曝氣生物濾池(BAF)配水系統(tǒng)改造及應(yīng)用

1、曝氣生物濾池（曝氣生物濾池（BAF）配水系統(tǒng)改造及應(yīng)用）配水系統(tǒng)改造及應(yīng)用蘇州市環(huán)境科學(xué)研究所 中科院生態(tài)環(huán)境研究中心蘇州嘉林科技發(fā)展有限公司 前前 言言 2007年，江蘇省環(huán)境保護廳頒布了一項污水排放標(biāo)準(zhǔn)，即太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值，要求太湖地區(qū)相關(guān)排污單位完成對原有處理設(shè)施的提標(biāo)改造，并于2008年實現(xiàn)達標(biāo)排放。 在對印染廢水等污水處理設(shè)施的提標(biāo)改造中，很多單位均采用了曝氣生物濾池工藝曝氣生物濾池工藝，取得了很好的效果，出水達到了江蘇省環(huán)境保護廳新頒布排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，即出水CODcr達到60mg/L以下。 前前 言言 印染廢水處理水量較大，一般均采用多組曝氣

2、生物濾池并聯(lián)運行，其中，涉及到多個濾池均勻配水的問題。通過對現(xiàn)有多處采用傳統(tǒng)配水方式的曝氣生物濾池進行調(diào)查了解，發(fā)現(xiàn)其配水方式均存在配水不均的問題，從而導(dǎo)致過濾效果不穩(wěn)定，甚至有時出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。 為此，專門開發(fā)了一種濾池均勻配水裝置，可使各濾池配水穩(wěn)定平衡，濾池處理效果相對穩(wěn)定，有效解決了曝氣生物濾池配水不均所帶來的問題。 1技術(shù)背景技術(shù)背景1.1曝氣生物濾池的作用原理曝氣生物濾池的作用原理 曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，BAF)是一種發(fā)展較快的新型生物處理技術(shù)，具有占地面積小，出水水質(zhì)高，投資省，運行靈活方便，易于管理，抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點，不僅可以用于

3、污水的二級和三級處理，而且還可用于微污染水源水預(yù)處理等。曝氣生物濾池技術(shù)將污水生物處理與深層過濾集于一身，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代水處理工藝向復(fù)合、集成化發(fā)展的趨勢。曝氣生物濾池簡圖1技術(shù)背景技術(shù)背景1.1曝氣生物濾池的作用原理曝氣生物濾池的作用原理 曝氣生物濾池的主要作用是去除水中的有機污染物，SS等。單個曝氣生物濾池的面積有一定的限制，濾池的面積太大，不僅布水布氣裝置施工與維護難度大，而且不易分配均勻，相應(yīng)的反沖洗設(shè)施如反沖洗水泵和反沖洗風(fēng)機規(guī)格都將會太大，將會增加設(shè)備投資；如果單個曝氣生物濾池的面積過小，必將造成濾池數(shù)量過多，從而造成控制閥門過多，增加運營操作維護的難度，亦會增加設(shè)備投資成本。 當(dāng)

4、工程中處理水量比較大的時候，經(jīng)常采用的辦法就是選擇一個合理的單個曝氣生物濾池的大小，再由多個單體濾池組成濾池組。1技術(shù)背景技術(shù)背景1.1曝氣生物濾池的作用原理曝氣生物濾池的作用原理 如果濾池組的供水是來自同一個水源，就存在配水問題，要求對各個單體濾池均勻供水。由于各個單體濾池的阻力不同，各個濾池進水管路的阻力也不同，而水總是向阻力小的地方流動，故配水很難均勻。 此外，在運行過程中，濾池的阻力是逐步增加的，因為共用反沖洗設(shè)施，所以必定會錯開單個濾池的反洗時間，故而每個濾池的阻力增加并不同步，從而造成互相干擾。在這種同一個水源對多個單體濾池組成的濾池組供水的系統(tǒng)中，配水不均勻的結(jié)果使得濾池的運行效

5、率降低、出水效果不穩(wěn)定。因此，配水成為多組曝氣生物濾池運行的重要問題。 1技術(shù)背景技術(shù)背景1.2現(xiàn)有曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的問題現(xiàn)有曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的問題 o 第一種，采用手動閥門形式配水采用手動閥門形式配水，各濾池進水口設(shè)置手動調(diào)節(jié)閥門，靠人工操作來調(diào)節(jié)各個單體濾池的進水流量。這種配水方式存在兩個問題： 人工調(diào)節(jié)很難做到各池進水量均衡，雖然可以采用加裝流量計方式，但是普通瞬時流量計精度相對差一些，很難做到精準(zhǔn)，而且會增加閥門組復(fù)雜程度與投資成本，故而運行過程中，各單池流量很難調(diào)節(jié)均衡； 在過濾過程中濾層阻力會不斷上升，各單個濾池所處的濾程并不相同，所以各單池阻力的上升也并不相同，水自動流向

6、阻力較低的濾池，造成過濾過程中每組濾池進水也會不均衡；1技術(shù)背景技術(shù)背景1.2現(xiàn)有曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的問題現(xiàn)有曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的問題o 第二種，采用自動閥門形式配水采用自動閥門形式配水，各濾池進水口設(shè)置自動調(diào)節(jié)閥門，但還是會有如下問題： 如果采用開閉式自動閥門，則前述手動閥門1、2兩個問題依然存在，而且還需加裝手動閥門進行流量調(diào)節(jié)，操作煩瑣； 如果采用可調(diào)式自動閥門，可以節(jié)省手動調(diào)節(jié)閥，但是初期調(diào)節(jié)與過程調(diào)節(jié)還是會有問題，亦不能避免前述手動閥門1、2兩個問題。1技術(shù)背景技術(shù)背景1.2現(xiàn)有曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的問題現(xiàn)有曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的問題o 第三種，采用可調(diào)節(jié)自動閥門加壓力控制器進行

7、過程調(diào)節(jié)形采用可調(diào)節(jié)自動閥門加壓力控制器進行過程調(diào)節(jié)形式配水式配水，可以基本避免前述手動閥門1、2兩個問題，但還是會有如下問題： 由于壓力傳感器判斷、信號傳遞、動作執(zhí)行會存在一些滯后，所以效果會打一些折扣。 投資成本會極其昂貴，非一般用戶所能承受。 2均勻配水裝置的開發(fā)均勻配水裝置的開發(fā)2.1 下進上出曝氣生物濾池均勻配水裝置下進上出曝氣生物濾池均勻配水裝置 工作原理工作原理: 總渠進水管的一端連接前級處理單元來水，另一端連接配水渠； 配水渠中有多個配水三角堰，每一個配水三角堰正對著一個單體濾池的單池進水斗； 單池進水斗的底部安裝有單池進水管，單池進水管的上端與單池進水斗相連，下端伸入到濾池底

8、部與布水管相連(向上流式濾池)，或者下端伸入到濾池上部(向下流式濾池)； 在每個單池進水斗中安裝有液位控制器，液位控制器的安裝高度在單池進水斗的上部，水平位置在單池進水斗的一側(cè)。1.總渠進水管、 2.配水渠、 3.配水三角堰、 4.單池進水斗、 5.單池進水管、 6.液位控制器2均勻配水裝置的開發(fā)均勻配水裝置的開發(fā)2.2上進下出曝氣生物濾池均勻配水裝置上進下出曝氣生物濾池均勻配水裝置 工作原理工作原理: 采用配水三角堰方式配水，只要控制好各單體濾池配水三角堰水平安裝，則進入各單體濾池的水量可以分配到非常均勻的狀態(tài)，而且進入每單體濾池的水量只受配水三角堰控制，與濾層阻力及其變化都沒有關(guān)系；隨著單

9、池濾層阻力不斷增加，單池進水管內(nèi)的液面不斷上升，最終上升至單池進水斗內(nèi)，當(dāng)單池進水斗內(nèi)的液面升至設(shè)定好的液位控制點時，該單體濾池即可進入反沖洗狀態(tài)，做到合理反洗，不浪費反洗用水及電能消耗。1.總渠進水管、 2.配水渠、 3.配水三角堰、 4.單池進水斗、 5.單池進水管、 6.液位控制器 2均勻配水裝置的開發(fā)均勻配水裝置的開發(fā)2.3均勻配水裝置的特點均勻配水裝置的特點n各個單體濾池的水路互不干擾，各個濾池之間配水均勻。n配水持續(xù)穩(wěn)定可靠，提高了濾池的運行效率。n就每一個濾池而言，在整個濾程始終，其濾水推動力隨著濾料層阻力的增加而升高。在有效過濾時間內(nèi)，濾池的出水量基本保持恒定。n能自動測知濾程

10、終點，發(fā)出信號給控制系統(tǒng)進行反沖洗。優(yōu)化反沖洗程序，節(jié)省反沖洗清水與電能。n結(jié)構(gòu)合理緊湊、適用于曝氣生物濾池及各類其他普通砂濾池等水處理設(shè)施。3 配水濾池凈化效果分析配水濾池凈化效果分析3.1 傳統(tǒng)手動閥門配水濾池系統(tǒng)效果分析傳統(tǒng)手動閥門配水濾池系統(tǒng)效果分析 蘇州某印染企業(yè)，廢水處理系統(tǒng)深度提標(biāo)工程中使用了曝氣生物濾池工藝，主要參數(shù)如下：n 日處理水量為5000噸/天，即250噸/小時；共分為八組曝氣生物濾池，每池處理水量為32噸/小時。n CODcr進為80mg/L左右、SS進為60mg/L左右；n 采用手動閥門調(diào)節(jié)各池的進水量采用手動閥門調(diào)節(jié)各池的進水量；n 濾池每三天輪流反沖洗一次。 通

11、過一周的連續(xù)監(jiān)測，每隔四小時記錄單池進水量，每日取平均數(shù)，七天內(nèi)進水量數(shù)據(jù)如下圖3、出水COD變化數(shù)據(jù)見圖4、出水SS變化數(shù)據(jù)見圖5。3 配水濾池凈化效果分析配水濾池凈化效果分析3.1 傳統(tǒng)手動閥門配水濾池系統(tǒng)效果分析傳統(tǒng)手動閥門配水濾池系統(tǒng)效果分析3 配水濾池凈化效果分析配水濾池凈化效果分析3.1 傳統(tǒng)手動閥門配水濾池系統(tǒng)效果分析傳統(tǒng)手動閥門配水濾池系統(tǒng)效果分析由圖上數(shù)據(jù)分析可以得出：n單池進水量不均勻性達到10%以上；n出水CODcr單池差異超過20%，日均差異為12%左右；n出水SS單池差異超過50%，日均差異為20%以上。 圖5 傳統(tǒng)配水濾池出水SS變化 3 配水濾池凈化效果分析配水濾

12、池凈化效果分析3.2 均勻配水裝置配水濾池系統(tǒng)效果分析均勻配水裝置配水濾池系統(tǒng)效果分析 蘇州某印染污水為主的綜合污水處理廠，廢水處理系統(tǒng)深度提標(biāo)工程中亦使用了曝氣生物濾池工藝，采了本均勻配水裝置 ,主要參數(shù)如下：n 日處理水量為25000噸/天，即1250噸/小時 ；共分為20組曝氣生物濾池，每池處理水量為62.5噸/小時 ；n CODcr進為80mg/L左右、SS進為60mg/L左右；n 采了本均勻配水裝置調(diào)節(jié)各池的進水量；采了本均勻配水裝置調(diào)節(jié)各池的進水量；n 濾池每三天輪流反沖洗一次。 為了便于測量，共取了其中十組曝氣生物濾池進行監(jiān)測，通過一周的連續(xù)監(jiān)測，每隔四小時記錄單池進水量，每日取

13、平均數(shù)，七天內(nèi)進水量數(shù)據(jù)如下圖6、出水COD變化數(shù)據(jù)見圖7、出水SS變化數(shù)據(jù)見圖8。3 配水濾池凈化效果分析配水濾池凈化效果分析3.2 均勻配水裝置配水濾池系統(tǒng)效果分析均勻配水裝置配水濾池系統(tǒng)效果分析圖6 均勻配水濾池水量變化圖7 均勻配水濾池出水COD變化3 配水濾池凈化效果分析配水濾池凈化效果分析3.2 均勻配水裝置配水濾池系統(tǒng)效果分析均勻配水裝置配水濾池系統(tǒng)效果分析由圖上數(shù)據(jù)分析可以得出：n單池進水量不均勻性不到1% ；n出水CODcr單池差異不足10%，日均差異不足2%左右；n出水SS單池差異不到35%，日均差異不足15%。 顯然出水效果明顯好于傳統(tǒng)配水曝氣生物濾池 。圖8 均勻配水濾

14、池出水SS變化4.結(jié)結(jié) 論論 針對傳統(tǒng)曝氣生物濾池均不同程度的存在配水不均的問題，開發(fā)了曝氣生物濾池均勻配水裝置，通過在各池進水斗中加裝液位檢測裝置，測知單池阻力上升情況，并自動測知濾程終點，自動進入反沖洗過程；整體投資成本并不增加，處理效率明顯優(yōu)于手動配水曝氣生物濾池。BAF工程案例工程案例吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程提標(biāo)改造工程吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程o 項目地：震澤鎮(zhèn)o 廢水來源：主要為印染廢水，另有少量噴織廢水和生活污水，今后生活污水水量會有所上升o 原有工藝：調(diào)節(jié)池酸化水解池一級曝氣沉淀池二級曝氣

15、沉淀池物化沉淀池。o 原有設(shè)計能力：水量為1500020000噸/天，處理后出水達到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級標(biāo)準(zhǔn)。吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程o 改造方案設(shè)計要求：針對污水廠的現(xiàn)狀與當(dāng)前國家要求提高廢水排放要求的政策，要求對原有污水處理設(shè)施進行適當(dāng)改造，使其發(fā)揮正常功能，再對原有常規(guī)出水進行深度處理提標(biāo)改造令其達到太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值(DB32/1072-2007)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，以及其他現(xiàn)行的相關(guān)污水排放標(biāo)準(zhǔn)。整個改造工程必須按國家相關(guān)規(guī)范設(shè)計，出水達到上述要求，只能利用污水廠現(xiàn)有土地進行改造，并盡量留下空地

16、，為以后發(fā)展留下空間。吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程原水水質(zhì)指標(biāo)nPH：69nBOD5：25mg/lnCODcr：100mg/lnSS：70mg/ln色度：40倍nNH3-N：5mg/lnTP：0.5mg/lnTN：15mg/l達標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)nPH：69nBOD5：10mg/lnCODcr：60mg/lnSS：10mg/ln色度：20倍nNH3-N：5（8）mg/lnTP：0.5mg/lnTN：15mg/l吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程o 提標(biāo)改造方案： 采用臭氧曝氣生物濾池技術(shù)，處理包括三個過程：砂濾、

17、臭氧氧化、曝氣生物濾池生物降解。 濾池濾料使用活性碳、生物陶料、火山巖、以及其他濾料按一定工藝配制成為生物固定化生長濾料。 總占地面積為3825平方米。吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程 工藝流程：n深度原水池：主要用于收集前端常規(guī)出水，然后用水泵提升至后續(xù)深度處理系統(tǒng)，設(shè)置提升泵，設(shè)液位控制器四套，通過液位控制提升泵，高位啟動，低位停止，超高、超低位報警。n砂濾池：常規(guī)沉淀池出水中還含有少量浮物，可通過砂濾池過濾，去除水中的SS，減輕臭氧活性碳的負荷，延長活性碳的使用壽命。設(shè)置反洗水泵及風(fēng)機對其進行汽水反沖，保證系統(tǒng)正常運行。n臭氧曝氣池：進行臭氧氧

18、化的關(guān)鍵工藝單元，通過微孔曝氣裝置，將臭氧均勻的分布到水中，讓自臭氧與廢水充分接觸，保證臭氧發(fā)揮最大作用，并設(shè)有尾氣收集裝置，保證臭氧不散逸到空氣中。臭氧曝氣池采用三級折流曝氣方式，令廢水與自氧充分反應(yīng)。n曝氣生物濾池：主要功能是去除水中COD、色度等污染物，通過生物降解與活性碳吸附特性相結(jié)合的優(yōu)點，使活性碳可以通過生物降解而不斷“再生”，從而大大延長了活性碳的壽命。由于活性碳巨大的比表面積，令生物碳池內(nèi)形成好氧、厭氧等不同的環(huán)境，使污染物的降解效率進一步提高。n清水池：主要用于深度處理出水，然后用于深度砂濾池與生物碳床的反沖洗水源之用，設(shè)置提升泵，設(shè)液位控制器四套，通過液位控制提升泵，高位啟

19、動，低位停止，超高、超低位報警。常規(guī)出水深度原水池砂濾池提升泵臭氧曝氣池曝氣生物濾池臭氧曝氣尾氣吸收曝氣定期氣水反洗沖洗回調(diào)節(jié)池定期氣水反洗沖洗回調(diào)節(jié)池清水池達標(biāo)排放吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程吳江市震澤鎮(zhèn)聯(lián)合污水處理廠提標(biāo)改造工程 主要參數(shù)：n深度原水池：尺寸為20*10*5m，共1座，有效容積900m3，源水停留時間40min。采用提升泵2臺，單臺流量320m3/h，揚程13m，功率18.5kw；4用2備。n砂濾池單池：尺寸為5*5*6m，共8座，單池有效容積81m3，停留時間約30min，空塔流速為8m/h，濾料高度1m。采用反洗水泵3臺，單臺流量320m3/h，揚程13m，功率18.5kw，2用1備。采用反洗風(fēng)機2臺，單臺風(fēng)量15.7m3