（市政工程专业论文）两级曝气生物滤池在小区生活污水处理中的应用.pdf

武汉科技大学 研究生学位论文创新性声明 脚 y17 3 9m l l i r 4 | l | j ( 1 0 i p ；i 110i r | l 。 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立进行研 究所取得的成果。除了文中已经注明引用的内容或属合作研究共同完成的 工作外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：盔避日期：塑! q ：苎：翌 研究生学位论文版权使用授权声明 本论文的研究成果归武汉科技大学所有，其研究内容不得以其它单位 的名义发表。本人完全了解武汉科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向有关部门( 按照武汉科技大学关于研究生学位论文收录 工作的规定执行) 送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅， 同意学校将本论文的全部或部分内容编入学校认可的国家相关数据库进行 检索和对外服务。 论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 武汉科技大学硕士学位论文第1 页 摘要 2 0 世纪9 0 年代以来，我国城市污水的排放量开始成倍的增加，为了缓解水资源短 缺，寻找低成本处理生活污水的工艺迫在眉睫。曝气生物滤池( b a f ) 是近年来新开发 的一种污水生物处理技术，它是集生物降解、固液分离子一体的污水处理设备。其具有 占地面积小、处理效果好、不需二沉池、抗冲击负荷强，运行费用省等优点。根据生活 污水污染物浓度偏低，可生化性好、处理难度较小的特点。 本试验采用上向流和下向流联合式两级曝气生物滤池处理生活用水，试验用水来自 武汉科技大学黄家湖校区食堂和学生公寓排出的生活污水。研究了各种运行条件对两级 曝气生物滤池模拟反应器处理效能的影响。试验中采用了闷曝法挂膜，接种的污泥来自 武汉科技大学黄家湖校区污水厂a o 池的回流污泥。 试验研究了气水比、水力负荷、有机负荷、水温等条件对两级曝气生物滤池模拟反 应器处理效能的影响，同时研究了处理效果与滤料层高度之间的关系，试验证明，两级 曝气生物滤池具有稳定的污水处理效能，在进水c o d 、n h 3 n 平均浓度为31 2 4 9 m g l 、 2 5 4 7m l ，水力负荷为3 o m 3 ( i n 2 h ) 时，c o d 和n h 3 n 的去除率分别为8 6 4 3 、 8 2 4 ，出水c o d 、n h 3 - n 的平均值为4 2 4 1 m 班、5 31m g l 。且c o d 和n h 3 - n 的去 除率随着滤料层高度的增加而增加，6 0 7 0 的c o d 在级反应器中被降解。试验采 用气水联合的反冲洗方式，研究了反冲洗对反应器处理效能的影响。 试验结果证明，两级曝气生物滤池对有机物和氨氮都有较好的去除效果，适用于生 活污水的处理和污水的深度处理。 关键词：两级曝气生物滤池；污水处理；气水比；冲击负荷；反冲洗 第1 i 页武汉科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i n c e19 9 0 s ，t h ew a s t e w a t e re m i s s i o n so fc h i n a su r b a nb e g a nt oi n c r e a s em u l t i p l y , i n o r d e rt oa l l e v i a t et h es h o r t a g eo fw a t e rr e s o u r c e s ，s e a r c h i n gf o ra na p p r o p r i a t et e c h n o l o g yo f s e w a g et r e a t m e n ti sa nu r g e n tt a s k b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ( b a f ) i san e w l yd e v e l o p e d p r o c e s sw h i c hi su s e df o rt h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n ti nr e c e n ty e a r s ，a n di ti n t e g r a t e ds o l i d s s e p a r a t i o na sw e l l 鹊s e c o n d a r yo rt e r t i a r yb i o l o g i c a l t r e a t m e n ti no n eu n i t b a fh a s a d v a n t a g e so fl e s sl a n do c c u p i e d ，h i 班t r e a t m e n te f f i c i e n c y , o nr e q u i r e m e n tf o rs e c o n d a r y s e t t l i n gt a n k sh i g h t e rc a p a c i t yf o ra b s o r b i n gs h o c k l o a da n dc o s ts a v i n g s a c c o r d i n gt o t h e b a f sc h a r a c t e r i s t i co fl o w e rp o l l u t a n t s c o n c e n t r a t i o n ，g r e a tb i o d e g r a d a b i l i t ya n de a s yt o h a n d l e ，i tf u l l ym e e tt h er e q u i r e m e n t so fc o m m u n i t y w a s t e w a t e rt r e a t m e n t i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h et w o - s t a g eb a f ( u p f l o w & d o w n f l o w ) p r o c e s s ，as e r i e so f e x p e r i m e n t sh a db e e nc a r r i e do u to nt h er e a c t o r i nt h i st e n t a t i v e ，e x p e r i m e n t a lw a t e rc o m e f r o mt h ec a f e t e r i aa n ds t u d e n ta p a r t m e n t so fw u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y t h ea i mo ft h e w o r kw a st ov e r i f ye x p e r i m e n t a l l yt h es u i t a b i l i t yo ft h et w o s t a g eb a fa n da s c e r t a i nt h e r e l a t i o n g s h i pb e t w e e nr e m o v a le f f i c i e n c ya n dp e r f o r m a n c eo fr e a c t o r i no r d e r t oq u i c k e nt h e c u l t u r i n gp r o c e s so f b i o f l i m , t h eb i o f i l t e rw a e i n o c u l a t e dw i t ha c t i v a t e ds l u d g ef o r ma - op o o l o fw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n to fw u h a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g t h eo b j e c t i v eo ft h ee x p e r i m e n ti st os t u d yt h ei n f l u e n c eo fr a t i o no fg a st ol i g u i d 、 i n f l u e n th y d r a u l i cl o a d i n gv o l u m e t r i cl o a d i n ga n dt e m p e r a t u r e t h ec o r r e l a t i v i t yb e t w e e n p e r f o r m a n c ea n df i l t e rm e d i u mh e i g h th a ob e e ns t u d i e dt o o t h e r e s u l t ss h o w ：t h ep e r f o r m e n c e o ft h et w o - s t a g eb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e rf o rs e w a g et r e a t m e n ti se x c e l l e n t u n d e rt h e h y d r a u l i cr a t eo f3 0 m 3 ( m e h ) ，t h ea v e r a g ei n l e tc o n c e n t r a t i o no fc o d 、n h 3 - ni s 31 2 4 9 m g l 、2 5 4 7m g l ，t h ea v e r a g er e m o v a lp e r c e n tf o rc o d 、n h 3 - ni s8 6 4 3 、8 2 4 r e s p e c t i v e l y ，t h ea v e r a g ee f f l u e n tc o n c e n t r a t i o no f c o d 、n h 3 一ni s4 2 4 1 m g l 、5 3 1m g l u n d e rt h eh y d r a u l i cr a t eo f3 0 m 3 ( m z h ) ，m er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d 、n h 3 - nh a v e p o s i t i v ec o r r e l a t i o n w i t ht h eh e i g h to ff i l t e rm e d i u m ，u pt o6 0 7 0 o fc o dw a sd e g r a d e di n t h eu p f l o wb a f t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep e r f o r m e n c eo fr e c a t o ra n db a c k w a s h i n gw a s a l s od e t e r m i n e d u n d e rt h i se x p e r i m e n t ，t h ea p p r o p r i a t ei m p u l s eb a c k w a s hp a r a m e t e rw a sa i r a n dw a t e rb a c k w a s h t e s tr e s u l t ss h o w e dt h a tt h et w o - s t a g eb i o l o g i c a l o r g a n i ca n dn i t r o g e nr e m o v a la n di tw a ss u i t a b l ef o r w a s t e w a t e ra d v a n c e dt r e a t m e n t a e r a t e df i l t e rh a dt h e t h ed o m e s t i cs e w a g e g o o de f f e c to f t r e a t m e n ta n d k e yw o r d s ：t w o - s t a g eb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ；w a s t e w a t et r e a t m e n t ；g a sw a t e rr a t i o ； s h o c kl o a d i n g ；b a c k w a s h i n g 武汉科技大学硕士学位论文第1 i i 页 目录 摘要i 一 二 一 a b s t r a c t ! _ i i 第一章绪论1 1 i 研究背景1 1 2 论文研究目的和意义2 1 3 论文研究主要内容3 第二章曝气生物滤池处理工艺4 2 1 曝气生物滤池的处理技术4 2 1 1曝气生物滤池的基本原理4 2 1 2 曝气生物滤池的工艺技术特点4 2 1 3 曝气生物滤池的基本类型5 2 1 4 曝气生物滤池技术的研究方向8 2 2 常用小区生活污水处理工艺概述8 2 2 1 常用处理工艺介绍8 2 2 2 污水处理方式比较9 2 3 两级曝气生物滤池的特性一1 3 2 4 本章小结一1 5 第三章试验装置与方法一1 6 3 1 试验工艺流程的确定一1 6 3 2 试验装置的设计1 7 3 3 试验分析项目及材料设备。1 9 3 4 曝气生物滤池反应器的挂膜启动一2 l 第四章两级曝气生物滤池处理生活污水的试验研究。2 3 4 1 曝气生物滤池的主要影响因素2 3 4 1 1 气水比的影响2 3 4 1 2 滤料2 3 4 1 3 污水流向的影响2 6 4 1 4 反冲洗的影响2 6 4 2 气水比对曝气生物滤池处理性能的影响2 7 4 3 水力负荷对曝气生物滤池处理性能的影响3 0 4 4 进水有机负荷对曝气生物滤池处理性能的影响3 2 4 5 滤料对曝气生物滤池处理性能的影响3 5 4 6 水温与p h 值对曝气生物滤池处理性能的影响3 8 k 、 第1 v 页武汉科技大学 硕士学位论文 4 7 反冲洗对曝气生物滤池处理性能的影响。4 0 第五章结论及建议4 3 5 1 结论4 3 5 2 建议4 3 参考文献i ：j ：。：。4 5 致谢4 9 附录i 攻读硕士学位期间发表的论文5 0 武汉科技大学 硕士学位论文第1 页 第一章绪论 1 1 研究背景 水是人类发展不可缺少的自然资源，是人类和一切生物赖以生存的物质基础，丰裕、 和谐的水环境是人类社会可持续发展的基本前提。然而，近百年来城市化、工业化和农 业集约化的高速发展、人口急剧增长，给全球资源带来了巨大的压力。人类自身发展不 仅消耗大量水资源，而且还向环境中排放各种污染物，造成水环境的明显恶化，使全球 可利用的淡水资源逐渐减少，导致供需矛盾加剧。目前水环境的污染和水资源的短缺已 经严重制约我国社会经济持续发展、危害生态环境、影响人民生活和身体健康，迫切需 要解决。 中国是世界上1 2 个贫水国家之一，虽然水源比较丰富，但我国人口众多，淡水资 源人均占有量是世界平均水平的l 4 。随着经济的发展，城镇居民用水定额逐渐增加，根 据城市居民生活用水量标准( g b f f 5 0 3 3 1 2 0 0 2 ) 有关规定，城市居民生活用水量应 符合表1 1 的规定，在该标准中，由沈阳、天津、武汉、上海、深圳、成都六城市自来 水公司作为组长单位对六个区的居民用水进行了用水情况调查，六个区的城镇居民用水 总量如表1 2 所示。 表1 1 城市居民生活用水量标准 表1 2 居民生活用水数据采集调查情况分组汇总表 第二区( a ) 表示湖北、湖南、江西、安徽四省，第三区( b ) 表示上海、江苏、浙江、福建三省。 第2 页武汉科技大学硕士学位论文 从上表可以看出，我国城镇居民生活用水量相当大，相应的排放量也日益增加。2 0 0 8 年中国环境状况公报【l 】表明：全国废水排放总量5 7 1 7 亿吨，其中城镇生活污水排放量 3 3 0 0 亿吨，占废水排放总量的5 7 7 ，比上年增加6 4 。废水中化学需氧量排放量 1 3 2 0 7 万吨，其中，城镇生活污水中化学需氧量排放量8 6 3 1 万吨，占化学需氧量排放 总量的6 5 4 。废水中氨氮排放量1 2 7 0 万吨，其中，生活氨氮排放量9 7 3 万吨，占氨 氮排放量的7 6 6 。2 0 0 8 年度，全国地表水污染依然严重，七大水系水质总体为中度 污染，其中，珠江、长江水质总体良好，松花江为轻度污染，黄河、淮河、辽河为中度 污染，海河为重度污染。太湖和巢湖均属于中度富营养状态，水质总体分别为劣v 类和 v 类；滇池属中度富营养化，水质总体为劣v 类。面对日益严峻的水资源短缺和淡水源 需求量日益增大的问题，全世界都在积极的寻找有效的方法以减少水资源的流失，开源 节流。 近些年来，污水回用技术的推广和应用，使水环境质量下降的趋势在一定程度上得 到遏制，但是，目前常用的回用技术运行费用过高，管理不善以及缺乏专业技术人员等 多方面的原因，并不能从根本上解决淡水源水质的问题。另外，大量的生活污水都汇集 到一些建成的大型集中式的污水厂，水中b o d 、c o d 浓度比较低，使这些污水厂并没 有充分发挥其作用，许多含特定污染物的污染源缺乏妥善的处理。因此，要改善水环境 质量状况、彻底治理水环境污染，必须根据不同的污染源采取有效合理的治理方法，大 力研究发展新型高效经济的污水处理技术，应有效地应用于小型特定污染源治理的简 易、高效、低耗的污水处理技术，提高污水处理排放率，从源头上控制污染物的排放总 量。总之，鉴于我国现阶段的经济技术发展水平及水资源的现状，研究开发一些高效率、 低损耗、占地小、管理方便、运行简单投资少的污水处理技术是我国保护水环境事业的 当务之急。 1 2 论文研究目的和意义 2 0 世纪9 0 年代以来，我国城市生活污水排放量开始成倍增长( 2 0 0 8 年城镇生活污 水排放量3 3 0 0 亿吨) ，另一方面城市水资源紧张状况日益加剧，成为制约社会经济增 长和可持续发展的瓶颈。根据发展规划，遵循循环经济的减量化、循环化、资源化原则， 将小区生活中产生的各种污水进行系统集成，采取先进的水处理系统工艺，进行无害化、 有效化的处理回用，变废为宝，这对于缓解水资源紧缺、供需矛盾突出的城市具有重要 的作用。 城镇小区生活污水不同于城市污水( 常包括部分工业废水) ，与城市污水相比，水 质水量变化较大，污染物浓度偏低，污水可生化性好，处理难度较小。将这部分污染水 与工业废水混合汇集到城市污水厂中，降低了污水中c o d 、b o d 的浓度，相应的也增 加了污水的总量，导致了污水厂的建造面积增大，基建费用升高，处理效果不理想。污 水处理厂建设和运行管理中的资金投入问题往往成为解决我国水污染问题的“瓶颈”，而 将城镇居民生活污水收集起来进行处理回用将是解决这一问题的有效途径。 武汉科技大学 硕士学位论文第3 页 目前，已有一些居住区在建设中已经使用了中水处理系统，并且具有一定的经济效 益。在赵玉军，陈奎章，师培的生活污水中水回用工程设计【2 】中提到采用曝气生物 滤池与c 1 0 2 结合工艺处理生活废水并进行回用。本工程总占地面积约2 0 0 m 2 ，日处理 能力为3 0 0 m 3 。进水c o d 、b o d 、s s 、n h 3 n 的浓度平均值分别为2 8 6 m g l 、2 4 4 m g l 、 9 4 m g l 、1 8 m g l ，经中水系统处理后，出水c o d 、b o d 、s s 、n h 3 n 的浓度平均值分 别为3 0 m g l 、6 m g l 、7 m g l 、2 3 m g l 、出水水质达到生活杂用水水质标准 ( g b t 1 8 9 2 0 - - - 2 0 0 2 ) 。该处理工艺总造价5 8 万元。其中土建造价3 l 万元，设备造价2 7 万元。投入运行后每天直接运行费用为3 4 8 元。包括工人工资、电费、药剂和折旧费， 每天回用水量为1 5 0m 3 ，按每吨水1 0 元计，收益1 5 0 元，运行成本为0 6 6 元m 3 【2 1 。 b a f 曝气生物滤池在中水处理工程中具有工艺流程简单、占地少、投资省、出水水质 好等优点，因此具有广阔的运用前景。 1 3 论文研究主要内容 针对城镇居民生活污水水质水量变化较大，污染物浓度偏低，污水可生化性好，处 理难度较小等特点，曝气生物滤池工艺能够满足生活污水处理回用和经济上的要求，因 此具有重要的研究意义。本课题的提出是在前期研究的基础上，针对目前两级曝气生物 滤池在生活污水处理过程中存在的问题进行深入的研究，探讨有关处理机理和影响因 素。本课题的主要研究内容： ( 1 ) 两级曝气生物滤池处理装置设计：采用两级曝气生物滤池的处理工艺，利用 烧杯试验测出试验水质进水c o d 、b o d 的浓度，根据达到的预计的出水指标进行技术 设计，确定模拟反应器的设计尺寸和所需要的设备等； 一 ( 2 ) 两级曝气生物滤池处理装置运行实验：通过运行实验分析使用效果、进行技 术经济评价、找出存在问题、提出改进方案； ( 3 ) 两级曝气生物滤池处理装置的调整与改进：根据气水比、水力负荷、有机负 荷、水温等各个因素对模拟反应器处理效果的影响，提出处理装置及运行参数的改进方 案，通过改进处理装置内细部结构、性能及参数，给出最佳运行方案。 第4 页武汉科技大学硕士学位论文 第二章曝气生物滤池处理工艺 2 1 曝气生物滤池的处理技术 2 1 1 曝气生物滤池的基本原理 组成。 【 武汉科技大学硕士学位论文 第5 页 曝气生物滤池存在着厌氧和兼性微生物，因而具有反硝化功能。在有氧条件下，b a f 在运行过程中存在着同步硝化和反硝化现象。p u j o l 研究认为，反硝化最好采用外加碳 源，在最佳的流速下，脱氮能力可达1 0 0 i 4 1 。在除磷方面，曝气生物滤池去除效果并 不理想，一般采用化学沉淀来除磷。因而，单级曝气生物反应器可同时完成碳化、硝化、 反硝化等功能，与其他工艺组合可以对工业废水或城市污水进行二级或三级处理。相比 于其他的传统生物处理方法，曝气生物滤池有以下优缺点： 表2 1 曝气生物滤池的优缺点 ( 1 ) 用比表面积大( 粒径小) 的滤料做滤料，如陶粒、页岩、沸石、焦炭、石英砂、活 性炭、聚苯乙烯滤料的等。可在滤料表面保持较高的生物浓度，易于挂膜且稳定运行，出水 水质高。但在滤料粒径的选择上面需慎之否则会影响处理效果，滤料也会随着反冲洗水流失。 ( 2 ) 区别于一般的生物滤池和生物滤塔，曝气生物滤池水力负荷和容积负荷高，在去除 c o d 、氨氮时需进行曝气。由于粒状滤料层具有较高的氧转移效率，曝气量低，运行能耗 较低，碳化、硝化和反硝化效率高 ( 3 ) 占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池具有生化降解和截留悬浮固体的双重功能， 优点生物处理单元之后不需再设二次沉淀池，对于我国现状用地紧张更具有明显的优势。同时处 理效果和滤料层高度正相关，可以通过增加高度来减少面积【5 】。 ( 4 ) 菌群结构合理，微生物分布相对均匀。在曝气生物滤池中，生物相复杂，反应器内 具有明显的空间梯度特征，能耐受较高的有机和水力冲击负荷。在b a f 的池体内菌种种类繁 多，所需要的营养成分也各不相同，因此不同代谢类型的微生物在不同的部位可形成优势菌 种【6 】。 ( 5 ) 由于粒状滤料氧的利用好率高且传输率大，因此所需的曝气量小，能耗低。b i o f o r 中，氧的利用率可达2 0 3 0 ，曝气量明显低于一般生物处理法1 7 j 。 ( 1 ) 预处理高。b a f 对进水的s s 要求比较高，所以一般要对原水进行预处理以降低污 水中s s 的浓度，这样就需要设置格栅、沉砂池、初沉池这样的设施，有时候还要投加药剂 才能达到降低s s 的要求，这样就增加了费用，对后期的处理也有影响。 缺点( 2 ) 需要定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的悬浮同体，同时更新生物膜。另外，由于 构筑物紧凑，立体建设，土建施工难度大。 ( 3 ) 曝气生物滤池在国外是比较成熟的工艺，但国内在设备选型、滤料研发、土建施工、 安装工艺等与国外还存在很大的差距。 2 1 3 曝气生物滤池的基本类型 曝气生物滤池( b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ) 与普通活性污泥法相比，具有占地面积省、 抗冲击负荷强、氧利用率高、出水水质好且不会产生污泥膨胀等优点，但它对进水s s j9 第6 页武汉科技大学硕士学位论文 要求较严( 一般要求s s _ 1 0 0 m g l ，最好s s 6 0 m g l ) ，因此对进水需要进行预处理。 同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大。曝气生物滤池基本上有以下类型。 1 b i o s t y r 工艺 b i o s t y r 是法国o t v 公司的注册水处理工艺技术，由于采用了新型轻质悬浮滤料 一b i o s t 己e n e ( 主要成分是聚苯乙烯，且比重小于l g c m 3 ) 而得名。下面以去除b o d 、 s s 并具有硝化脱氮功能的反应器为例说明其工艺结构与基本原理。 b i o s t y r 工艺是一种上向流生物滤池，是一种高效成熟、自动化程度高、出水水 质好、抗冲击能力强和节约能耗的新一代污水处理革新工艺。其参与生物处理的微生物 附着在颗粒状滤料上，污水通过滤料，其中含有的污染物被滤料表层上的生物膜降解转 化，同时，溶解状态的有机物和特定物质也被去除，所产生的污泥保留在过滤层中，而 只让净化的水通过，这样可在一个密闭反应器中达到完全的生物处理而不需在下游设置 二沉池进行固液分离。 滤池底部设有进水和排泥管，中上部是滤料层，厚度一般为2 5 - 3 5 m ，为防止滤 料流失，滤床上方设置装有滤头的混凝土挡板，滤头可从板面拆下，不用排空滤床，方 便维修。挡板上部空间用作反冲洗水的储水区，其高度根据反冲洗水头而定，该区内设 有回流泵用以将滤池出水泵至配水廊道，继而回流到滤池底部实现反硝化，在不需要反 硝化的工艺中则没有该回流系统。滤料层底部与滤池底部的空间留作反冲洗再生时滤料 膨胀之用。滤池的供气系统根据用途分为两套管路，置于滤料层内的空气管路用于工艺 曝气，向池内传送氧气；滤池底部的空气管路是用来反冲洗的空气管。 该工艺具有如下优点： ( 1 ) 上向流滤池，底部渠道进配水，顶部出水； ( 2 ) 滤料比重小于1 ； ( 3 ) 穿孔管曝气，节省设备投资和维护费； ( 4 ) 重力反冲洗，无须反冲洗水泵； ( 5 ) 滤头在滤池的顶部，与处理后水接触，易于维护； ( 6 ) 工艺空气和反冲洗用气共用鼓风机； ( 7 ) 曝气管可布置在滤层中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能。 该工艺最先开发时是用于二级和三级处理，而目前该工艺已经可以和多种预处理工 艺配合直接进行生化处理，并且能够达到很好的排放水质标准。 2 b i o f o r 工艺 b i o f o r ( 生物过滤氧化反应池) 采用比水密度大的滤料，运行一般采用上向流， 污水从底部进入气水混合室，经过长柄滤头配水后通过垫层进入滤料层，同时曝气管供 气。反冲洗时，气水同时进入气水混合室，经过长柄滤头配水后进入滤层，反冲洗出水 回流到初沉池，与原水合并处理。如图3 2 所示 与其它类型的生物过滤工艺相比，b i o f o r 主要具有下列特性： ( 1 ) 向上流生物过滤 武汉科技大学硕士学位论文第7 页 待处理的水自滤池底部流至顶部，这个上流过滤在滤池的整个高度上持续提供正压 条件，与下向流过滤相比，这为向上流过滤提供了许多优势。 ( 2 ) 使用特制的过滤及生物膜支持煤介：b i o l i t e 生物滤料 生物滤料将孔隙率、密度、硬度和耐磨损度等完美的结合，以确保获得很高的生物 膜浓度和较大的截留能力，并加长了运行周期。 。 ( 3 ) 流体完全均匀的分布 空气和水流为同向流。b i o f o r 生物滤池的滤板配有非凡的2 5 u b 3 3 e 滤头，该滤 头的防阻塞设计通过均匀的配水使过滤效果更加优化。 ( 4 ) 高性能曝气 b i o f o r 采用了特制的曝气头：它不仅能高效的供氧，而且节约能源、使用安全、 易于操作和维护。 ( 5 ) 有效的冲洗 冲洗操作为全自动、可编程。 3 b i o s m e d i 工艺 上海市政院邹伟国等开发了一种名为b i o s m e d i 的曝气生物滤池，它采用了气水 同向流和脉冲反冲洗的形式，可应用于污水深度处理或微污染源水预处理。该滤池一般 采用粒径4 - - 一5 m m 左右的轻质颗粒为滤料，比重约在o 1 左右，粒径及比重的大小可根 据实际的情况进行选择。这种滤料比表面积大、适应微生物生长、价格低廉且化学稳定 好。 该工艺的运行过程：污废水从进水阀进入气室，然后通过中空管进入滤层，在滤料 层的作用下使污废水进水比较均匀，接着空气通过安装在滤层下部的布气管进行布气、 污废水进过滤层去除水中的有机物和氨氮，使水体得到净化，经过倒滤头进入上部清水 区域排出。 滤池采用脉冲冲洗的方法进行反冲洗。首先关闭滤池的进水阀和曝气管，接着打开 滤池下部的反冲洗的气管向池体通气，这样可在滤池底部形成一段气垫层，当气垫层达 到一定的高度时，瞬间把气挚层中的空气通过阀门或者虹吸的方法迅速排空，此时滤料 层从上到下的反冲洗的水量突然增大，导致滤料向下膨胀。脉冲几次后，可以使滤料中 的悬浮固体物脱落，打开排泥阀将其排出，达到清洁滤料的目的。 b i o s m e d i 工艺具有以下优点： ( 1 ) 独特的脉冲反冲洗形式：，该滤池采用独特的脉冲反冲洗方式，不需要设置专 门的反冲洗水泵及鼓风机，比传统的水反冲洗要效率高，能耗省。 ( 2 ) 较小的滤层阻力：采用了气水同向流，避免了因为逆向流气流速度和水流速 度相抵消而产生的能量损耗。此外，该滤池所采用的滤料粒径较均匀，增大了滤料之间 的孔隙率，减少水头损失。 ( 3 ) 价格低、性能良好的滤料：滤料的比表面积大，因此有利于微生物的生长和 氧气的传质，在一定程度上提高了充氧效率。此外还具有化学稳定性好、价格便宜的优 第8 页武汉科技大学硕士学位论文 点。 曝气生物滤池的应用范围较为广泛，其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有 机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理中都有很好的、甚至不可替代的功能。 2 1 4 曝气生物滤池技术的研究方向 曝气生物滤池工艺作为一种新型生物处理技术，从诞生至今经历了一段快速发展的 过程，最初仅用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理【8 】，现在已经应用到水 体富营养化控制，中水回用和微污染水、高浓度废水、城市生活污水处理等各个领域， 其最大的特点是集截留悬浮固体和生物氧化功能于一身，节省了二沉池的建造，不仅保 证了处理效果，也进一步是处理工艺简单化。 大连市马栏河污水处理厂是我国第一个采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂 ( 由东北市政院设计) 。在低温污水中，西宁第二污水处理厂由于冬季最低水温约6 ， 为了解决硝化问题，在可行性研究报告报告中就推荐了曝气生物滤池+ a 2 o 处理工艺。 在广东新会4 万立方米吨的污水处理厂( b o t 特许权项目) 项目中，首次应用于国内 生活污水处理工程中并获得成功，其工艺为水解+ 二级曝气生物滤池( 设c n 池与n 池 二级) ，该项目已经投产运行。在难降解有机物处理中，青岛啤酒( 徐州金波) 有限公 司废水处理工程中，再用了水解酸化+ 曝气生物滤池处理工艺，从运行上看，选用的工 艺是满足要求的。山西临汾中水回用工程中，二级处理的出水作为水源，为了解决其氨 氮这一指标，该工程采用曝气生物滤池作为预处理单元。在国内，猪场粪便污水处理工 程，印染废水处理工程，肠衣加工废水处理工程，淀粉废水处理工程等中都有应用。 作为一种崭新的水处理工艺曝气生物滤池正处在推广之中。根据目前的研究和 应用情况，今后仍有很多问题需要研究：生物氧化和过滤之间的联系；微生物相的组成 及生物膜的特点；滤池快速启动的方式和反冲洗过程中老化生物膜的脱落规律；进一步 拓宽b a f 的应用范围。 曝气生物滤池中核心介质滤料的研究也会促进该工艺在中国的应用的范围， b i o s t y r 、b i o f o r 两种工艺功能比较强大，但在中国大范围的应用仍存在问题，如 专利问题，再有它们从投资上都比较大，这也阻碍了这两种工艺在中国的大范围的应用。 所以特种滤料的研究与生产的国产化将是曝气生物滤池在国内大范围的应用的关键。 2 2 常用小区生活污水处理工艺概述 2 2 1 常用处理工艺介绍 现有小区生活污水的处理中主要有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是以活性污 泥为主体的废水处理方法，是生物处理系统的传统方法。典型的活性污泥法是以由曝气 池、沉淀池、曝气系统、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。主要包括s b r 工艺、 c a s s 工艺、u n i t a n k 工艺；生物膜法是指污水中的微生物对水中的有机物进行分解 和机体本身的新陈代谢，使污水得到净化，主要包括生物接触氧化工艺、曝气生物滤池 武汉科技大学硕士学位论文第9 页 工艺；另外小区也可采用人工湿地和土壤渗滤等方法来处理生活污水。 各种工艺在城镇小区生活污水的处理上都有各自的优缺点，具体详述见表2 1 。 2 2 2 污水处理方式比较 从表2 2 可以看出，曝气生物滤池与其它工艺相比具有占地面积小、抗冲击负荷能 力强，处理效率高、出水水质好、投资少、无臭味，对环境无不良影响的优点，在小区 生活污水处理上有广阔的应用前景。 桐 趟h 1 口 蓐备 参舌 恤 桐 配 皿 謦 文n 套 罂g掩蜒忙嶷艇 长孵星q双怕舔迎奸球。挺斌稞孵 肇逝黔齄太s州 ，警签霉靶，燃蜊莲蓥g鞯一般明 廿擦髅按瓣疆荤辎忸*赌辩如田，嚣髅，留擗，舞rtl梅枯怕删g忙尽已熏 。剐文始封埝* 球蛉按懈映扑皋冥剐霉，霉州蜘娶整莲签，饕求雾甜，罐瓤煺捌捌赠举粼戆鼹奸q 懈碘蚶。牧枯怕删g* 蛉剐议 酶州v即暖七l艘挺懈瓮卿设h 捌赠 占一耀耀姆心奴 峰*丑。枷s剥毯避恒靶爨撵组 雾蝌删强s鞲嫂口。账较篷鬣酶婆 星淑辞忙鲁匿蛊8u餐悄柑嘲文*烬噢删悟鬈 。扩 鳘世爨区福状铽仅扩酵餐埭暾粑镫碘耍键盘魁曰蝗爨 。长辎戳文s州g 厘n震煺霉心冥燃 寒孵掣烬竹畚熏1喇。村h剐文*较恒嚣19*巡暴忙晕船州状型霉姘gq堆赫榭枢莲蛾燃摹噼蓬帮霉斟。键器矬嚣h葵理蝮举霉餐镁颦襞辎器暖瓮仪镫癸墩冥淤虱州蚺q旧柑教是g耍晕瓣藿辎 口餐靠 熙孵屎蹲* 丑 馊匦忙螂粤斟是赠蜉黑爨 矿擎状蜡靴杈 震斛七腔。爨 旷登状世爨 厘cb哥球粼 震匠嫩震。擦曦扩酸忙浆齄忡舞午书。郑蝌r*1圭g q 制捌国忡爨午缎。忡舞牛状蜒赠袭碘聚匠咪肇1 。氍鼎g姆喜鞭杈婶毯球塔蛳鞍 牛l 喇葚1 * 繁戢，璐蜉，趟岖球舌；翅鼹鞲gq厘譬牛l 嗽饕遨峰s 嫌 蛉靛桐hu 凶毯哒州状求雅望f凶毯呕匿状求箍糨求希陵 厘恹越半艇爨 毯呕g燃西 嬖喇搁hu 。船鼷旧蒙与】 ，蝼赣嘲格瞥瓤商书是蜉犀，想铲塞螺峨爆囡聪蛉，爨蜉 怅懈钕世涨g 裾求垦纠g靼翠5 攸世鞲g一椎求厘 曾旺米*辎名。肇1 m耀罄舻蜉，整数s州，蜉屦，s轷涨雾蟮爨毯蟋酲哦奄挺树h 稚通哒蜀屋懈器恤牛1忙取雄魁茸州g配 浆桐h 爨蠕 幡醐 煺然馨+ 翠球 舞列t 上 村h是趱s酬旷酸 枘hs噼摇帮s州 村h澎nv工175 燃鳌s 州 辎丑懈椒割文*孵zn僻 仪秘过扑书匿 扑醛东斌韬 憾o h 拣 i 圈垦啦登限 圈星恤凿限 警柱棼会耀串 f ，蜃 醯s 锹毯赠 随榷k 怠 郴嚼k 旺世g s 臻蛉嚣忙茛嚣皤嗣翻堪趟赠 酶榷陡 氡 眯较剐氧虫跫忙晕普g*蛉赠髻 随帐k 氧 餐蛰寒霹峡 邕漤爨蜉限 遴蛰器皇毒烈址恃 穴 嚼r 龌 挺佰足塔 q 摹0 6 镒挺斌懵是撼越魈议瓣g 淑器忙球 叫装窝 裂遐蝌g 慧铎忙耀斌佰是靛 q 摹n 吼 怔救被瓤* 蛉限圈厦恤凿限 怔救* 螺社举扩登龉厘忙k 餐 、f，罾醴基锹赠* 罾舔星赠* *封似眯荣甚器 雠榷k 酶榷恃 怠 怠鄂 圈 酱渣 星当遂器蜉婚烛k 熙蛉州越嚼k r 耀遐呈f g 嘿 鞯忙惺斌懵是茛 。露鄹掣域旱窖挺媛懵是莨 忙扭* 螺被颦扩鳘蜀厘忙 r 龌毯蝴g 淑辞忙球谜赠捉 瞰幅k 怠驿 邕渣鬻蛏 删然嘛恃 骥r 拦靠是堰 剐文框最口砸救熬冁*赡龉 恤棼 垦枢圈垦恤登限 罾醯譬赠 善碘甚锹赠* 苌，赠旷 醚榷k 蚺繇 忙 榭r拦皋锹毯蛏撼惑r箍甚制枷苌堰 q 装。小 装n 昏0 0 6 q 墨装o a 叫墨装o a 雄秘蟠匣塞蛉 卿寒蛉 州越酱潼熙赆献忙葚锹s r耀挺蝠褂逝q o 煺鲣翳- + 鲴秘上 掣球 树上襄煺s州旷鳌 桐h甚1骞藿鲻霉划 枘h 冒n v j l i n n 蠼鏊s 删 村lu 媳寒雯塑蜒 n r 上臣 皿博 群蝼 鄹筮懈钕尉馥长蛉 q n 僻 憾i i 扶 仪秘掣扑书隧 扑求醇东醚幅 。簧圜l鞘 榭铎茛娶眯鬃尉议茁一铎据 尉文k簧衄翠路坦剐瓤鼎愀冥则链始剃磐酶莨帐限掩辎麟 妪鬟刊g王熏商 。塔妙露磊葚媸坚旷，粥姆熙辍，州罱抖谣螋懈献撂k鼷旧舞姬忙喇翠广唇醴骡薛靛娅卅群舞叫暖熏茸 阜椒 譬担妲卿酶谗魁娥取姑，酶谗魁裂 k 娶旧簧衄 挥薛s粼口睃旷球撼轻娘恃 k器喧簧姐 暖世g 螺薛甚粼忙睃州钆圹球限 。k铎式辎球*删繁爨殳岖艮长酶们*崩茛罩。剐文谜聪镫巅如旱鞍峰簧*习，蟾褂较集颦城。眯荣誉篮酶婆 g淑酃忙茁匠窨 qoq鬣悄挂乏 瓣担麟扯世涨睬鬏尉议器旧舞姐簟；城蜒好怠长扩赵熙嚣女竹略嘴k熙蜉嚣是岖忌繁瘿隧 。剐文蒜肇1如至1骞疆辎诮姆亲魏爿钆酶杆恃妲心镫墨魁眯器罩。s神昶舞姐是井坦剐 扭姆喜，驳厘鲁跚 班，恒枢斌娶佟忙 晾舞葚噼藿辎s鞘 斗坦世鞲晕球1烬是叹坩榷蜒矿堂锺帮 cb瞿f鼷噎舞蛆 剐文相最口州钆扩球罢箍矽卷赠枢 。米裂降是寒露嫂蟋寒留吣馋删群爨是哒忙 熟恒* 陬辑皿 翠8盆醒忙咏g长丑婀镫q枘h名挂哽嗣7工i蚕醛酸剿梏珥犍世涨器旧 碧姬震翳窖 暴斟忙魁醛暌尉文楣曩詹“钆扩球冥轻l；i卷黑忙 。1斟餐燃恹器辑惺职蛰辟较餐遂腻婆s酬翠。塔g*裁撩 煳恃卜瞪恹回 8窨燃幺忙咏。瓣商妲 卿褂坦刚缸螺帐 器旧舞妞荤鬻遐据剐文楣曩口划傲旷球忙 。*翘蝼埘k k 水鞲水* 警 解暖熏椎邂呕 掣咪较莲篮酶 妥g 鞍型忙喊 鞭愀1)骞隧，蚵 塔，噼虫爵椿。圈垦姆疑s靼 吣肄剐批粑皿器旧霉衄 酬钆旷球娶轻矽蠖赠忙 咂髻s 嚼餐擎 辎粘叮 鼷陋 蠼魁鼷粼哒删h 爨骢群- + 簧蹦上 翠林 桐工袭煺s爿旷皆 村-上睾噼饕蹩s划 燃鹫s “ 搁卜譬nvjll75 枘上o 媳鼹孵裂烬 枘上g 皿譬 群蝼 鞯羞懈祆尉议*蜒n“僻 议翠遥扑千隧 特求醇东聪 武汉科技大学 硕士学位论文第1 3 页 2 3 两级曝气生物滤池的特性 在某些小区生活污水处理中已采用曝气生物滤池作为中水系统。桂林市的明翠新都 生活小区为了节约用水，采用了b a f 工艺建立了桂林市第一个中水回用工程，处理后 的中水主要用来