m3·d) |
水力负荷0.5-1.5m3/(m2·h) BOD负荷<1kg/(m3·d) |
系统启动 |
可利用污水中所含微生物进行启动,初次启动时间为2-3周 |
可利用污水中所含微生物进行启动,初次启动时间为4-6周(受气温影响大) |
适用范围 |
适用于处理可生化性较好的废水,进水COD浓度允许达到1000-1500mg/L,进水SS宜≤100mg/L,按照处理要求不同分CN池、N池、P池,若无脱氮除磷要求可单独使用,是污水深度处理的理想工艺 |
适用于处理可生化性较好的废水,进水COD浓度一般宜小于200mg/L,若进水COD浓度大于400-500mg/L,应增加回流设施,否则会出现厌氧现象,进水SS小于50mg/L,一般二级,最好和曝气池串联使用成为活性生物滤池以提高处理效率 |
处理效率及出水 |
BOD去除率大于90%,NH3-N去除率可大于90%,出水SS、BOD小于10mg/L,NH3-N可控制在1mg/L以下 |
BOD去除率为70%-75%,NH3-N去除率50%-60%,出水BOD大于30mg/L |
优缺点 综述 |
有动力消耗,小于0.3kW/m3(以城市生活污水为例); 可做成封闭式,不影响周围环境,无臭味产生; 气水平行上向流,防止气泡在滤层中凝结,气水混合效果好,滤料不易堵塞,同时正压流避免滤池中沟流、短流现象产生,维护工作量小; 受气温影响小,低温运行较稳定; 滤层较高,同时上向流形成柱推流条件,可承受日常的日冲击负荷; 出水水质好,加消毒剂消毒能回用; 负荷高,占地少(为传统高负荷生物滤池的1/5) |
无动力消耗; 周围环境差,有臭味,易出现池蝇、蟑螂,滋生苔藓,需隔周向池中投配游离氯(5mg/L),1-2周淹没一次; 滤池容易形成泥穴、集水等,喷嘴易堵塞,需经常清洗喷嘴及通风道、扒松表面滤料、高压水冲洗甚至更换滤料,维护工作量大; 受气温影响大,冬天处理效率低,甚至可能结冰,使得滤池失效,不宜建在室外; 抗冲击负荷能力差; 出水无法达到一级排放标准; 处理负荷低,相对占地较大 |
① 1mH2O=9808.65Pa。
不同处理工艺比较
项目 |
BAF工艺 |
SBR工艺 |
A2/O工艺 | |
投资费用 |
土建工程 |
无需二沉池,预处理配斜板沉淀池,效率高,土建量最小 |
无需二沉池,池体一般较深,土建量较大 |
土建量最大 |
机电设备及仪表 |
设备量稍大,自控仪表稍多 |
设备闲置浪费大,自控仪表稍多 |
设备投资一般 | |
征地费 |
占地最小,是传统工艺的1/5-1/10,征地费最少 |
占地稍小,征地费较多 |
占地最大,征地费最多 | |
总投资 |
最小 |
较大 |
最大 | |
运行费用 |
水头损失 |
约3-3.5m |
约3-4m |
约1-1.5m |
污泥回流 |
不需污泥回流 |
不需污泥回流 |
100%-150% | |
曝气量 |
比活性污泥法低30%-40% |
与A2/O工艺基本相同 |
大 | |
药剂量 |
用于预处理,稍大 |
较低 |
较低 | |
处理后出水消毒 |
出水水质好,一般不需过滤,消毒剂消耗最少 |
一般需要过滤、消毒,消毒剂消耗较大 |
一般需要过滤、消毒,消毒剂消耗较大 | |
电耗 |
很小 |
较高 |
最高 | |
总运行成本 |
较低 |
较高 |
最高 | |
工艺效果 |
出水水质 |
SS可达15mg/L以下 BOD可达10mg/L以下 COD可达40mg/L以下 TKN①可达15mg/L以下 |
SS可达30mg/L以下 BOD可达15mg/L以下 COD可达100mg/L TKN①可达15mg/L以下 |
SS可达30mg/L以下 BOD可达15mg/L以下 COD可达100mg/L TKN①可达15mg/L以下 |
产泥量 |
产泥量相对活性污泥法稍大,污泥稳定性稍差 |
产泥量与A2/O工艺差不多,污泥相对稳定 |
产泥量一般,污泥相对稳定 | |
有无污泥膨胀 |
无 |
容易产生,需加生物选择器来防止 |
容易产生,需加生物选择器来防止 | |
流量变化的影响 |
受过滤速度限制,有一定影响 |
受每个处理单元的可接纳容积限制,有一定影响 |
受沉淀速度限制,有一定影响 | |
冲击负荷的影响 |
可承受日常的冲击负荷 |
池容决定了承受冲击负荷的能力,较强 |
池容决定了承受冲击负荷的能力,较强 | |
温度变化(低温)的影响 |
滤池从底部进水,上部可封闭,水温波动小,低温运行较稳定 |
处理效果受低温影响较大 |
露天面积大,处理效果受低温影响较大 | |
运行管理 |
自动化程度 |
连续进水系统,可根据出水水质实现供氧量和反冲洗的自动调节和控制,自动化程度最高 |
序批式进水系统,可实现供氧量和回流比的自动调节 |
连续进水系统,可实现供氧量和回流比的自动调节 |
日常维护和巡视 |
设备和管道布置紧密,厂区面积小,采用穿孔管曝气,不堵塞,巡视简单 |
设备闲置较多,微孔曝气头容易堵塞,维护量大 |
厂区面积大,设备分散,微孔曝气头容易堵塞,维护巡视量最大 | |
大修 |
滤池成组布置,数量较多,停一个滤池进行依次大修对出水水质和出水量影响很小 |
需停一个SBR池进行依次大修,时间长,对处理水量和出水水质有影响 |
需停一条线进行大修,时间长,对处理水量和出水水质有影响 | |
操作和管理人员人数 |
很少 |
较多 |
较多 | |
扩建 |
正常的增加处理量 |
模块化结构,扩建容易,所需占地和土建工作量很小,工期很短 |
池体为模块结构,扩建相对常规工艺容易,但所需占地和土建工程量大,工期较长 |
由于为非模块结构,扩建时所有的沉淀池和曝气池均需增加个数,所需占地和土建工程量最大 |
环境问题 |
臭气问题 |
生化部分可为封闭式,臭味对周围环境影响很小 |
生化部分为敞开式,臭味对周围环境影响很大 |
生化部分为敞开式,臭味对周围环境影响很大 |
① TKN为凯氏氮。
不同处理工艺出水水质比较
处理工艺 |
BOD5 /(mg/L) |
CODCr /(mg/L) |
NH3-N /(mg/L) |
N /(mg/L) |
P /(mg/L) |
SS /(mg/L) |
A2/O工艺 |
15 |
75 |
5 |
18 |
1 |
10 |
SBR工艺 |
<10 |
<60 |
<2 |
<10 |
<1 |
<10 |
BAF工艺 |
<5 |
<30 |
<1 |
<10 |
<1 |
<5 |
不同处理工艺占地及投资、运行费比较
处理工艺 |
占地 |
投资费 |
运行费 |
A2/O工艺 |
100% |
100% |
100% |
SBR工艺 |
60% |
90%-95% |
85%-90% |
BAF工艺 |
25% |
75% |
60% |