曝气生物滤池BAF

1、曝气生物滤池BAF BAF曝气生物滤池 曝气生物滤池BAF 1. BAF工艺概述 2. BAF类型及工艺组合 3. BAF系统组成（构造剖析） 4. BAF运行管理 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池(biological aerated filter)简称BAF， 是八十年代末九十年代初在普通生物滤池的基础上， 并借鉴给水滤池工艺而开发的污水生物处理新工艺。 曝气生物滤池内装填有高比表面积的颗粒填料， 以提供微生物膜生长的载体，污水由上向下或者由下 往上流过滤料层，滤料层下部设有鼓风曝气，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 的生物膜发生生化反应得以降解，填料同时起到物理 过

2、滤阻截作用。 1.概 述 曝气生物滤池BAF 自从法国OTV公司在20世纪80年代末期开发出首座 曝气生物滤池(简称BAF)至今的数十年时间里，在科研人 员和工程技术人员的共同努力下，BAF技术取得了长足的 发展，工艺趋于更加成熟，功能更加完善。 该技术不仅可用于污水处理厂的三级精处理和水体 富营养化处理，而且广泛地适用于城市污水、小区生活 污水、以及各类的工业废水处理。随着研究的深入，曝 气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，具 有去除SS、COD、BOD5、硝化、脱氮除磷的作用。 其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节 省了后续二次沉淀池，在保证处理效果的前提下使处理 工艺

3、简化。此外，曝气生物滤池工艺有机物容积负荷高、 水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、能耗 及运行成本低，同时该工艺出水水质高。 曝气生物滤池BAF 2. BAFBAF类型及工艺组合类型及工艺组合 曝气生物滤池的基本类型 BIOCARBONEBIOCARBONE BIOCARBONE结构简图如图所示， 其滤料为密度比水大的球形陶粒，结构 类似于普通快滤池，经预处理的污水从 滤池顶部流入，向下流出滤池，在滤池 中下部进行曝气，气水处于逆流，在反 应器中，有机物被微生物氧化分解， NH3N被氧化成NO3N，另外由于 在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境，在 硝化的同时能实现部分反硝化。 曝气生物滤

4、池BAF 在无脱氮要求的情况下，滤池底部的水可直接排出系统， 一部分留作反冲洗之用。如果有脱氮要求，出水需进入下一级 后置反硝化柱，同时需外加碳源。一般情况下在单个 BIOCARBONE滤池中不能同时取得理想的硝化/反硝化效果。 随着过滤的进行，滤料表面新产生的生物量越来越多，截留 的SS不断增加，在开始阶段水头损失增加缓慢，当固体物质积累 达到一定程度，在滤层上部形成表面堵塞层，阻止气泡的释放， 从而导致水头损失迅速上升，很快达到极限水头损失，此时应 立即进行反冲洗再生，以去除滤床内过量的生物膜及SS，恢复处 理能力。 反冲洗采用气水联合反冲洗。反冲洗水为经处理后的达标水， 反冲水从滤池底部

5、进入上部流出，反冲空气来自底部单独的反 冲洗进气管，反冲洗时关闭底部进水和工艺空气，水气交替单 独反冲，最后用水漂洗。滤层有轻微的膨胀，在气水对填料的 流体冲刷和填料间相互摩擦下，老化的生物膜以及被截留的SS与 填料分离，在漂洗阶段被冲出滤池，反冲洗污泥则返回预处理 部分。 曝气生物滤池BAF BIOSTYR工艺是法国OTV公司对其原有BIOCARBONE 的一个改进，其滤料为相对密度小于1的球形有机颗粒，漂 浮在水中。经预处理的污水与经硝化的滤池出水按一定回流 比混合后进入滤池底部。在滤池中间进行曝气，根据反硝化 程度的不同将滤池分为不同体积的好氧和缺氧部分。 在缺氧区，一方面反硝化菌利用进

6、水中的有机物作为碳 源，将滤池中的NO3N转化为N2，实现反硝化。另一方面， 填料上的微生物利用进水中的溶解氧和反硝化产生的氧降解 BOD，同时，一部分SS被截留在滤床内，这样便减轻了好 氧段的固体负荷。经过缺氧段处理的污水然后进入好氧段， 在好氧段微生物利用气泡中转移到水中的溶解氧进一步降解 BOD，硝化菌将NH3N氧化为NO3N，滤床继续截留在 缺氧段没有去除的SS。流出滤池的水经上部滤头排出，滤池 出水分为：排出处理系统；按回流比与原水混合进行反 硝化；用作反冲洗。 BIOSTYRBIOSTYR 曝气生物滤池BAF 如果在BIOSTYR中，只需进行单独硝 化或反硝化，只需将曝气管的位置设

7、置在 滤池底部即可。 BIOSTYR中随着过滤的进行，其水头 损失增长与BIOCARBONE有所不同，其 水头损失增长与运行时间成正相关。当水 头损失达到极限水头损失时，应及时进入 反冲洗以恢复滤池处理能力，BIOSTYR中 没有形成表面堵塞层，使得BIOSTYR工艺 比BIOCARBONE工艺运行时间相对要长。 其反冲水为贮存在滤池底部的达标排 放水，自上而下进行反冲。其反冲过程基 本类似于BIOCARBONE工艺。 相比而言BIOSTYR工艺有如下优点： 重力流反冲洗无需反冲泵，节省了动力； 滤头布置在滤池顶部，预处理水接触不 易堵塞，便于更换；硝化/反硝化可在 同一池内完成。 曝气生物滤

8、池BAF BIOFORBIOFOR BIOFOR工艺是由Degremont公司开发的，其底部为气 水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤料。 BIOFOR和BIOSTYR不同的是采用密度大于水的滤料， 自然堆积，其余的结构、运行方式、功能等方面与 BIOSTYR大同小异。 曝气生物滤池BAF 以上为曝气生物滤池主要的三种形式， 在世界范围内都有应用，其中 BIOCARBONE为早期形式，目前大多采 用BIOSTYR和BIOFOR工艺。 我们公司所采用的BAF工艺亦是属于 BIOFOR工艺范畴。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池的功能分类 曝气生物滤池根据其在污水处理过程中去除 污染物或营养

9、物质的不同，可分为除碳型（DC曝 气生物滤池）、硝化型（N曝气生物滤池）、硝 化/反硝化型、反硝化型以及除磷滤池等。 曝气生物滤池功能的调整是通过对曝气管道 位置的设置，即好氧区及厌氧区的分配，来控制 硝化反应和反硝化反应的程度（也可以单独进行 硝化反应或反硝化反应），从而实现其相应的功 能。 此外，亦也经由进水水质调控得以实现的。 （如出水回流、进水投加除磷混凝剂等） 曝气生物滤池BAF 除碳型 （DC曝气生物滤池） 主要用于处理可生化性较好的工业废水以及对氨 氮等营养物质没有特殊要求的生活污水，其主要去 除对象为污(废)水中的碳化有机物和截留污水中的悬 浮物，也即去除BOD、COD、SS。

10、纯以去除污(废) 水中碳化有机物为主的曝气生物滤池称为DC曝气生 物滤池。 由于DC曝气生物滤池属于生物膜法处理工艺， 所以当进水有机物浓度较高，同时有机负荷较大时， 其生物反应的速度很快，微生物的增殖也很快，同 时老化脱落的微生物膜也较多，使滤池的反冲洗周 期缩短。所以对于采用DC曝气生物滤池处理污(废) 水时，建议进水CODcr1500mg/L，。 曝气生物滤池BAF 硝化型（N曝气生物滤池） 硝化型曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进 行硝化，故称为N曝气生物滤池，适用于仅需要 进行硝化反应的场合(即排放标准只对氨氮有做 要求而对总氮则无规定) 。 在该段滤池中，供气较为充足整个滤床处于 好

11、氧状态，由于进水中的有机物浓度较低，异养 微生物较少，优势生长的微生物为自养性硝化菌， 将污水中的氨氮氧化成硝酸氮或亚硝酸氮。 同样在该段滤池中，由于微生物的不断增殖， 老化脱落的微生物膜也较多，所以间隔一定时间 也需对该滤池进行反冲洗。 曝气生物滤池BAF 反硝化型（DN曝气生物滤池） 反硝化型（DN）曝气生物滤池，不设曝 气管道，只设有反冲洗布气管道。 反硝化型（DN）曝气生物滤池整个滤床 均处于厌氧状态，在厌氧条件下，NO3-N 和 NO2-N 在硝化菌的作用下被还原为气态N2， 从而实现脱氮作用； 反硝化型（DN）曝气生物滤池适用对出 水总N有要求的场合； 曝气生物滤池BAF 硝化/反

12、硝化型 具有硝化和反硝化功能的BAF生物滤池，其曝 气管位于滤床中的经过计算的位置，将滤床分隔为 下部厌氧区和上部好氧区，它可以去除所有可降解 的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，悬浮物(SS)， 氨氮和硝酸盐(即总氮)。 污水首先进入滤床下部的厌氧区，在此进行反 硝化反应。即在厌氧条件下，NO3-N 和NO2-N 在 硝化菌的作用下被还原为气态N2；然后进入上部的 好氧区，在此将含碳污染物分解，将氨氮转化为硝 态氮。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池处理工艺流程 在采用曝气生物滤池处理工艺时，根 据其处理对象的不同和要求的排放水质 指标的不同，可将BAF工艺分为以下几 类：除C工艺、除C

13、/硝化工艺、除C/硝 化/反硝化工艺、除C/除P/硝化/工艺、 除C/除P/脱N工艺，现分述如下。 曝气生物滤池BAF 除C工艺 除C型BAF工艺主要是用于去除水体中有机污染 物（COD）。 为了使滤池能以较长的周期运行，减少反冲洗 次数，降低能耗，运用BAF处理生活污水和工业废 水时一般需对原水进行预处理。否则原水中的大量 杂质和SS都将进入曝气生物滤池，这将会堵塞曝气、 布水系统，给系统的运行带来不良后果。 预处理段一般用沉淀或水解酸化，对工业废水 还需在BAF滤池前加设调节池。如果用BAF处理饮 用水的微污染，由于饮用水源中固体杂质比生活、 工业污废水少得多，故可不另外考虑预处理可直接

14、将水进入BAF滤池。 曝气生物滤池BAF 除C型曝气生物滤池法示意图： 曝气生物滤池BAF 除C/硝化工艺 上图a为BAF最早的工艺雏形，原水经过预沉，在 预沉池中投加絮凝剂，随后经过BAF滤池进一步去除 COD、BOD并同时发生硝化反应将NH3N硝化为 NO3N。在该工艺中由于生物膜厌氧内环境的存在 对TN有一定的去除率，但TN不是控制指标，适用于 对NH3N排放有要求的工艺。 图a的工艺本质上和图b的工艺没有较大区别，图b 的工艺更适合于固体杂质多、产泥量大的原水，经过 水解可减少初级处理的产泥量，减少清泥费用。 曝气生物滤池BAF 除C/硝化/反硝化工艺 如图C流程可以达到脱N的目的。原

15、水经过水解预处理去除SS等固 体杂质，进入BAF滤池，在BAF滤池中去除有机污染物，同时将NH3 N氧化为NO3N，BAF滤池出水的一部分回流进入水解池，利用进水 中的C源，实现反硝化。回流比R一般为100300%，该工艺是基于 A/O思想开发。 图d的工艺将硝化和反硝化分别在两个滤池中进行，该工艺操作方 便，运行可靠。根据原水水质情况选择预沉或水解预处理，出水进入一 级BAF滤池，在滤池中实现有机物的去除，同时发生硝化反应。一级 BAF滤池的出水进入二级BAF滤池前必须外加碳源(甲醇、乙醇等有机 物)，因为经过一级BAF滤池后的污水中的有机物一般不能满足二级BAF 进行反硝化所需的碳源。外加

16、碳源的量必须严格控制，如果外加碳源量 过少，反硝化不彻底，TN排放不能达标，如果外加碳源过多，出水 COD又可能超标，因此建议适当多加碳源，但必须在出水中将DO维持 在24mg/L，以防出水COD超标。 曝气生物滤池BAF 除C/除P/硝化/工艺 从目前的BAF运行工艺看，完全用生物除磷 是很难达到排放标准的；用生物除磷就失去了生 物滤池高负荷的特点，造成投资过大，因此最好 用加FeC13药剂的方法除磷，而生物滤池由于耐 水力冲击负荷，可使处理后的水超量回流，并在 运行中投加化学药剂，将化学处理和生物处理同 时应用于系统中，达到脱N除P目的，使化学药 剂相对用量减少，从而降低运行费用。 BAF

17、除磷主要有两种前置除磷和后置除磷。 如果进水固体杂质较少，可选用前置除磷工艺； 如果进水固体杂质较多则最好选择后置除磷，除 磷剂一般用FeCl3较为经济。 曝气生物滤池BAF 如上图所示，除C/除P/硝化/工艺与除C/ 硝化工艺的不同在于在混沉池中加入了化学除 磷剂，可同时去除进水中的SS等杂质，只要投 入除磷剂的量适当便可使出水P达标排放。 但在该工艺中预处理除磷必须保证BAF生 物滤池的需磷量（BOD5:N:P=100:5:1） 曝气生物滤池BAF 除C/除P/脱N工艺 图e工艺适用于杂质SS浓度很高的原水进行除P脱N， 如果选择R2回流方式，对BAF滤池的形式没有特别要求， 如果选择R1

18、方式进行回流，BAF滤池只能为BIOFOR或 BIOSTYR滤池，将硝化/反硝化集中在滤池中进行。 两种回流方式都为前置脱N，利用进水中的有机物作 为反硝化碳源，既减轻了BAF滤池好氧段的负荷，又节省 了运行费用。BAF滤池出水进入混沉池在混沉池中实现后 置除P，可保证BAF滤池中有充足的P营养源。 曝气生物滤池BAF 在图f的工艺中，原水进入混沉池，在混沉池中投 加适量的除磷剂，混沉出水与部分回流水混合进入反 硝化滤池，利用原水中有机物作为反硝化碳源。反硝 化滤池出水进入硝化滤池，将NH3N转化为NO3N， 出水部分回流。 该工艺流程中将硝化/反硝化分别在两个不同的滤 池中进行，仍具有单池前

19、置脱N的许多优点，同时操 作比单池前置脱N稳定可靠，但是该工艺投资及占地 面积相对较大。该工艺进水杂质、SS浓度不宜过大， 否则混沉池的排泥将成为问题。同时要保证BAF池生 化反应所需的P营养源。 曝气生物滤池BAF 在图g的工艺中，原水进入物化沉淀池，在沉淀池中投加化 学除磷剂，实现除P及大部分固体杂质的去除，沉淀池出水进入 BAF除C池，在BAF除C池中去除原水中有机污染物，同时截留在 沉淀池中没有去除的SS，BAF除C池出水进入BAF N池进行硝化反 应将NH3N转化为NO3N，经硝化的污水进入BAF DN进行反 硝化，在反硝化滤池的进口处外加碳源，供反硝化之用。 该工艺将除C、硝化、反

20、硝化分别在三个滤池中进行，由于 各滤池相对独立，各自的处理目的明确，因此运行稳定性和处理 效果都很好。虽然池数较多，但可以将大部分的池容埋于地面以 下，只要设计合理仍可做到节约用地。该工艺适用于大水量、运 行稳定要求高的生活污水处理。 曝气生物滤池BAF 系统组成（构造剖析） 根据污水在滤池运行中过滤方向的不 同，曝气生物滤池可分为上向流和下向流滤 池，除污水在滤池中的流向不同外，上向流 和下向流滤池的池型结构基本相同。 早期曝气生物滤池的应用形式大多都是 下向流态，但随着上向流态曝气生物滤池比 下向流滤池的众多优点被人们所认同，所以 近年来国内外实际工程中绝大多数采用上向 流曝气生物滤池结构

21、。以下以上向流曝气生 物滤池（UBAF）为例对其结构加以说明。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池BAF 滤池池体 滤料层 承托层 布水系统 布气系统 反冲洗系统 出水系统 曝气生物滤池BAF 滤池池体 滤池池体的作用是容纳被处理水量和围挡 滤料，并承托滤料和曝气装置的重量。生物滤 池的形状有圆形、正方形和矩形三种，结构形 式有钢制设备和钢筋混凝土结构等。 一般当处理水量较少、池体容积较小并为 单座池时，采用圆形钢结构为多；当处理水量 和池容较大，选用的池体数量较多并考虑池体 共壁时，采用矩形和方形钢筋混凝土结构较经 济。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池BAF 滤料 作为生物膜载体滤料的选择是

22、曝气生物滤池技术成 功与否的关键之一，它决定了反应器能否高效运行，在选 择滤料时应掌握以下原则： 硬度 较好的硬度能使滤料即使在过滤过程中使用多年仍 能保持其原有的大小和形状； 可磨损性 滤料必须具有较高的耐腐蚀性，这样能减小滤 料在反冲洗过程中的磨损； 多孔性 滤料表面的多孔性为菌胶团提供最佳的生长条件； 可粒化性 其粒化性能可按具体工艺要求为固体物质的停 留以及有机物氧化提供最佳条件； 高度 在工程中可通过滤料高度来优化配合供氧和能量消 耗的净化能力。 目前应用较多的填料主要是轻质圆形陶粒如粘土陶粒 和页岩陶粒，从使用结果看比较令人满意。 曝气生物滤池BAF 轻质圆形陶粒采用天然陶土、粘土

23、、粉煤灰等为原料，加入适量的辅 料，经球磨、成形、烧成、筛分等工序加工而成，主要有以下特点： 强度大、孔隙率大、比表面积大、化学和物理稳定性好。与常规的 玻璃钢、聚氯乙烯、聚丙烯、维尼纶等规则滤料相比，具有生物附着性强、 挂膜性能良好、水流流态好、反冲洗容易进行、截污能力强等优点。 形状规则，粒径可大可小，密度适宜，克服了不规则滤料水流阻力 大、易结球并引起滤池堵塞，反冲洗强度大，易冲刷破碎的缺点。 在制作过程中通过控制适当的配料和烧成工艺，可改变陶粒的密度， 且使其表面粗糙、多微孔、不结釉。 以轻质圆形陶粒做接触填料，采用淹没式曝气生物滤池处理污水， 可以充分利用滤料的比表面，起到深度处理作

24、用。 采用轻质圆形陶粒作为曝气生物滤池滤料的实际工程应用在我国已有 多个，从运行的实际效果来看，都能满足设计要求。 曝气生物滤池BAF 承托层 承托层主要是为了支撑滤料，防止滤料流失和堵塞 滤头，同时还可以保持反冲洗稳定进行。 承托层粒径比所选滤头孔径要大4倍以上，并根据滤 料直径的不同来选取承托层的颗粒大小和高度，滤料直 接填装在承托层上，承托层下面是滤头和承托板。 承托层的填装必须有一定的级配，一般从上到下粒 径逐渐增大，高度为。承托层常用材质为卵石或磁铁 矿，为保证承托层的稳定，并对配水的均匀性起充分作 用，要求材质具有良好的机械强度和化学稳定性，形状 应尽量接近圆形，工程中一般选用鹅卵

25、石作为承托层。 曝气生物滤池BAF 布水系统 曝气生物滤池的布水系统主要包括滤池最下部的配水室和滤板 上的配水滤头。对于上向流滤池，配水室的作用是使某一短时段内 进入滤池的污水能在配水室内混合均匀，并通过配水滤头均匀流过 滤料层，并且该布水系统除作为滤池正常运行时布水用外，也作为 定期对滤池进行反冲洗时布水用。而对于下向流滤池，该布水系统 主要用作滤池的反冲洗布水和收集净化水用。 配水室的功能是在滤池正常运行时和滤池反冲洗时使水在整个 滤池截面上均匀分布，它由位于滤池下部的缓冲配水区和承托滤板 组成。要使曝气生物滤池发挥其最佳的处理能力，必须使进入滤池 的污水能够均匀流过滤料层，尽量使滤料层的

26、每一部分都能最大限 度地参与生物反应，所以设置缓冲配水区就很有必要，进入滤池的 污水首先必须先进入缓冲配水区，在此先进行一定程度的混合后， 依靠承托滤板的阻力作用使污水在滤板下均匀、均质分布，并通过 滤板上的滤头而均匀流入滤料层。在气、水联合反冲洗时，缓冲配 水区还起到均匀配气作用，气垫层也在滤板下的区域中形成。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池BAF 除上述采用滤板和配水滤头的配水方式以外，也有小 型的曝气生物滤池采用栅型承托板和穿孔布水管(管式大阻 力配水方式)的配水形式。曝气生物滤池一般采用管式大阻 力配水方式，其形式如下图所示，由一根干管及若干支管 组成，污水或反冲

27、洗水由干管均匀分布进入各支管。支管 上有间距不等的布水孔，孔径及孔间距可由公式计算得出， 支管开孔向下，污水或反冲洗水靠配水系统均匀分配并经 承托层的卵石进一步切割而均匀分散。 曝气生物滤池BAF 布气系统 曝气生物滤池的布气系统包括正常运行时供氧所需 的曝气系统和进行气水联合反冲洗时的供气系统两大 部分。 曝气系统的设计必须根据工艺计算所需供气量来进 行。保持曝气生物滤池中足够的溶解氧是维持曝气生物 滤池内生物膜高活性、对有机物和氨氮高去除率的必备 条件，因此选择合适的充氧方式对曝气生物滤池的稳定 运行十分重要。 曝气生物滤池一般采用鼓风曝气形式，空气扩散系 统一般有穿孔管空气扩散系统和专用

28、空气扩散器两种， 而最有效的还是采用专用空气扩散器的空气扩散系统， 如德国PHILLIP MOLLER公司的OXAZUR空气扩散器、中 治集团马鞍山钢铁设计研究总院环境工程公司开发的EPT 单孔膜滤池专用曝气器。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池最简单的曝气装置是采用穿孔管。 穿孔管属大、中气泡型，氧利用率较低，仅为 3%4%，其优点是不易堵塞，造价低。 在实际应用中有充氧曝气与反冲洗曝气共用 同一套布气管的形式，但由于充氧曝气需气量比 反冲洗时需气量小，因此配气不易均匀。共用同 一套布气管虽然能减少投资，但运行时不能同时 满足两者的需要，影响曝气生物滤池的稳定运行。 在实践中发现共用一套布气

29、系统的方式利少 弊多，最好将两者分开，单独设立一套曝气管， 以保持正常运行，同时另设一套反冲洗布气管，以 满足反冲洗布气的要求。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池BAF 目前，曝气生物滤池较常用滤池专用曝气 器作为滤池的空气扩散装置，如中冶集团马鞍 山钢铁设计研究总院环境工程公司开发的单孔 膜滤池专用曝气器。 单孔膜滤池专用曝气器按一定的间隔安 装在空气管道上，空气管道又被固定在承托板 上，曝气器一般都设计安装在滤料承托层里， 距承托板约，使空气通过曝气器并流过滤料层 时可达到30%以上的氧利用率。这种曝气器的 另一个特点是不容易堵塞，即使堵塞也可以用 水进行冲洗。 曝气生物滤池BAF 曝气生

30、物滤池BAF 曝气生物滤池BAF 反冲洗系统 曝气生物滤池反冲洗系统由反冲洗供水系统 与反冲洗供气系统组成。BAF反冲洗方式与给水 处理中的V形滤池类似，采用气水联合反冲洗， 其目的是去除生物滤池运行过程中截留的各种颗 粒及胶体污染物以及老化脱落的微生物膜。 曝气生物滤池气水联合反冲洗系统的配水 配气是通过滤板及固定其上的长柄滤头实现。 长柄滤头工作机理： 曝气生物滤池BAF 长柄滤头主要起到均匀布水 配气的作用。 正常过滤时，污水由滤头下 部进水小孔进入，经滤水帽条槽 分配进入滤池，由于条槽的缝隙 较小可以阻截滤料泄漏； 气水联合反冲洗时，反冲洗 进气于滤板下沿形成气垫层，随 后空气便从长柄

31、滤头上端的进气 孔进入，反冲洗进水则由长柄滤 头的下端进水孔进入，由于反冲 洗进气是从气垫层同时进各长柄 滤头进气孔，进水亦是从配水室 冲洗水层同时进各长柄滤头进水 孔，如此一来便可达到均匀配水 配气的目的。 曝气生物滤池BAF 出水收集系统 曝气生物滤池出水系统有采用周边出水和采用单侧 堰出水等。在大、中型水处理工程中，为了工艺布置方 便，一般采用单侧堰出水较多，并将出水堰口处设计为 600斜坡，以降低出水口处的水流流速；在出水堰口处设 置栅形稳流板，以将反冲洗时有可能被带至出水口处的 陶粒与稳流板碰撞，导致流速降低而在该处沉降，并沿 斜坡下滑回滤池中。 曝气生物滤池BAF 的运行管理 4.

32、2 N滤池的运行管理 4.3DN滤池的运行管理 4.4DNP滤池的运行管理 操作规程及反冲洗控制 4.6BAF日常运行管理及异常情况处理 曝气生物滤池BAF 滤池的运行管理 DC曝气生物滤池的运行管理较活性污泥法 系统简单，关键的是要尽量保持微生物生长的 良好环境。 包括控制进入生物膜生化系统的水量、水 质。如温度（10350C）、PH（）、有机负 荷、以及有毒有害物质等；此外，还应控制好 生物膜生化系统内适宜的微生物营养比 （BOD5:N:P=100:5:1）以及出水溶解氧水平 （24mg/L）等。 曝气生物滤池BAF 4.2 N滤池的运行管理 N曝气生物滤池主要用来对DC曝气生物滤池 出水

33、中的氨氮进行硝化。硝化作用是指NH3被氧 化成NO2，然后再进一步氧化成NO3的过程。 在N曝气生物滤池中，起到硝化作用的细菌 都以膜的形式附着生长在滤料的比表面上，由于 滤池中滤料的比表面积很大，附着的微生物量也 很大，所以硝化效率很高。 由于N曝气生物滤池进水中的BOD浓度已很 低，而氨氮浓度很高，所以该滤池中的主生物反 应过程主要为氨氮硝化，有机物的降解反应很弱， 所以滤料上生长的优势菌为硝化菌。 曝气生物滤池BAF 反应器进水底物浓度反应器进水底物浓度(NH(NH3 3N)N)的要求的要求 硝化反应器的进水底物浓度对生物膜代谢 作用有较大程度的影响，同DC滤池一样存在某 一临界进水浓度

34、，它反应了该反应器实际承受 的最大进水底物浓度。根据Namkung等人对好 氧生物膜反应器底物去除动力学模型的研究， 得出反应器最大进水NH3N浓度为。 在一定范围内，硝化菌实际生长速率随进 水底物浓度的增加而增大。 N曝气生物滤池运行管理应注意以下几点： 曝气生物滤池BAF 硝化滤池中的生物膜应以自养性的硝化细菌为主。由于硝化 菌的世代周期较异养菌长得多，生长繁殖速度缓慢，产率较低， 若进水中有机污染物(COD)大大超过氮时，异养菌大量繁殖，并 在与硝化竞争中占优势，逐渐成为优势菌种，从而降低反应器的 硝化效率。 当硝化滤池中COD浓度越低时，反应器硝化效率越高，当硝 化滤池中COD浓度超过

35、60 mg/L时，硝化作用开始受到抑制。 对于除碳和硝化分开的曝气生物滤池系统，对第一级除碳滤 池，应控制反应器出水的COD浓度小于60 mg/L。对于去碳和硝 化作用在同一个滤池内进行的曝气生物滤池反应器，NH3N的 去除效果在一定程度上取决于有机负荷，当有机负荷(BOD)稍高 于3.0 kg/( m3d)时，NH3N去除受到抑制；当有机负荷高于 4.0kg/( m3d)时，NH3N的去除受到明显抑制，因此用曝气 生物滤池降低NH3N时，必须降低有机负荷，最好使有机负荷 控制在2.0 kg BOD5/( m3滤料d)以下。 硝化反应器对进水有机污染物硝化反应器对进水有机污染物(COD)(CO

36、D)浓度要求浓度要求 曝气生物滤池BAF 硝化菌生长速率硝化菌生长速率 硝化菌的生长速率与底物(NH3N)浓度、DO浓度、温度 以及系统的pH值有关，故而为保证硝化反应的高效进行必须控 制好上述因子。 a. a.硝化菌的生长速率随着NH3N、DO浓度增高而增大， 但溶解氧对生长速率的影响较NH3N对生长速率的影响大得 多，DO对硝化作用的影响与生物膜厚度、氧的渗透率、氧的 利用率密切相关，对于曝气生物滤池反应器，溶解氧浓度通常 控制在23mg/L，当溶解氧浓度大于3mg/L时，溶解氧浓度对 硝化作用的影响可不予考虑。 b.b.温度对硝化细菌的生长速率影响很大。当然，温度对曝 气生物滤池反应器影

37、响是多方面的，温度改变，微生物活性将 随之改变。任何一种微生物都有一个最适的生长温度，另外还 有最低生长温度和最高生长温度。硝化细菌合适的生长温度在 2530之间，温度高于30 硝化细菌生长缓慢，10以下 硝化细菌生长及硝化作用显著减慢。当反应器中温度降低时， 可以通过减小水力负荷，延长反应器水力停留时间来加以解决。 曝气生物滤池BAF c. 酸碱度是影响硝化作用的又一重要因素 在pH值中性或微碱性条件下，硝化过程迅速，若pH值 进一步上升(大于时)，虽然NH4+转化为NO3和NO2的过 程仍然非常迅速，但是从NH4+的电离平衡关系可知，NH3 的浓度会迅速增加。由于硝化细菌对NH3极敏感，结

38、果会 影响到硝化作用速率。在酸性条件下，当pH值小于时硝化 作用速度减慢，pH值小于硝化作用速度显著减慢，pH值小 于时硝化反应速率接近于零。 所以，在生物硝化反应器中，应尽量控制混合液的pH 值大于。由硝化方程式可知，随着NH3N被转化成NO3 N，会产生部分矿化酸度H+，这部分酸度将消耗部分碱 度，每克NH3N转化成NO3N约消耗碱度(以CaCO3 计)。因而当污水中的碱度不足而TKN负荷又较高时，便会 耗尽污水中的碱度，使混合液中的pH值降低至以下，使硝 化速率降低或受到抑制。 曝气生物滤池BAF 滤池的运行管理 反硝化反应就是在厌氧条件下，一部分反硝化菌以 NO3或NO2作氧源，对有机

39、物进行反应，在这个过程 中将物质中所含的氮素转化为N2O或N2从污水中去除。 在反硝化过程中必须要有脱氮菌，所谓脱氮菌就是 那些具有把NO3或NO2还原成N2O或N2能力的细菌。 脱氮菌一般属异养型兼性厌氧细菌，在有氧存在的 条件下，利用氧呼吸；而在厌氧条件下同时有硝酸或亚 硝酸离子存在的条件下，则利用这些离子中的氧来进行 呼吸，因此脱氮反应或反硝化反应也可称为硝酸呼吸。 生物反硝化反应所需要的条件是反应器中存在反硝 化菌、硝酸盐、可降解的有机物质及无溶解氧。影响反 硝化的环境因素主要是碳源、溶解氧、温度和pH值，故 而为保证反硝化反应的顺利进行必须控制上述这些因素。 曝气生物滤池BAF 碳源

40、碳源 反硝化细菌所能利用的碳源是多种多样的，但从废水生物 处理生物脱氮角度分为三类，废水中所含的有机碳源、外加碳 源、内碳源。 废水中各种有机基质都可以作为反硝化过程中的电子供体， 当废水中有足够的有机物质，就不必另外投加碳源，这是最为 经济的方法。一般认为，当废水中所含有的碳氮比大于3：1时 无须外加碳源，即可达到脱氮的目的。当废水中碳氮比过低， 即BOD5/TN小于3：1时，需要另外投加碳源才能达到理想的脱 氮效果。外加碳源工程中一般采用甲醇，与利用废水中有机基 质作为反硝化碳源相比，会增加废水处理的运行成本，同时系 统的泥量会有所增大。 内碳源主要是指微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳，

41、 作为反硝化的碳源，其特点是使微生物处于生长阶段的衰亡期， 优点是不增加废水处理成本，污泥产率降低，但以该碳源为基 质，反硝化速率极低，要求反应器的体积相对庞大得多。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池反硝化系统通常有前置反硝化和后置反 硝化两种。 前置反硝化的前提是满足系统反硝化的碳源要求，废 水首先经过DN滤池或滤池的DN段，然后经过好氧滤池或 滤池的好氧段(N滤池)，好氧滤池出水回流至反硝化滤池。 后置反硝化指的是废水首先经过硝化滤池或滤池的好 氧段，出水进入DN滤池或滤池的DN段。硝化滤池必须保 证系统所要求的硝化率，其出水有机物浓度较低，BOD5 大多20mg/I，可溶性易于生物降解的

42、有机质的量更少， 为此，必须投加外碳源以满足反硝化对有机质的要求。 以上两种反硝化系统，各有利弊。实际工程中应根据 处理后水的尾水排放要求、进水的水质资料等有关因素， 通过技术经济比较后确定。 曝气生物滤池BAF 溶解氧溶解氧 氧的存在会抑制硝酸盐的还原，其原因主要为：一 方面阻抑硝酸盐还原酶的形成，另一方面氧可作为电子 受体，从而竞争性地阻碍了硝酸盐的还原。 所以对于生物反硝化系统都必须设置一个不充氧的 缺氧池或缺氧区段，以便使硝酸盐通过反硝化途径转化 成气态氮。一般而言，应控制其DO浓度。 温度温度 反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那样敏感， 但反硝化效果也会随温度变化而变化。温度越高，

43、反硝 化速率也越高，在3035时，反硝化速率增至最大。 当低于15时，反硝化速率将明显降低，至5时，反硝 化作用将趋于停止。 因此，在冬季要保证脱氮效果，就必须提高生物膜 量，适当减少滤池反冲洗次数及降低负荷(水力负荷)等 措施来补救。 曝气生物滤池BAF pHpH值和碱度值和碱度 反硝化细菌对pH值变化不如硝化细菌敏感，在pH 值为69的范围内，均能进行正常的生理代谢，但生物 反硝化的最佳pH值范围为。当pH值时，反硝化的最 终产物为N2，而当pH值时，反硝化的最终产物为 N2O。 由于反硝化细菌对pH值范围要求较宽，因而在生物脱 氮工艺中，pH值控制的关键在于生物硝化，只要pH值 变化不影

44、响硝化的顺利进行，则肯定不会影响反硝化； 反之，当pH值变化对硝化产生较大影响，使之不能顺利 进行时，不管pH值对反硝化是否影响，脱氮效果都不会 理想。 在生物反硝化过程中将每克NO3N转化成N2，约可 产生碱度，这样可补偿生物硝化所消耗的碱度的一半左 右。由此，很多本应外加碱源才能顺利进行硝化的污水， 可以不再需要加碱。 曝气生物滤池BAF P滤池的运行管理 采用曝气生物滤池工艺进行污水处理时，磷的去除主要集中 在DNP曝气生物滤池中进行，若处理工艺不需要进行反硝化， 磷的去除也可在N曝气生物滤池中进行。 化学除磷药剂投加点化学除磷药剂投加点 曝气生物滤池工艺化学除磷药剂投加点有两种选择。一

45、是采 用高效沉淀池预处理工艺，其化学除磷为前置沉淀法，即在沉淀 池入口处投加化学药剂，经混合、絮凝、沉淀作用，磷的积聚体 被分离到沉淀池的污泥中，达到污水除磷目的；另外一种是同步 沉淀与絮凝过滤，即在曝气生物滤池中投加化学药剂，在滤床填 料的作用下诱发了絮凝，沉淀物截留于滤床上，通过周期性的反 冲洗，将磷排除系统外，达到污水除磷目的。 以上两种投加方式均可行，第一种方式简单易控制，但药剂 耗量相对较大，剩余污泥量增加较多(一般增加40%75%)；第 二种方式药剂耗量相对较小，剩余污泥量增加较小(一般增加 15%50%)，但是被截留在曝气生物滤池反应器内，会缩短曝 气生物滤池的运行周期。 曝气生

46、物滤池BAF 化学除磷药剂的选择化学除磷药剂的选择 曝气生物滤池中的化学除磷主要是在污水中投加金属盐， 通过金属离子与污水中的磷酸根反应生成金属磷酸盐沉淀物， 沉淀物在滤料层中被截留，并在反冲洗过程中被带出池外而进 入污泥处理系统中被去除。 化学处理效果稳定可靠，钙、铝、铁盐是化学除磷使用的 三种主要金属盐，但钙盐由于处理后污泥量大，搬运困难而较 少采用，而且由于其pH值高达11，不适合优先使用，或者在生 物处理时不能使用。铝盐是非常有效的沉淀剂，但价格也最贵， 此外，还可能造成老年痴呆而受到公众反对。虽说铁盐不是最 有效的沉淀剂，但因其价格相当低廉而日益受到人们的关注。 铁盐有二价铁和三价铁

47、两种形式，后者用得更多一些。使 用二价铁的成本效益已越来越多地引起人们的注意。当二价铁 作为沉淀剂使用时，根据环境条件而具有以下两种特点，首先， 二价铁有可能氧化成三价铁，与磷形成坚硬的复合体，特别是 工业废水中出现凝结磷；其次，当缺氧时，二价铁不会被氧化， 只会产生众所周知的细小的沉淀物。 曝气生物滤池BAF 在曝气生物滤池中，在高浓度氧环境下，二价铁迅速变为三 价铁，且磷的去除率明显上升。在全流程的曝气生物滤池工艺中， 化学除磷一般设计在最后一级的DNP生物滤池中。由于该滤池 一般在硝化滤池后面，为了保证硝化过程进行得彻底，一般在该 级滤池中要强力曝气，使得滤池出水中的溶解氧高达24mg/

48、L， 如此高的溶解氧量必然对后续的反硝化滤池很不利，因为反硝化 作用是要在严格缺氧的环境下才能完成，所以在污水进人DNP 生物滤池前必须使水中的溶解氧降至0.5 mg/L以下。 同 一般情况下，在DNP生物滤池中要使水中的溶解氧降低， 只有通过过量消耗反硝化所需的碳源才能完成，在进行这一过程 时还要占用DNP生物滤池的一部分滤料体积，从而减少了反硝 化所需要的滤料体积。而在配合除磷的前提下，通过在DNP生 物滤池前投加亚铁盐，使水中的溶解氧快速将二价铁氧化成三价 铁，从而一方面迅速降低水中的溶解氧浓度，另一方面也可减少 碳源的用量，一举两得。根据试验，要满足最终出水TP0.5 mg/L的排放要

49、求，若采用FeSO4作为除磷药剂，则需保证P：才能 达到要求。 曝气生物滤池BAF 操作规程及反冲洗 的操作规程 4.5.3曝气生物滤池的反冲洗控制 曝气生物滤池BAF 的操作规程 1. 根据实际运行中的具体情况调整对曝气生物滤池供气量，即通过控 制风机的调节阀门，调整进气量。 2.曝气生物滤池应通过调整水力负荷、反冲洗周期及滤池内生物膜量 进行工艺控制。 3.曝气生物滤池池内处理水中的溶解氧宜为46mg/L，出口处的溶解 氧宜为2mg/L。 4.应经常观察滤池上清液的透明度、滤料表面生物膜的颜色、状态、 气味等。 5.因水温、水质或曝气生物滤池运行方式的变化而引起的出水浑浊、 水质黑色等不正

50、常现象，应分析原因，并针对具体情况，调整系统运行 工况，采取适当措 施使滤池的水质处理恢复正常。 6.当曝气生物滤池水温较低时，应采取适当延长曝气时间、降低水力 负荷的方法，保证污水的处理效果。 7.当曝气生物池有浮渣时，应根据泡沫颜色及浮渣性状分析原因，采 取调整反冲洗周期或其他相应措施使其恢复正常。 当曝气生物滤池的微生物膜增长过快导致生物膜过厚或滤料层截留的悬 浮物过多而影响了正常的处理水质量，则要对滤池进行反冲洗。 曝气生物滤池BAF （1）气洗 停止进水泵停止正常曝气风机关闭正常曝气阀门打开反冲洗进气阀 开启反冲洗风机进行气洗，在水力、气流剪切及滤料间的摩擦，使滤料 表面杂质和老化生

51、物膜脱落下来，气流将截留的悬浮物和脱落的生物膜冲起 并悬浮于水中， 被表面扫洗水冲入反冲洗排水槽。 目的是松动滤料层，使滤料层膨胀。 气洗强度一般为1015 L/(m2s)。反冲洗时间一般为5min。 （2）气水同时反冲洗 在气洗的同时打开反冲洗水阀启动反冲洗水泵进行气水联合反洗， 反 冲洗水经配水室进入滤池，使滤料得到进一步冲洗，表扫仍继续进行。 目的是将滤料上截留的悬浮物和老化的微生物膜冲洗出去。 反冲洗水洗强度一般为5.08.5 L/(m2s)，时间一般为58min。 （3）水漂洗 停止反冲洗风机关闭反冲洗风机进气阀门停止气洗，单独水漂洗，表扫 仍继续，最后将水中悬浮杂质全部冲入排水槽。

52、 目的是将滤料表面的悬浮物和老化的微生物膜冲洗出去。时间一般为5 8min。 曝气生物滤池的反冲洗过程 BAF的反冲洗过程常采用“气洗 气水同时反洗 水漂洗”三 步。 曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池的反冲洗控制是通过检测运行时间、 滤料层阻力损失、水质参数等来完成的，一般是由在 线检测仪表将检测数据反馈给PLC，并由PLC系统来 自动控制和操作。 滤池反冲洗决策子程序相当于决策中心，由其通 过对各滤池当前运行状况条件的判断【根据时间间隔 或水头损失(由超声波液位传感器检测)】，对各个滤 池的反冲洗条件是否成立进行不停的扫描，一旦某格 滤池反冲洗条件成立，则对该格滤池进行反冲洗，以 保证出水水质在要求的范围之内。 反冲洗（由PLC自控系统完成，属于典型的时间 顺序控制）过程控制如下： 曝气生物滤池B