曝气生物滤池(生物膜法污水处理曝气生物滤池)
一、曝气生物滤池
曝气生物滤池是20世纪80年代后期在欧美发展起来的一种新型生物膜污水处理工艺。曝气生物滤池是一种膜生物处理工艺，微生物附着在载体表面。污水流经载体表面时，通过有机营养物质的吸附、氧气向生物膜内的扩散和生物膜内的生物氧化作用，污染物被氧化分解，使污水得到净化。
1.基本原则
过滤器内填充一定量的粒径较小的颗粒滤料，滤料表面生长生物膜，过滤器内进行曝气。污水流经时，污染物、溶解氧等物质首先通过液相扩散到生物膜的表面和内部，依靠滤料上高浓度生物膜强大的氧化降解能力，污水被迅速净化，这是一个生物氧化降解过程；同时，污水流经时，滤料处于密实状态，利用滤料粒径较小和生物膜生物絮凝的特点，截留污水中的大量悬浮物，保证脱落的生物膜不会随水漂出来，这就是截留；运行一定时间后，由于水头损失增加，需要对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物，更新生物膜，这是一个反冲洗过程。
2.流程特征
该工艺可去除ss、COD、BOD、硝化、反硝化、除磷和AOX(有害物质)。曝气生物滤池(BAF)集生物氧化和悬浮物截留于一体。与普通活性污泥法相比，BAF具有有机负荷高、占地面积小(为普通活性污泥法的1/3)、投资低(节省30%)、无污泥膨胀、传氧效率高、出水水质好、运行能耗低、运行费用低等优点。但对进水SS要求严格(一般SS≤100mg/L同时，其反洗水量和水头损失较大。
其技术特征如下:
二。曝气生物滤池的结构
曝气生物滤池的结构与污水三级处理滤池基本相同，只是滤料不同，一般采用单一均匀滤料。曝气生物滤池主要由八部分组成:滤体、滤料、支撑层、配水系统、配气系统、反冲洗系统、出水系统、管道和自动控制系统。
1.过滤器主体
它的功能是容纳待处理的水，封闭过滤材料，并支撑过滤材料和曝气装置的重量。其形状有圆形、方形和矩形，结构形式有钢制设备和钢筋混凝土结构。
2.生物填料层
填料是生物膜的载体，具有拦截悬浮物的作用。目前，BAF中使用的滤料有蜂窝管状、束状、圆形放射状、盾状、网状、管状等。过滤材料主要有多孔陶粒、石英砂、膨胀页岩、轻质塑料、膨胀硅铝酸盐、塑料模块和玻璃钢。
不同颗粒填料的物理化学特性有一定的差异，有的甚至有很大的相关性。生物载体填料的选择是曝气生物滤池技术成功的关键，决定着曝气生物滤池滤料能否高效运行。填料的选择应结合以下因素:
A.良好的机械强度；
B.一般选择比表面积大、孔隙率高的多孔惰性载体，有利于微生物的吸附、持续生长和挂膜；
c .选用规则球形填料，使气水分布均匀，水流阻力小；
D.表面应具有一定的孔隙率和粗糙度，有利于微生物膜的附着生长和生物滤池的运行；
E.密度要在一定范围内；
F.应具有表面电性和亲水性，良好的耐反洗性；
G.良好的生物和化学稳定性，具有一定的化学稳定性和耐腐蚀性。
3.支撑层
支撑层主要用于支撑生物填料，防止生物填料流失和堵塞滤头，同时保持反冲洗稳定。支撑层由卵石制成。支撑层的高度在不同位置为400-600毫米。
4.配水系统
曝气生物滤池的布水系统主要包括滤池底部的布水室和滤板上的布水滤头。
5.气体分配系统
曝气生物滤池中的布气系统主要有两个目的:一是保证正常运行时的曝气，二是保证气水反冲洗时的布气。
通风系统的设计必须根据工艺计算所需的空气供应量。曝气生物滤池的简易曝气装置可采用穿孔管。在实际应用中，存在曝气和反冲洗曝气共用一根布气管的形式。然而，由于曝气的空气需求小于反冲洗的空气需求，所以空气分布不均匀。
6.反冲洗系统
反冲洗是保证曝气生物滤池正常运行的关键。其目的是在较短的反冲洗时间内，适当清洗滤料，恢复其截污功能。气水联合反洗的顺序通常是:先单独用空气反洗，再用气水联合反洗，最后用清水反洗。在反洗过程中，一定要掌握好反洗的强度和时间。
7.污水系统
曝气生物滤池的出水系统可采用周边出水或单侧堰式出水。
8.管道和自动控制系统
管道主要用于进水、出水和进气，自动控制系统由CPU电控箱和电路组成。
三。曝气生物滤池的调试
曝气生物滤池在投入运行前，必须进行调试，使具有代谢活性的微生物膜在滤料上固定生长。只有在滤料表面挂膜后，曝气生物滤池才能投入正常运行。
1.过滤器调试前的准备工作
(1)调试过滤器前，必须熟悉污水处理工艺，了解各单元的功能和预期效果。
(2)检查所有管道和阀门是否完好，符合设计要求。
(3)进水检查:根据“进水调试”要求，进水应缓慢进行。注意滤料中空气体的去除，注意曝气器布气是否均匀。
(4)检查曝气器的进水，检查曝气器布气是否均匀。
(5)进水口检查后，应连续冲洗滤料。清除过滤材料上的灰尘。按“反洗”要求冲洗，要求冲洗至出水变清。
(6)带负荷运行通用或专用设备，并检查其安全运行情况。
(7)在将污水引入过滤器之前，应做好以下准备工作:确保过滤器中的所有阀门处于工作状态；确认污水负荷指标满足工程设计的要求。
2.曝气生物滤池的运行与调试
1.填料过滤
生物处理系统中，具有代谢活性的微生物污泥在填料上固定化生长的过程称为生物膜形成。挂膜是生物膜处理系统中膜污泥的培养驯化过程。
生物膜法在投入运行时，需要一个挂膜阶段，挂膜阶段有两个目的:一是使微生物生长繁殖，直至填料表面被生物膜覆盖，微生物数量达到污水处理的要求；另一方面，微生物要逐渐适应处理后污水的水质，即微生物要驯化。挂膜过程中，回流沉淀池的出水和池底的污泥沉淀能促进挂膜的早日完成。
挂膜工艺一般采用两种方法:直接挂膜和间接挂膜。
在各种形式的生物膜处理设施中，生物接触氧化池和塔式生物滤池都有曝气系统，填料量和填料空缺口都较大，可以采用直接挂膜法。但是，普通生物滤池、生物滤池等设施需要采用间接膜法。
一、直接成膜法
方法是在适宜的水温、溶解氧等环境条件和pH、BOD5、C/N等水质条件下，使处理系统连续进水并正常运行，对于生活污水、城市污水或混有大比例生活污水的工业废水，可采用直接挂膜工艺，一般7-10天即可完成挂膜过程。
b、间接成膜法
对于不易降解的工业废水，特别是采用普通生物滤池和生物转盘处理时，为了保证挂膜的顺利进行，可以预先培养驯化相应的活性污泥，然后投入生物膜处理系统进行挂膜，即分布式挂膜。通常的做法是先将生活污水或其与工业废水的混合污水培养成活性污泥，然后将污泥或其他类似的污水处理厂污泥与工业废水一起放入循环池，再泵入生物膜处理设施，出水和沉淀污泥回流至循环池。
循环形成生物膜后，带水运行，加入待处理的工业废水。20%的工业废水可以先投加。对进出水水质进行分析后，生物膜有一定的处理效果，然后逐步提高工业废水的比例，直至全部是工业废水。也可以用生活污水混少量工业废水(20%)直接培养生物膜，然后逐步增加工业废水的比例，直到全部是工业废水。
2.培养和驯化
1.成膜初期，进水流量应小于设计值，可按设计流量的20% ~ 40%启动。当已有生物膜形成时，流量可提高到60% ~ 80%。当出水效果达到设计要求时，可将流量提高到设计标准。
2.生物转盘法中，用于硝化作用的转盘，挂膜时间应增加2 ~ 3周，注意进水BOD应低于30mg/L，由于自养硝化菌世代较长，繁殖生长缓慢，如果进水有机物过高，膜内异养菌占优势，从而抑制自养菌的生长。
3.当水中出现亚硝酸盐时，说明生物膜上的硝化过程已经开始；当出水亚硝酸下降，出现大量硝酸盐时，说明硝化细菌已在生物膜中占主导地位，生物膜形成工作完成。
4.生物膜形成所需的环境条件与活性污泥培养相同。要求进水具有合适的营养、温度、pH值等。，特别是氮、磷等营养元素的量一定要充足，避免大量投毒。
5.由于初始膜量较少，反应器中的氧气充入量可以略少。使溶解氧不要太高；同时采用低负荷进水的方式，减少对生物膜的冲刷作用，提高填料或填料的挂膜速度。
6.冬季13℃挂膜时，整个周期比暖季长2 ~ 3倍。
7.在生物膜培养和挂膜过程中，由于新生长的生物膜适应性差，经常会有大量的膜状污泥脱落，可以说是正常的，尤其是使用工业废水进行驯化时，挂膜现象会更加严重。
8.要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不要使厌氧层过度生长。通过调节水力负荷(改变回流水量)，可以平衡生物膜脱落。同时应随时进行镜检，观察生物膜生物相的变化，注意特征微生物的种类和数量的变化。
四。曝气生物滤池的维护
在曝气生物滤池的运行过程中，随着运行，生长在滤料上的微生物膜逐渐增厚，微生物的厚度一般应控制在300μ m-400μ m，以保证最佳的出水水质。当微生物膜增厚超过此范围时，曝气生物滤池应停止运行并进行反冲洗。对于城市生活污水，一般情况下，每24-48小时进行一次反冲洗(曝气生物滤池的反冲洗周期必须根据出水水质、滤料层水力损失和出水浊度来确定)。在多格过滤器并联运行的情况下，反冲洗过程依次在单格中进行。从而保证整个污水处理系统能够正常运行，不受影响。
反冲洗是维持曝气生物滤池功能的关键，其基本要求是在较短的反冲洗时间内对滤料进行适当的清洗，恢复滤料上微生物膜的活性，将滤料截留的悬浮物和老化的微生物膜冲洗掉。
操作方法:采用单独用空气反洗，气水联合反洗，停止清洗30秒，再用水冲洗的操作程序。对于曝气生物滤池，控制气水反冲洗强度尤为重要。如果太低，就达不到反洗的目的。过高的话，生物膜脱落严重，填料受损流失。
(1)空气冲洗阶段:关闭进水阀和曝气阀，打开反洗进气阀，启动反洗风机，进行空气冲洗。目的是疏松和膨胀过滤材料层。空气洗涤强度为10-15L/m2s，时间为3-5min。
(2)气水联合反洗:启动反洗泵进行气水联合反洗，目的是冲洗掉滤料上截留的悬浮物和老化微生物。反洗强度为5-6L/m2s，时间为5-8min。
(3)水冲洗:关闭反洗风机和反洗进气阀，用水冲洗，将滤料表面的悬浮物和老化的微生物膜冲洗掉，时间为3-5分钟。
动词 （verb的缩写）曝气生物滤池运行中异常情况的处理
1.气味
对于曝气生物滤池，当进水有机物浓度过高或滤料层截留微生物膜过多时，滤料层会局部发生厌氧代谢，可能产生异味。解决方案如下:
a)减少微生物在过滤器中的积累，使生物膜正常脱落，并通过反冲洗排出过滤器；
b)保证曝气设施的正常运行，使滤池中的溶解氧达到预定水平(DC和N的溶解氧浓度约为2-3 MG2/L，d N脱氮滤池的溶解氧浓度约为0.2-0.5 MG2/L)；
c)检查污水水质，避免高浓度或高负荷污水的影响。污水水质应与曝气生物滤池的负荷能力相适应。
2.生物膜脱落严重。
在过滤器的正常运行中，不允许微生物膜的异常剥离。剥离的主要原因是水质，如抑制性或毒性污染物浓度高或PH值突然变化。解决方法是改善水质，使进入过滤器的水质基本稳定。
3.过滤器的处理效率降低。
当过滤系统运行正常，微生物膜生长良好时，只有处理效率下降，这可能是由于水的PH值、溶解氧、水温和短时超负荷运行造成的。如果不影响出水水质的排放，可以不采取措施。如果出水水质确实如此，则应采取一些调节措施来解决，如调节进水的PH值和供气量。
4.过滤器的污水拦截能力降低。
滤池运行正常，反冲洗正常，滤池截污能力下降，可能是滤池预处理效果差，进水SS浓度高造成的。为了维持滤池的截污能力，应加强预处理设施的运行管理。
5.进水水质异常。
a)进水浓度高:应增加曝气时间以保持污泥负荷的稳定。
b)进水浓度低:应降低曝气强度和曝气时间来解决问题。
6.出水水质异常
a)出水浑浊、水质浑浊:主要原因是生物膜过厚、反冲洗强度过大或冲洗次数过于频繁。解决办法是生物触摸厚度达到300-400，马上洗。控制反洗强度。
b)水质黑臭:可能是溶解氧不够，导致污泥厌氧分解，产生H2S气体。解决办法是增加曝气量，增加溶解氧含量。局部水系也可能被堵塞，导致局部缺氧。解决办法是检查或加大反洗强度。