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曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?

2019-01-12 19:57:33     来源:贤集网 赵媛

曝气生物滤池是八十年代末、九十年代初最先在欧美发展起来的一种新型污水生物处理技术。曝气生物滤池技术是在充分吸取国外曝气生物滤池优点的基础上而发展起来的,它是使用一种新型的球形陶粒填料,在其表面及开口内腔空间生长有微生物膜,污水由下向上流经滤料层时,微生物膜吸收污水中的有机污染物作为其自身新陈代谢的营养物质,并在滤料层下部提供曝气供氧的条件下,气、水同为上向流态,使废水中的有机物得到好氧降解,并进行硝化脱氮。它定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗,排除滤料表面增殖的老化微生物膜,以保证微生物膜的活性。对于曝气生物滤池大家是否还想要了解更多呢?下面贤集网小编来为大家介绍曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?曝气生物滤池如何深度处理印染废水?一起来了解下吧!

曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?

曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?
1、具有较高的生物浓度和较高的有机负荷
曝气生物滤池采用的为粗糙多孔的球状滤料,为微生物提供了较佳的生长环境,易于挂膜及稳定运行,可在滤料表面和滤料间保持较多的生物量,单位体积内微生物量远远大于活性污泥法中的微生物量(可达10~15g/l),高浓度的微生物量使得BAF的容积负荷增大,进而减少了池容积和占地面积,使基建费用大大降低。
2、工艺简单、出水水质好
由于滤料的机械截留作用以及滤料表面的微生物和代谢中产生的粘性物质形成的吸附作用,使得出水的SS很低,一般不超过10mg/l,因此可省去二沉池,进而降低基建费用。因进行周期性的反冲洗,生物膜得以有效更新,表现为生物膜较薄,活性较高。有时即使生物处理发生故障,在短期内其物理作用机理仍可保证高质量的出水。BAF的处理出水不但可以满足排放标准,同时可用于回用。
3、抗冲击负荷能力强
由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物,其对有机负荷、水力负荷的变化不象传统活性污泥那么敏感,同时无污泥膨胀问题。

曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?

4、氧的传输效率高
曝气生物滤池中氧的利用率可达20%~30%,曝气量明显低于一般生物处理。其主要原因是:
①因滤料粒径小,气泡在上升过程中不断被切割成小气泡,加大了气液接触面积,提高了氧的利用率;
②气泡在上升过程中,由于滤料的阻挡和分割作用,使气泡必须经过滤料的缝隙,延长了其停留时间,同样有利于氧的传质;
③理论研究表明,BAF中氧气可直接渗入生物膜,因而加快了氧气的传输速度,减少了供氧量。
5、易挂膜、启动快
BAF调试时间短,一般只需7~12天,而且不需接种污泥,采用自然挂膜驯化。由于微生物生长在粗糙多孔的滤料表面,微生物不易流失,使其运行管理简单。BAF在短时间内不使用的情况下可关闭运行,一旦通水并曝气,可在很短时间内恢复正常运行,这一特点说明曝气生物滤池非常适合一些水量变化大的地区的污水处理。
6、菌群结构合理
传统活性污泥法中,微生物分布相对均匀,而在BAF中从上到下形成了不同的优势菌种,因此使得除碳、硝化/反硝化能在一个池子中发生。
7、自动化程度高
由于相关工业技术的发展,一些先进的自动化设备如液位传感器、在线溶氧测定仪、定时器、变频器及微电脑等产品的出现,使得曝气生物滤池系统运行管理自动化得以顺利实现。曝气生物滤池系统可以对进水水质、水量以及污水中溶解氧浓度进行在线检测,并通过PLC控制系统方便地调整曝气时间的长短,控制风机的供氧量,做到优化运行,PLC系统对滤池进行自动反冲洗。
8、脱氮效果好
通过不同功能的滤池组合或同一滤池中的不同功能区分布,使滤池在除碳的同时可进行硝化和反硝化。其原理是通过对两组滤池或同一座滤池内分别人为地造成好氧、兼氧的生物环境,不仅能去除一般有机物和悬浮固体,而且具有较好脱氮功能。为了实现硝化、反硝化,必须在各段滤池中连续测定溶解氧数值,并加以控制调节。在C/N池和N池中的曝气阶段需要不断调节溶解氧水平,使溶解氧达到较高水平(约2~3mgO2/l),而在DN池中使溶解氧达到较低水平(约0.2~0.5mgO2/l)。
根据本工程的的进水和排水水质要求,只要求进行氨氮的硝化,不需进行反硝化脱氮,所以只需建设C/N池和N池。
9、构筑物模块化,有利于今后的扩建
曝气生物滤池单元为模块化结构,可较好满足城市污水处理厂分期建设的要求。


曝气生物滤池如何深度处理印染废水
一、材料与方法
1、试验用水
某污水处理厂主要处理数十家以印染企业为主的生产废水。本研究以污水厂二级生物处理经过石英砂滤池过滤后的出水作为原水,其COD、色度、TN和氨氮分别为46.3~65.8mg·L-1、54~80倍、3.6~10.1mg·L-1和0.3~0.7mg·L-1。该污水厂水质主要问题是COD和色度不能达到一级A标准,即COD小于50mg·L-1,色度小于30倍。
2、试验装置与方法
两套曝气生物滤池试验装置如图1所示,该污水处理厂生化处理采用CASS工艺,CASS出水经潜水泵打入前端石英砂滤池,去除悬浮物质以方便准确进行沿程试验研究,同时减少后续BAF处理负荷和减缓反冲洗频率。再经抽滤泵抽吸,均以15t·d-1的流量并联流入活性炭BAF和悬浮填料BAF,水力停留时间分别为1h和2h,溶解氧均控制在4mg·L-1左右。最后经过两套BAF处理排出。滤池反冲洗采用“气冲(气冲+水冲)水漂洗”的方式。先气冲10min,再气水联合冲洗10min,最后水漂洗5min的方式。中试装置从10月下旬至次年1月中旬连续通水运行80d。运行前30d视为挂膜启动阶段。第31d开始连续监测出水水质,评估BAF沿高程的净化效果,沿程试验期间水温为15~20℃。

曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?

图1试验装置
两个BAF尺寸为700mm×H5350mm,卵石承托层高300mm,填料填装厚度为2100mm,水位高度为2700mm。BAF沿程各设9个取样口,每个取样口相隔300mm,水流上进下出。其中活性炭BAF滤料处于600~2700mm;悬浮填料BAF由于曝气时呈完全流化状态,滤料布满整个滤池。
3、填料选择
BAF所采用的煤质活性炭和中空改性塑料悬浮填料如图2所示。其主要性能参数:煤质活性炭尺寸0.5mm,孔隙率50%~55%,堆积密度350kg·m-3,比表面积为960m2·g-1;中空改性塑料悬浮填料尺寸20mm,孔隙率97%,堆积密度71kg·m-3,比表面积为140m2·m-3。对于采用大小和材质有差异的填料,主要控制相同的填充率来运行。本试验对两个BAF采用相同的填充厚度,即2100mm填料。所采用活性炭属于微观比表面填料,悬浮填料属于表观比表面填料,虽然它们的比表面积相差较大,但是后者表面组成几乎是有效的,利于微生物生长。且所选用的悬浮填料尺寸适中,改性塑料材质填料去污能力强、表面亲水性强、投资运行成本低。

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图2活性炭和悬浮填料
4、分析方法
常规水质指标采用文献的方法测定;UV254采用紫外分光光度法;浊度采用浊度仪。生物量同步采用脂磷法和称重法测定。脂磷法根据文献中的方法,结果以nmol·g-1(干重填料)表示,1nmol·g-1相当于含有108个大肠杆菌。称重法步骤:取适量填料和空白填料放入已烘干称重的称量瓶中,在105℃的烘箱烘干、冷却和称重(干重填料),结果以g·g-1表示。试验期间共进行沿程测试3次,每次间隔20d,具有一定代表性。
二、结果与讨论
1、沿程COD的变化
运行前30d视为挂膜启动阶段,31d开始连续监测出水水质,滤池进水COD为47.9~52.5mg·L-1,平均为50.2mg·L-1。两BAF沿程上对COD的去除效果如图3所示。经活性炭BAF和悬浮填料BAF处理后出水COD均有所下降,分别为33.2~36.7mg·L-1和42.4~46.2mg·L-1,平均分别为35.0mg·L-1和44.3mg·L-1。

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图3沿程COD变化情况
(1)活性炭BAF中0~600mm段中,气流作用带起少量活性炭,结合此段生物量可知,由于生物量较少COD仅有少量去除。活性炭BAF的COD浓度在600~1500mm段下降较为明显,在1500mm处COD去除率为17.9%,1500mm之后COD浓度仍有一定的下降,下降趋势变缓,最终出水COD去除率为30.3%,这与一些学者的研究结论相似,主要是由于进水端有机物浓度较高、营养物质丰富、异养菌占优势,加上活性炭填料本身的吸附和截留作用,所以在进水端COD降解较为明显,在1500mm之后有机物浓度逐渐降低,硝化细菌等自养菌含量较异养菌处于劣势,COD降解速率逐渐变缓慢;悬浮填料BAF的COD随着沿程的增加仅有少量去除效果,在2400mm处可稳定达到一级A标准,COD去除率为11.0%,最终COD去除率仅为11.8%。悬浮填料BAF的COD去除效果不佳主要由于悬浮填料在曝气状态下呈完全流化状态,填料扰动较大,生物量较少。此外原水经过了石英砂滤池处理,其减少了悬浮填料BAF有机物的浓度。活性炭BAF较悬浮填料BAF在整个沿程COD去除效果更好,在沿程≥1500mm时,活性炭BAF的COD出水浓度能稳定达到一级A标准50mg·L-1,悬浮填料BAF在≥2400mm能达到一级A标准。说明悬浮填料对于去除COD效果较活性炭低,但在本试验进水COD浓度较低时,可以达到一级A标准,在COD去除效果上可以替代活性炭。
(2)邹士洋等的研究表明3种悬浮填料比表面积依次为:236m2·m-3,360m2·m-3,470m2·m-3时,比表面积更高的填料出水有机物去除能力更好。陈月芳等采用3种不同比表面积填料也验证了比表面积更高的填料有机物去除能力更高。本研究中悬浮填料尺寸20mm,单位容积比表面积仅为140m2·m-3,若增加填料比表面积出水有机物去除能力有可能会得到提高。
2、沿程色度的变化
运行期间,BAF沿程上对色度的去除效果如图4所示。该厂出水经石英砂滤池处理后色度几乎无去除效果,主要由两个BAF去除,进水色度为51~65倍,平均为58倍。经活性炭BAF和悬浮填料BAF处理后色度分别为15~20倍和23~28倍,平均分别为18倍和26倍。

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图4沿程色度变化情况
两个BAF在整个沿程上对色度都有较为明显的去除。活性炭BAF在沿程各个阶段均有较好去除效果,在2100mm之后去除效果略有降低,其色度在沿程≥1800mm时达到一级A排放标准,在1800mm处色度去除率为55.2%,最终出水色度去除率为69.0%;悬浮填料BAF在沿程对色度也有较好的去除效果,在沿程1500mm之后去除效果略有降低,在沿程≥2400mm时达到一级A排放标准要求,在2400mm处色度去除率为51.7%,最终出水色度去除率为55.2%。目前,对曝气生物滤池沿程中色度变化的研究较少,且多以活性炭为主去除色度。文献用悬浮填料反应器处理有色废水,发现对废水的色度有很好的去除效果。需要指出的是,本试验中悬浮填料BAF处理印染废水二级生物处理出水,色度从58倍降到26倍,去除率达到55.2%,说明本试验中的悬浮填料对色度也有很好去除效果,而且价格低廉,有很好的开发前景,可以用来代替活性炭去除一些色度超标的废水。
3、沿程TN的变化
运行期间,BAF沿程上对TN的去除效果如图5所示。进水TN浓度为4.4~5.9mg·L-1,已达到一级A排放标准15mg·L-1的要求。经活性炭BAF和悬浮填料BAF处理后TN浓度平均分别下降至3.2~3.6mg·L-1和2.8~3.7mg·L-1。

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图5沿程TN变化情况
(1)活性炭BAF在沿程≤1500mm时TN去除效果明显,主要是由于活性炭填料沉于滤池底部,曝气时滤池底部溶解氧高,滤池上部溶解氧低所致,当沿程≥1500mm时TN去除效果放缓。悬浮填料BAF在沿程上TN去除效果与活性炭BAF趋势大致相同。悬浮填料BAF在沿程≤900mm时TN去除效果明显,当沿程≥900mm时TN去除效果放缓。TN浓度的下降说明活性炭BAF中除了少量同化作用外还存在一定量反硝化现象。一些研究发现硝化和反硝化可同时进行,认为对于一定厚度的生物膜,氧只能渗透到填料外层的某一深度,即外层为好氧层,发生硝化反应,内层为缺氧层,反硝化菌利用硝化菌产生的硝酸盐进行脱氮。
(2)值得一提的是,悬浮填料BAF去除效果主要集中在进水端,这对于处理TN高的废水有一定的指导意义。于鹏飞研究表明内循环悬浮填料对TN去除率最高可达92%,本试验悬浮填料BAF的TN去除效果与活性炭BAF相仿,但去除率不高,主要是由于悬浮填料孔径大,扰动较大,氧传质效率高,导致厌氧条件不足,通过调节曝气量改变其扰动方式,可能会提高TN的去除效果。
4、对氨氮的去除
(1)运行期间,进水氨氮为0.47~0.59mg·L-1,已经达到一级A排放标准5mg·L-1的要求。活性炭BAF和悬浮填料BAF出水氨氮分别为0.28~0.35mg·L-1和0.40~0.45mg·L-1。活性炭BAF在沿程≤1500mm时氨氮降解趋势缓慢,是由于进水端有机物浓度较高,异养菌较硝化细菌占优势,在沿程≥1500mm时氨氮降解趋势明显,是由于随着沿程的增加,硝化细菌较异养菌逐渐占优势。悬浮填料BAF降解趋势与活性炭BAF类似,在沿程≤1500mm时氨氮降解趋势缓慢,在≥1500mm时氨氮降解趋势明显,悬浮填料呈完全流化状态,氨氮去除效果略低于活性炭BAF。
(2)曝气生物滤池内部由于无污泥,其微生物主要附着在填料生物膜上,世代较长的硝化细菌也得以繁殖,故曝气生物滤池对氨氮有较好去除效果。在氨氮浓度低于1mg·L-1时,活性炭BAF和悬浮填料BAF对氨氮都有一定的去除效果,根据罗荣强等的研究,氨氮主要先吸附在填料上,再由填料表面生物膜上的硝化细菌去除,由于活性炭填料吸附性能大于悬浮填料,故活性炭BAF对氨氮去除效果略高于悬浮填料BAF。
5、沿程UV254的变化
运行期间,UV254通常表征具有苯环的芳香族化合物或含共轭双键的一类有机物,可以作为总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)以及三卤甲烷(THMs)的前驱物等指标的替代参数。试验期间沿程UV254变化如图6所示。进水UV254为0.606~0.658cm-1,经活性炭BAF和悬浮填料BAF处理后分别下降至为0.436~0.437cm-1和0.560~0.613cm-1。

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图6沿程UV254变化情况
值得注意的是,活性炭BAF在沿程≤1800mm对UV254有很好去除效果,在1800mm之后去除效果逐渐变缓慢。由于UV254在一定程度上可以表征有机物,活性炭BAF中UV254的沿程变化规律对有机物去除有一定的参照意义。李俊生在用活性炭BAF深度处理染纱废水的研究中发现,颗粒活性炭对棉纱染色废水二级处理出水的有机物UV254吸附能力较好。其吸附等温式为q=14.3913ce0.5272,吸附曲线其相关性较好,故活性炭BAF因为活性炭的吸附作用在沿程上对UV254有持续的降解作用,而悬浮填料BAF的悬浮填料吸附性能相对较弱,对UV254去除效果较差。
6、 BAF沿程生物量变化
(1)运行期间,同步采用脂磷法和称重法两种方法测定同一填料生物量,悬浮填料BAF由于呈完全流化状态,以平均生物量表示。活性炭BAF沿程生物量变化如表1所示,脂磷法和称重法测量的生物量沿程变化趋势一致,随着沿程变化生物量先增加后降低,在沿程1800mm处达到最大值23.0nmol·g-1,整个沿程平均生物量为16.4nmol·g-1。

曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?

表1活性炭BAF沿程生物量变化
(2)沿程≤900mm时活性炭生物量较低,从300、600和900mm处取出的填料可以看出,生物膜较薄,手触滑腻感较低,是由于曝气时气泡随着高度增加体积逐渐增大,在滤池上端时对活性炭填料扰动较大,此外水流的作用使得滤池上层扰动大,水流与气泡的剪切力共同作用所致。而沿程≥1800mm时生物量逐渐降低,是由于有机物浓度的逐渐被降解,微生物的营养物质也逐渐降低所致。一些学者对曝气生物滤池沿程的生物量进行研究,发现沿水流方向生物量和生物活性逐渐减小,进水端生物量较高,且有机物浓度对于生物量和生物活性的大小有很大影响。文献中主要是针对上向流曝气生物滤池而言,而对下向流曝气生物滤池沿程试验的研究较少,本试验采用的是下向流的曝气生物滤池,而且中试进水流量较大,水流对填料冲击影响较大,导致进水端生物量较低。
(3)悬浮填料可形成较丰富的生物膜,而本研究中悬浮填料BAF中填料的平均生物量仅为2.3nmol·g-1,远低于活性炭BAF的生物量,主要是因为悬浮填料粗糙度低、比表面积小、生物膜难以附着,其次是由于悬浮填料呈完全流化状态,填料不断处于扰动中,增加了生物膜附着的难度。更改悬浮填料的比表面积、孔径大小、材质等条件可能会增加其生物量。


上述是贤集网小编为大家讲解的曝气生物滤池与传统活性污泥法、接触氧化法有哪些特点?曝气生物滤池如何深度处理印染废水?希望这些知识能够给大家带来帮助!当然了,曝气生物滤池对进水的SS要求较高,SS一般不超过100mg/L,最好控制在60 mg/L以下,这就要求强化一级处理,往往需要投加絮凝剂,使得污泥量增加,运行费用提高。如今,虽然曝气生物滤池技术发展较快,但其反应机理与反应动力学的研究尚待深入,有关反应机理的理论体系还有待完善,但随着现代生物检测技术的发展,有关曝气生物滤池处理机理的研究将有望取得突破。随着现代材料 科学 的发展,利用各种新型材料作为曝气生物滤池滤料,可使曝气生物滤池降解污染物的能力将大大提高,因此,曝气生物滤池在污水处理中将发挥更大的作用。

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