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1、生物学曝气生物滤池 BAF Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Ni一、概述一、概述曝气生物曝气生物滤池池(biologicalaeratedfilter)简称称BAF，是是20世世纪80年代末年代末90年代初在普通生物年代初在普通生物滤池池的基的基础上上发展而来的，被称展而来的，被称为第三代生物膜法工第三代生物膜法工艺。该工工艺是是综合了合了传统生物膜法工生物膜法工艺和和快快滤池工池工艺的运的运行特征，行特征，为适适应不断提高的排放不断提高的排放标准以
2、及准以及废水的水的资源源化回用率而研究和开化回用率而研究和开发出来的。出来的。NiBAF的的应用范用范围：1概述概述 BAF不不仅可用于可用于污水水处理厂的深度理厂的深度处理，而且已理，而且已较广泛地广泛地应用于城市用于城市污水、生活水、生活杂排水以及各排水以及各类工工业废水的水的处理。理。随着研究的深入，曝气生物随着研究的深入，曝气生物滤池已从最初以有机池已从最初以有机物去除物去除为主要目主要目标、功能、功能单一的一的BiocarbonBAF工工艺型式逐型式逐渐发展展为具有去除具有去除SS、COD、BOD5、硝化、硝化、脱氮除磷等脱氮除磷等多重功效多重功效的新型的新型BAF工工艺型式。型式。
3、NiBAF的基本特点：的基本特点：2概述概述BAF工工艺的最大特点是集的最大特点是集有机物的生物氧化有机物的生物氧化和和悬浮固体的截留浮固体的截留于一体，不于一体，不仅可以有效地去除可以有效地去除BOD5和和SS，还可以可以实现有效的脱氮除磷功能，有效的脱氮除磷功能，对有害物有害物质（AOX）也有良好的去除效果。）也有良好的去除效果。节省了后省了后续二沉池，二沉池，在保在保证处理效果的前提下使理效果的前提下使处理工理工艺简化。化。此外，此外，还具有有机物容具有有机物容积负荷高、水力荷高、水力负荷大、荷大、水力停留水力停留时间短、出水水短、出水水质高及所需基建投高及所需基建投资少、能少、能耗及运
4、行成本低的耗及运行成本低的优点。点。MiBAF的工的工艺流程：流程：3概述概述在在滤池中装填有一定量的池中装填有一定量的滤料，料，滤料表面生料表面生长着着高活性的生物膜，运行高活性的生物膜，运行时，滤池内部曝气。池内部曝气。污水流水流经时，利用高比表面，利用高比表面积滤料料带来的高活性来的高活性生物膜的氧化降解能力，生物膜的氧化降解能力，对污水水进行快速行快速净化，此化，此为氧化降解氧化降解过程程；同同时，流水，流水经过，滤料成料成压实状状态，截留，截留污水中水中悬浮物，确保脱落的老化生物膜不随水流漂出，此浮物，确保脱落的老化生物膜不随水流漂出，此为过滤阻截阻截过程程；运行一段运行一段时间后，
5、水后，水头损失会增大，需失会增大，需对滤池池进行反冲洗，以行反冲洗，以释放截留的放截留的悬浮物并更新生物膜，此浮物并更新生物膜，此为反冲洗反冲洗过程程。BAF可分可分为升流式升流式和和降流式降流式，除了，除了污水在水在滤池中的流向不同外，其池型池中的流向不同外，其池型结构基本相同。构基本相同。二、二、BAF工工艺的构造的构造从从图中可看出，曝气生物中可看出，曝气生物滤池的池的结构形式主要由构形式主要由承托承托层、滤料料层、布水系布水系统、布气系布气系统和和反冲洗系反冲洗系统（包括反冲洗空气和反冲洗水）（包括反冲洗空气和反冲洗水）五个部分构成。五个部分构成。BAF工工艺的构造的构造BAF工工艺的
6、构造的构造1 1承托层承托层承托承托层主要是主要是为了支撑了支撑滤料，防止料，防止滤料的流失和料的流失和滤头的堵塞。要求其具有良好的布水均匀性和一定的承的堵塞。要求其具有良好的布水均匀性和一定的承载强度及化学度及化学稳定性。定性。工程中一般工程中一般选用用鹅卵石卵石作作为承托承托层。承托。承托层的装填的装填必必须要有一定的要有一定的级配配，一般从上到下粒径逐，一般从上到下粒径逐渐增大，增大，层高高为0.40.6m。BAF工工艺的构造的构造2 2 滤料层滤料层滤料是料是BAF工工艺的的关关键和和核心核心组成部分。成部分。BAF以采用以采用单一均一均质滤料料为特征。特征。目前常用的目前常用的滤料主
7、要有料主要有石英砂石英砂、轻质陶粒陶粒及及塑料塑料颗粒粒（合成（合成纤维、聚苯乙、聚苯乙烯小球）等。小球）等。BAF工工艺的构造的构造滤料料在在选择滤料料时应掌握以下掌握以下原原则：形状形状规则，以球形，以球形为佳。佳。机械机械强度高。度高。具有良好的生物化学具有良好的生物化学稳定性。定性。比重适中比重适中。比重比重过大，会造成在反冲洗大，会造成在反冲洗时滤料料悬浮困浮困难并使并使反冲洗反冲洗时能耗增加；比重能耗增加；比重过小，又容易引起跑料。小，又容易引起跑料。滤料表面必料表面必须粗糙粗糙。表面粗糙度大，初期挂膜快，反冲洗表面粗糙度大，初期挂膜快，反冲洗时又可以减少生又可以减少生物膜的脱落程
8、度。物膜的脱落程度。多孔性多孔性。滤料良好的孔隙率能料良好的孔隙率能为菌胶菌胶团提供最佳的生提供最佳的生长条件。条件。Ni几种几种滤料的物理性料的物理性质比比较滤料种类滤料种类比表面积比表面积/(m2/g)总孔体积总孔体积(cm3/g)陶粒陶粒3.994.110.103石英砂石英砂0.760.0165炉渣炉渣0.910.0488焦炭焦炭1.270.063沸石沸石0.460.0269BAF工工艺的构造的构造滤料料BAF工工艺的构造的构造滤料料所所选滤料与料与BAF运行方式密切相关：运行方式密切相关：降流式降流式采用采用大比重大比重颗粒粒滤料料Biocarbon采用石英砂采用石英砂滤料料升流式升流
9、式采用采用轻质滤料料Biofor采用比重水的陶粒采用比重水的陶粒滤料料Biostyr采用比重水的聚苯乙采用比重水的聚苯乙烯球形球形颗粒粒滤料料BAF工工艺的构造的构造滤料料滤料的料的粒径粒径和和级配配与与对BAF的运行有重大影响：的运行有重大影响：从表从表3-4可以看出，可以看出，较小粒径的小粒径的滤料，出水水料，出水水质较好。好。但表但表3-5反映出反映出滤料粒径小，其料粒径小，其纳污能力也小，所以容易能力也小，所以容易发生堵塞，运行周期短，需要生堵塞，运行周期短，需要的反冲洗水量的反冲洗水量较大。且大。且滤料粒径越小，水料粒径越小，水头损失也越大，故不适合高水力失也越大，故不适合高水力负荷
10、的情况。荷的情况。目前，普遍使用的目前，普遍使用的滤料粒径料粒径为2.08.0mm。当当处理理废水的水的SS较高高时，粒径不宜小于，粒径不宜小于2.04.0mm。3 3布水系统布水系统曝气生物曝气生物滤池的布水系池的布水系统包括包括进水布水水布水和和反冲反冲洗布水洗布水两个方面。两个方面。进水布水包括：水布水包括：配水室配水室和和配水配水滤头配水室的作用是使某一短配水室的作用是使某一短时段内段内进入入滤池的池的污水混合均匀，通水混合均匀，通过配水配水滤头均匀的均匀的进入入滤料料层；除；除了作了作为滤池正常运行池正常运行时布水用外，也作布水用外，也作为定期反冲定期反冲洗洗时的布水用。的布水用。对
11、于下向流于下向流滤池，布水系池，布水系统的主要作用是用作的主要作用是用作滤池的反冲洗布水和收集池的反冲洗布水和收集净化水。化水。BAF工工艺的构造的构造BAF工工艺的构造的构造反冲洗布水反冲洗布水反冲洗系反冲洗系统必必须：有足有足够的水的水头；在在BAF的整个的整个过水断面上分布均匀。水断面上分布均匀。反冲洗布水系反冲洗布水系统：除采用上述的除采用上述的滤板、板、滤头配水配水方式外，也有小型的曝方式外，也有小型的曝气生物气生物滤池采用池采用穿孔管配水穿孔管配水(管式大阻力配水方式管式大阻力配水方式)的形式。的形式。曝气生物曝气生物滤池一般采用管式大阻力配水方式，其形式池一般采用管式大阻力配水方
12、式，其形式如下如下图所示。所示。BAF工工艺的构造的构造布水系布水系统BAF工工艺的构造的构造4 4布气系统布气系统包括：包括：正常运行正常运行时供氧所需的曝气系供氧所需的曝气系统进行气行气水水联合反冲洗合反冲洗时的供气系的供气系统BAF属于属于附着生附着生长型的好氧生物型的好氧生物处理工理工艺，因此保持，因此保持足足够的的DO是保是保证其其生物膜高活性生物膜高活性以及以及处理功能有效理功能有效发挥的的前提。前提。BAF工工艺的构造的构造布气系布气系统曝气生物曝气生物滤池一般采用池一般采用鼓鼓风曝气曝气形式，布气装形式，布气装置主要有置主要有大、中孔口穿孔管大、中孔口穿孔管和和滤头（如（如单孔
13、膜孔膜专用用曝气器）两种。曝气器）两种。NiBAF工工艺的构造的构造布气系布气系统曝气生物曝气生物滤池一般采用池一般采用鼓鼓风曝气曝气形式，布气装置的形式，布气装置的选择需要考需要考虑对氧的利用率以及氧的利用率以及对滤料料层足足够的冲刷作用，的冲刷作用，主要有主要有大、中孔口穿孔管大、中孔口穿孔管和和滤头（如（如单孔膜孔膜专用曝气器）用曝气器）两种。两种。图1140/43其中穿孔管布气造价其中穿孔管布气造价较低，并具有良好的冲刷低，并具有良好的冲刷作用，可延作用，可延缓阻塞，但阻塞，但对氧的利用率氧的利用率较低。低。布气管道的布气管道的设置通常有三种方式：置通常有三种方式：滤层曝气式曝气式：将
14、曝气管：将曝气管设置在置在滤料下料下层。承托承托层曝气式曝气式：将曝气管：将曝气管设置在承托置在承托层内。内。承托承托层下曝气式下曝气式：将曝气管：将曝气管设在在滤池底部集水空池底部集水空间，与反冲洗空气管道合二与反冲洗空气管道合二为一。一。BAF工工艺的构造的构造布气系布气系统BAF工工艺的构造的构造5.5.反冲洗系统反冲洗系统 气气水水联合反冲洗合反冲洗目的：目的：去除去除滤池运行池运行过程中截留的各种程中截留的各种杂质及老化脱落的及老化脱落的生物膜。生物膜。程序：程序：先降低先降低滤池内的水位并池内的水位并单独气洗独气洗，而后采用，而后采用气气水水联合反冲洗合反冲洗，最后再，最后再单独水
15、洗独水洗。一般由微机自。一般由微机自动控制。控制。频率通常率通常为1次次/d。反冲洗系反冲洗系统应有相有相应的的流量流量计量装置量装置，以保，以保证准确掌握好准确掌握好冲洗冲洗强度，以使度，以使滤层有有轻微膨微膨胀为原原则。既要促使老化生。既要促使老化生物膜和被截留的物膜和被截留的SS与填料分离，又要避免与填料分离，又要避免导致致滤料的流失料的流失和和对滤料料过分冲刷，使其表面生分冲刷，使其表面生长的生物膜脱落而影响的生物膜脱落而影响处理效果。理效果。根据根据水流流向水流流向的不同，的不同，BAF工工艺有两种运行方式：有两种运行方式：升流式（升流式（UBAF）降流式（降流式（DBAF）三、三、
16、BAF工工艺的运行方式的运行方式聚苯乙聚苯乙烯小球小球轻质陶粒陶粒滤料料石英砂石英砂目前多采用升流式目前多采用升流式在升流式在升流式BAF中，曝气和水流方向相同，持中，曝气和水流方向相同，持续的曝气所的曝气所产生的生的紊紊动均化作用均化作用有利于布水的均匀性。有利于布水的均匀性。升流式工升流式工艺在水流和气流的同向上升在水流和气流的同向上升过程的冲刷作用下以及程的冲刷作用下以及经过反冲洗后反冲洗后滤料料自然形成自然形成的的滤料粒径分布料粒径分布，可以把，可以把废水中的水中的SS带至至滤池中部，使池中部，使滤料料纳污能力增能力增强，延，延长滤池的工作池的工作时间。升流式更易于通升流式更易于通过曝
17、气管道曝气管道设置位置的置位置的变化化实现更更强的的处理功能。理功能。曝气生物曝气生物滤池本池本质上看采用的是上看采用的是类似于活性似于活性污泥法中的泥法中的渐减曝气减曝气法法，其工，其工艺的的实质是根据底物降解是根据底物降解规律合理分配水中供氧量。而曝律合理分配水中供氧量。而曝气生物气生物滤池又属于池又属于推流式反推流式反应器器，底物，底物浓度沿度沿滤层递减。所以，减。所以，DO和底物和底物协调合理的分配方式使得升流式的合理的分配方式使得升流式的净化效果化效果优于降流式。于降流式。BAF工工艺的运行方式的运行方式根据根据处理功能理功能分：分：以以有机物去除有机物去除为目目标的运行方式（的运行
18、方式（C-BAF）以以硝化硝化为目目标的运行方式（的运行方式（N-BAF）以以脱氮脱氮为目目标的运行方式（的运行方式（DN-BAF）以以脱氮除磷脱氮除磷为目目标的运行方式（的运行方式（NP-BAF）实现不同功能运行方式的主要区不同功能运行方式的主要区别在于在于曝气管道在曝气管道在滤层中布置位置中布置位置、过滤出水回流的出水回流的设置置以及以及工工艺设计负荷荷的不同。的不同。BAF工工艺的运行方式的运行方式曝气管道曝气管道设置在置在滤池的底部及以下（包括池的底部及以下（包括设置在承托置在承托层或与反冲洗空气管道或与反冲洗空气管道联合合设置在底部集、置在底部集、配水空配水空间，即，即承托承托层曝气
19、式曝气式和和承托承托层下曝气式下曝气式），），通通过曝气作用使整个曝气作用使整个滤池池处于好氧状于好氧状态，不，不设置出置出水回流系水回流系统，设计有机有机负荷荷较高，操作运行高，操作运行简单。1、C-BAF运行方式运行方式2、N-BAF运行方式运行方式N-BAF与与C-BAF的运行方式基本一致，不同的运行方式基本一致，不同点在于其点在于其设计有机有机负荷荷较低或所需运行停留低或所需运行停留时间（HRT）较长，以，以满足硝化菌的生足硝化菌的生长繁殖条件。繁殖条件。以上两种以上两种BAF均可以升流式或降流式运行均可以升流式或降流式运行3、DN-BAF运行方式运行方式曝气管道曝气管道设置在置在滤层
20、内部（内部（滤层曝气式曝气式）。）。曝气管道将整个曝气管道将整个滤床分割成床分割成好氧好氧和和缺氧缺氧两个区域，两个区域，通通过将部分出水回流至将部分出水回流至滤池底部，使池底部，使BAF以以An/O工工艺方式运行。方式运行。在好氧区充分在好氧区充分实现有机物的氧化降解和氨氮的有机物的氧化降解和氨氮的硝化，在缺氧区通硝化，在缺氧区通过出水回流及出水回流及进水中水中输入的有机入的有机底物底物实现反硝化，从而反硝化，从而实现脱氮功能。脱氮功能。4、NP-BAF运行方式运行方式NP-BAF与与DN-BAF的运行方式基本一致，不的运行方式基本一致，不同点在于其所使用的同点在于其所使用的滤料料应对磷具有
21、良好的吸附能磷具有良好的吸附能力，同力，同时一般需要与其前一般需要与其前处理工理工艺相相结合，在前面合，在前面增增设必要的物化必要的物化强化化处理措施。理措施。以上两种以上两种BAF只适用于升流式只适用于升流式无无论BAF以上述何种方式运行，以上述何种方式运行，实际上都具有比上都具有比传统活性活性污泥法或生物接触氧化法泥法或生物接触氧化法更高的脱氮功能更高的脱氮功能。因因为在在BAF运行运行过程中，程中，滤料表面附着生料表面附着生长的生物膜的生物膜具有一定的厚度，因而存在着从膜表面至内部的具有一定的厚度，因而存在着从膜表面至内部的DO浓度度梯度，自然形成了由表面至内部的梯度，自然形成了由表面至内部的好氧好氧、缺氧缺氧和和厌氧氧区，区，废水中的水中的污染物通染物通过生物膜的吸附、吸收向其内部生物膜的吸附、吸收向其内部传递，依次依次经历相相应的的有机物氧化降解有机物氧化降解、氨氮的好氧硝化氨氮的好氧硝化和和硝硝态氮的缺氧反硝化氮的缺氧反硝化过程，程，实现了了对有机物和氮的有机物和氮的转化和去除。化和去除。LOGO