曝气生物滤池应用及其前景

./青岛农业大学本科生课程论文论文题目曝气生物滤池应用及其前景学生专业班级环境工程专业1002班学生〔学号指导教师完成时间20XX10月08日20XX10月08日课程论文任务书学生指导教师论文题目曝气生物滤池应用及其前景论文容〔需明确列出研究的问题：曝气生物滤池已经成为当今社会课题研究的重点,本文从以下几个方面介绍曝气生物滤池：〔1曝气生物滤池工艺特色及机理；〔2运行影响因素；〔3研究与应用前景。资料、数据、技术水平等方面的要求：根据数据库网络得到的信息,及对曝气生物滤池的工艺特色和机理的研究,解释曝气生物滤池的现状和应用前景。能够从实际出发结合实际生活生产,提出曝气生物滤池的改良措施。要求资料翔实,结构清晰,论述准确,语言简练。发出任务书日期2013.09.20完成论文日期2013.10.08学科组或教研室意见〔签字院长意见〔签字曝气生物滤池应用及其前景摘要：曝气生物滤池是近年来国外发展较快的一种废水好氧生物处理新工艺,该工艺具有处理能力强、处理效果好、不需二沉池等优点.综述了曝气生物滤池的工艺原理、特点及其在污水处理中应用的影响因素及发展。关键词：曝气生物滤池、现状、应用前景Abstract:Aerationbiologicalfilterisdevelopingrapidlyathomeandabroadinrecentyears,anewtechnologyofwastewateraerobicbiologicaltreatment,thetechnologywithstrongprocessingcapacity,processingeffectisgood,doesnotneedthesecondpond,etc.Arereviewedinthispapertheprocessprincipleandcharacteristicsofbiologicalaeratedfilteranditsapplicationinwastewatertreatmentintheinfluencingfactorsanddevelopment.Keyword：aerationbiologicalfilter,thepresentsituationandapplicationprospect我国是水资源紧缺国家,水的处理达标排放及回用技术正受到广泛关注和快速发展,曝气生物滤池<BiologicalAeratedFilter,BAF>以其独有的特点得到广泛的应用。BAF具有占地面积小,投资少,氧传输效率高,抗冲击负荷能力强,出水水质好等优点[1,2],而且还可用于微污染水源水预处理等[3]。在城市污水、工业废水的有机物及SS去除,氨的硝化去除,反硝化脱氮,脱磷以及微污染源水的预处理中,都有很好的应用前景。1、曝气生物滤池工艺特点及机理：曝气生物滤池<BiologicalAeratedFilter>简称BAF,是20世纪80~90年代在普通生物滤池的基础上,借鉴给水滤池工艺原理而开发的污水处理新工艺.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,即在生物反应器装填高比表面积的颗粒填料,以提供微生物生长的载体,并根据进出水流向不同分为下向流或上向流,污水由上而下或由下而上流过滤料层,滤料层下部鼓风曝气提供生化反应所需的氧气,在填料表面附着生长的微生物的作用下,污水中的有机污染物得到净化,同时填料起到物理过滤作用[4,5]。传统活性污泥法及其变形工艺诸如氧化沟工艺、AB法工艺、SBR法等工艺,虽然处理效果比较好,但普遍存在着占地面积大,基建投资高,处理负荷低,运行启动慢,容易发生污泥膨胀,不能承受冲击负荷等不足之处,同时工艺设备处理效能低,能耗高,不能满足高效低耗的要求.而曝气生物滤池已经从单一工艺逐渐发展成为系列综合工艺,具有去除SS、COD、BOD、AOX<有害物质>和脱氮除磷等作用[6,1],其最大优点是集生物净化和物理过滤于一体,不需设置二沉池,在保证处理效果的前提下使处理工艺流程得到简化.此外,曝气生物滤池工艺具有容积负荷高,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,出水水质好等特点[7,8]。曝气生物滤池与其他生物处理工艺相比较具有如下优点：<1>较小的池容积和占地面积,曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到5~6kgBOD5/<m3·d>,是常规活性污泥法或接触氧化法的6~12倍。<2>高质量的出水水质.在BOD5容积负荷为6kgBOD5/<m3·d>时,其出水SS和BOD5可保持在10mg/L以下,CODcr可保持在60mg/L以下[9,10]。<3>处理工艺流程短。<4>基建费用、运行费用省.<5>易于操作管理.<6>处理设施可间歇启动运行.由于大量的微生物附着生长在粗糙多孔的粒状填料部和表面,可以保持一定的微生物活性,因此,有利于系统的恢复启动。<7>易挂膜,启动快曝气生物滤池在水温10~15℃时,2~3周即可完成挂膜过程。<8>曝气生物滤池采用模块化结构,便于扩大生产规模的改、扩建。<9>可建成封闭式厂房,减少臭气、噪声和对周围环境的影响。曝气生物滤池在实际应用中也存在其固有的缺点：<1>曝气生物滤池的进水SS不能过高.如果进水SS较高,会使滤池在短时间达到设计的水头损失,发生堵塞,这样就必然导致频繁的反冲洗,增加了运行费用与管理的不便。<2>采用曝气生物滤池,其过滤水头损失大,故污水提升所需泵机的扬程高。<3>采用曝气生物滤池工艺,在反冲洗操作过程中短时间水力负荷较大,反冲洗出水直接回流到初沉池,初沉池会受到较大水力冲击负荷的影响.因此,从保证稳定运行角度来看,有必要设置一污泥缓冲池。2、运行影响因素：2-1滤料：滤料是曝气生物滤池的核心,直接影响着曝气生物滤池的运行效能。滤料应有较好的生物膜附着力,同时具有较大的比表面积,孔隙率大,截污能力强；为了提高滤料的水力学特性,一般要求生物滤料具有较规则的形状,以球形为佳,不规则滤料的水流阻力大,易堵塞,布气布水不易均匀,装填高度也受到限制。滤料密度过大,会造成反冲洗时滤料悬浮困难或使反冲洗时能耗增加,从而使装填高度较低,运行周期短；密度过小,又不易于滤料在反应器中的运行工况,且容易引起跑料。2-2气水比：善评等[13]认为：当停留时间一定时,随着气水比减小,曝气生物滤池对CODCr和氨氮的去除率也减小；当气水比一定时,随着停留时间的缩短,反应器对CODCr的去除率越低,而氨氮的去除率却越高。2-3布水与布气：曝气生物滤池的布水系统主要采用滤板和配水滤头的配水方式,此外国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鼓风曝气形式,最简单的曝气装置可采用穿孔管。现在国外曝气生物滤池常用生物滤池专用曝气器作为滤池的空气扩散装置。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BAF生物膜高活性、对有机物和氨氮的高去除率的必备条件。2-4水力负荷：Pujol等[1]研究了水力负荷对曝气生物滤池硝化或反硝化的影响。结果表明,水力负荷的提高有利于增强曝气生物滤池的传质能力,只要在曝气量、温度、反冲洗等因素不受限制的条件下,尽可能大的水力负荷对曝气生物滤池的硝化或反硝化是一个积极的因素。2-5有机负荷：江萍等[14]的研究表明,BAF具有较高的有机负荷和耐冲击负荷能力,当进水COD质量浓度小于500mg/L,NH3-N质量浓度为10~20mg/L,水力负荷016~212m3/<m2·h>,气水比为5：1~10：1时,BOD容积负荷达6~10kg/<m3·d>,NH3-N容积负荷014~110kg/<m3·d>。2-6温度：温度是影响微生物正常代的重要因素之一,任何一种微生物都有一个最佳的生长温度,在其适宜的生长温度围,大多数微生物的活性是随着温度升高而增强的,随着温度的下降而减弱。对于曝气生物滤池,低温对其活性影响较大。王春荣等[15]以火山岩为载体的上向流曝气生物滤池,研究了限制供氧条件下,无有机碳源时反应器的硝化反硝化特性,结果表明,在10~30℃围,20℃为临界点,低于20℃时,硝化速率缓慢；高于20℃后,硝化速率加快.温度从20℃升高到30℃,硝化速率增长仅为10%,这一特性与悬浮生长反应器温度对硝化速率的影响完全不同。建广等在研究温度对生物炭滤池处理高氨氮原水硝化的影响时发现,在较低温度下水温对BAF的生物活性影响较大。2-7反冲洗：曝气生物滤池运行一段时间后,由于生物膜的生长、悬浮物的截留使得水头损失增加。但水头损失到一定程度后,就会发生穿透使出水水质降低,因此要进行反冲洗。而反冲洗方式、反冲洗周期和反冲洗时间对曝气生物滤池的运行至关重要。在反冲洗方式的选择上有单水反冲和气水联合反冲两种。3、研究与应用前景：发展前景：\o"编辑本段"曝气生物滤池发展到现在已取得很大的成果,许多学者对其也比较关注,但其除磷效果、反应机理、反应动力学、影响因素等方面还有待进一步的研究。同时随着现代生物技术的发展,将会出现更加先进的膜分析技术,为曝气生物滤池提供更好的分析技术和检测方法。曝气生物滤池具有占地面积小、出水水质高、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击能力强、对环境影响小等优点,将污水生物处理与深层过滤集于一身,充分体现了现代水处理工艺的特点。曝气生物滤池可应用于受污染水源水预处理、污水的二级、深度处理和与其他工艺联合处理等。通过研发高效性能的新型填料、加强预处理、高级氧化、工艺组合等,可以强化曝气生物滤池的性能以及对某些难降解污染物的去除能力,从而使曝气生物滤池在水处理上发挥更大的作用。在中国地,曝气生物滤池正处于推广阶段。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,新会东郊污水处理厂采用了水解——曝气生物滤池污水处理工艺〔由中冶马院设计。我国一部分工业废水的处理也采用了此项技术。国许多科研设计单位对曝气生物滤池也进行了试验研究。随着曝气生物滤池在世界围不断推广和普及,很多学者在其结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了具体的研究,取得了很多成果。问题前景：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。根据研究和应用情况,今后仍有很多问题有待研究：生物膜的特点及其快速启动的方式；生物氧化功能和过滤功能之间的相互关系；反冲洗过程中生物膜的脱落规律；进一步拓宽曝气生物滤池的应用围,研究其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理问题中如何与其他工艺相结合。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围,BIOSTYR、Biofor两种工艺功能比较强大,但在中国大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围的应用。所以特种滤料的的研究与生产的国产化将是曝气生物滤池在国大围的应用的关键。参考文献[1]PUJOLR,LEMMELH,GOUSAILLESM.AKeypointofnitrificationinanupflowbiofiltrationreactor[J].WatSciTech,1998,38<3>:43~49.[2]WIJEYEKOONS,MINOT,SATOHH.Fixedbedbiologicalaeratedfiltrationforsecondaryeffluentpolishing2effectoffiltrationrateonnitrifyingbiologicalactivitydistribution[J].WatSciTech,2000,41<1>:187Ο195.[3]桑军强,王占生.BAF在微污染源水生物预处理中的应用[J].中国给水排水,2003,19<2>:21~23[4]俊,吴浩汀,程寒飞.曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例.:化学工业,2002.26~27[5]汝琪,钱易,孔波等.曝气生物滤池去除污染物的机理研究.环境科学,1999,20<6>:49~52[6]FrankRogallaandMarie-MargueriteBourbigot.Newdevelopmentsincompletenitrogenremovalwithbiologicalaeratedfilters.WatSciTech,1990,22<1~2>:273~280[7]齐兵强,王占生.曝气生物滤池在污水处理中的应用.给水排水,2000,26<10>:428[8]汝琪,孔波,钱易.曝气生物滤池处理生活污水试验.环境科学,1999,<5>:70~71[9]A.T.Mann,T.Stephenson.Modelingbiologicalaeratedfiltersforwastewatertreatment.WatRes,2000,51