曝气生物滤池(baf)是从给水滤池发展而来,因此要从滤池的发展说起。给水处理领域原来只有下向流滤池,是由于上向流滤池在工程应用上存在一系列问题没有解决,如滤料冲洗不干净、滤床易板结、水力穿透、跑滤料等等,但是下向流滤池纳污能力差,污水处理领域只能采用上向流滤池。
一、 滤池发展简史
1、 滤池1.0时代
1804年,英国首次记载了慢砂滤池,慢滤池(slowfilter)也称表层过滤,主要利用顶部的滤膜截留悬浮固体,同时发挥微生物对水质的净化作用。这种滤池生产水量少、滤速慢(10m/d)、占地大。
2、 滤池2.0时代
1885年,在美国现出了第一座普通快滤池,快速过滤采用过滤和反冲洗两个步骤,实现截留悬浮固体和清洗滤层,相比于慢砂滤池,其滤速提高了几十倍,大大提高了产水量。但反冲洗采用单水冲洗,滤料清洗不彻底,反冲洗周期短,反洗水量大。
3、 滤池3.0时代
1972年,法国得利满公司发明了v型滤池,采用先进的气水联合反冲洗工艺和均质滤料,在快滤池的基础上引入了压缩空气进行反冲洗,滤料清洗比较彻底,改善了过滤性能,提高了滤层的截污能力。但v型滤池存在反冲洗滤料易流失,表面扫洗水耗量大的问题。
4、 滤池4.0时代
曝气生物滤池(biological aerated filter),简称baf,该工艺是20世纪90年代初开发出来的新型微生物附着污水处理技术,是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺,广泛应用于污水深度、微污染水源等水处理领域。曝气生物滤池处理效果良好,但存在滤头易堵塞、滤床易板结、滤料易流失等问题。
5、 滤池5.0时代
深圳清泉的上向流滤池及无堵塞曝气生物滤池,2005年首次成功应用于新疆乌鲁木齐第五水厂及甘肃酒泉市污水处理厂,开启了滤池5.0时代。不同于常规的重力式下向流滤池,深圳清泉的上向流滤池采用独特的配水配气系统、具有发明专利的反冲洗方法,使得滤料清洗更加彻底,不存在堵塞、板结、流失等问题,具有纳污能力强、反洗周期长、过滤速度快等优点。
二、常规baf结构及特点
baf滤池底部设有进水和排泥管,中上部是填料层,厚度一般为1.5~3.5m。填料层底部与滤池底部的空间留作反冲洗再生时填料膨胀之用。
图1 baf池结构示意图
滤池供气系统分两套管路,置于填料层内的工艺空气管用于工艺(主要由提供增氧曝气),并将填料层分为上下两个区:上部为好氧区,下部为缺氧区。根据不同的原水水质、处理目的和要求,填料层的高度不同,好氧区、厌氧区所占比例也相应变化;滤池底部的空气管路是反冲洗空气管。
baf最大的特点是集生物氧化和截留悬浮物于一体,节省了后续二次沉淀池,能高效去除有机物和氨氮。具有容积负荷、水力负荷大,水力停留时间短,占地、基建投资少,出水水质好的优点。
三、常规baf工艺的局限性
常规曝气生物滤池处理效果好,但随着该工艺的运行,滤池易堵塞、填料易板结和易流失等问题逐渐暴露出来。这些问题直接影响了污水处理厂的运行,进而制约了该工艺的推广应用。
常规的曝气生物滤池在实际应用中普遍存在的问题如下:
(1)对原水ss要求苛刻,滤头滤板的配水方式发生堵塞现象,滤池检修维护工作量较大;
(2)反冲洗强度不容易控制反洗强度太强,好的生物膜被破坏,反洗后生物膜恢复时间长。反洗强度不足滤料洗不干净,滤床容易堵塞;
(3)对工艺设备及自动控制等要求高,如果缺乏有机整合,将严重影响工艺优势的发挥;
(4)滤池反冲洗效果不好,滤料发生板结、沟流等现象。
四、清泉创新—无堵塞曝气生物滤池
针对常规曝气生物滤池容易出现的问题,深圳清泉结合自身丰富的设计及施工经验开发了专利工艺“无堵塞曝气生物滤池”。其主要特点为:
(1)采用专门设计的配水配气系统,无需单独设置曝气设备,无需维护;
(2)无堵塞曝气生物滤池采用闭池反冲洗,有效避免滤料流失,同时反冲洗强度不需要太强但老化生物膜排放更彻底;
(3)采用“逆向排污空气摩擦气水联洗”的冲洗方式,合理控制冲洗强度和过程的交替,在低膨胀率的情况下,实现滤料间的适度摩擦,在实现滤料清洁的同时,又降低对生物膜的破坏。
深圳清泉研发的“无堵塞曝气生物滤池及其成套设备”,于2005年7月通过了国家科技成果鉴定。随后“无堵塞曝气生物滤池污水资源化技术、成套设备”申请了国家科技部2005年创新基金。经过严格的评审后,深圳清泉与国家科技部于2005年12月签定了科技创新合同,获得了创新基金的资。“无堵塞曝气生物滤池”亦已获得国家发明专利,专利号为zl200510033319.5。
图2 无堵塞曝气生物滤池相关证书
五、智能模块化水处理装备---baf曝气生物滤池模块)
baf模块是深圳清泉根据无堵塞曝气生物滤池工艺技术开发的专利产品(专利号zl2005100333195):
ø 主要组成设备
火山岩/陶粒滤料、多功能滤管、曝气风机、反洗风机、反洗水泵。
ø 主要设计参数
停留时间:40 min~60 min(baf-c),30 min~45 min(baf-n)
反洗参数:气洗强度:12~14l/(s∙m2),单水洗强度:6~9l/(s∙m2)
ø 水头损失:1.5m~2.5m
ø 产品选型
baf模块,包括baf-c碳化池模块、baf-n硝化池模块和baf-cn碳化硝化模块,根据水量大小可自主组合模块数量。
ø 进水水质要求
baf-c池:cod≤200mg/l,ss≤60mg/l;
baf-n池:nh3-n≤40mg/l,ss≤40mg/l。
baf-cn池:cod≤150mg/l,nh3-n≤30mg/l,ss≤60mg/l。
ø baf-c池模块指标去除率:cod ≥90%
ø baf-n池模块指标去除率:nh3-n ≥90%
ø baf-cn池模块指标去除率:cod ≥80%,nh3-n ≥80%