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BAF工艺在城市污水处理厂中的应用

摘要:曝气生物滤池简称BAF,它具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点,因此,在污水处理中得到广泛的应用。本文结合了具体的工程实例,就BAF工艺在城市污水处理厂中的应用进行了探讨,详细介绍了BAF的工艺流程以及各处理单元设计参数,并对设计过程中着重考虑的问题以及调试运行情况进行了说明。以期能为BAF工艺更好地应用于城市污水处理厂中提供参考。 
关键词:BAF工艺;城市污水处理厂;应用 
  随着城市化进程的不断加快和城市规模的不断加大,城市人口也在不断增长,并且城市工艺也得到了一定的发展,与之而来的是污水的排放量明显增加。为了更好地处理城市污水,曝气生物滤池在此方面得到了广泛的应用。所谓的曝气生物滤池,简称BAF,是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上,借鉴给水滤池工艺而开发的一种污水处理新工艺。这种工艺具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点,在目前污水排放量增大的情况下,可以更好地处理城市污水。 
  1 工程概况 
  污水处理厂设计总规模为,本期工程建设规模为,总占地面积3hm2。主要建构筑物包括进水泵房、污水处理间以及脱水机房和除臭间。其中,进水泵房1座,本期土建规模,设备安装规模;污水处理间2座,单座规模,本期建设1座。脱水机房和除臭间1座,本期土建规模,设备安装规模。 
  2 设计进出水水质以及工艺流程 
  2.1 设计进出水水质 
  工程设计进水中,生活污水量和工业废水量的比例为3:1,其中工业废水水质达到CJ343―2010《污水排入城市下水道水质标准》后方可接入污水收集系统。工程出水指标按GB18918―2002《城镇污水厂污染物排放标准》中一级A标准执行。设计进出水水质详见表1。 
  2.2 设计工艺流程 
  根据工程占地面积小,建设标准高、自动化程度要求高等特点,选用曝气生物滤池工艺,其主要工艺流程见图1。 
  3 主要构筑物设计 
  3.1 粗格栅进水泵房 
  粗格栅与进水泵房合建,1座,土建规模。粗格栅共设2组,格栅前后设有闸门备作检修和切换用。本期工程2组格栅,1用1备,待扩建至规模时,2组格栅同时使用。进水泵房选用5台潜污泵,本期工程安装3台潜污泵,2用1备,其中1台变频。远期增加2台泵。主要设计参数:总变化系数:Kz=1.5;设计流量:Qmax=;过栅流速:Vmax=0.6m/s;栅条间隙:b=25mm。 
  3.2 污水处理间 
  设计污水处理间为旋流沉砂池、水解沉淀池、曝气生物滤池以及紫外消毒渠的合建体。合建体共2座,其中一期工程1座。合建体采用封闭式,其各部分设计如下。 
  3.2.1 细格栅旋流沉砂池 
  细格栅2台,旋流沉砂池2座,采用成套设备并配套砂水分离器。主要设计参数:总变化系数:Kz=1.5;单槽设计流量:过栅流速:Vmax=0.6m/s;栅条间隙:b=5mm;旋流沉砂池最大设计流量时停留时间:36s。 
  3.2.2水解沉淀池 
  水解沉淀池2格。每格设有机械混合区、絮凝反应区以及水解浓缩区。絮凝剂采用PAC,助凝剂采用PAM。有效水深为7.1m。主要设计参数:总变化系数:Kz=1.5;设计流量:Qmax=625m3/h;机械混合时间:2min;絮凝反应时间:12min;分离区表面负荷: 
  3.3.3曝气生物滤池 
  曝气生物滤池分为2段:DN生物滤池段以及N曝气生物滤池段。另外,还有反冲洗清水池、反冲洗排水缓冲池以及鼓风机房等配套设施。 
  (1)DN生物滤池段 
  DN生物滤池共4格,池内承托滤板下部为配水室,使来水由配水室经承托滤板上的滤头均匀布置于整个滤池截面;承托滤板上部填装有轻质球型生物陶粒,作为微生物的载体;上部为清水区。 
  (2)N曝气生物滤池段 
  N曝气生物滤池共6格,池内承托滤板下部为配水室,使来水由配水室经承托滤板上的滤头均匀布置于整个滤池截面;承托滤板上部填装有轻质球型生物陶粒,作为微生物的载体;轻质球型生物陶粒层底部安装有单孔膜空气扩散器,以供给微生物氧分。上部为清水区。 
  (3)回流水池 
  回流水池1座,主要功能是储存N曝气生物滤池段的出水,以回流至DN生物滤池段。设置3台回流泵,2用1备。 
  (4)紫外消毒渠 
  紫外消毒渠1座,1格,设计流量。单元格管道宽0.92m,设紫外模块组,采用低压高强紫外灯,模块带自动清洗装置。 
  (5)清水池 
  清水池1座,主要功能为储存反冲洗用水及中水回用用水。设置3台反冲洗泵,2台出水回用泵。 
  (6)反冲洗排水缓冲池 
  反冲洗排水缓冲池1座,主要功能为储存反冲洗排水。内设2台潜污泵,将反冲洗废水由缓冲池提升至混凝沉淀单元。同时,设置2台搅拌器以防止沉淀。 
  (7)鼓风机房 
  为降低土建费用,将鼓风机全部置于曝气生物滤池的管廊内。主要设计参数:氧利用率EA=30%;空气总量;滤池反冲洗气量为。 
  3.3 脱水机房 
  脱水机房1座,土建规模,本期设备按规模安装。污泥由污泥螺杆泵提升至离心脱水机,脱水干污泥由无轴螺旋输送机直接装车外运。建有污泥池2座,水解沉淀池产生的剩余污泥经污泥泵提升入污泥池。主要设计参数为污泥脱水机工作制为16h/d;污泥总量为7.10t/d(干污泥),其中近期3.35t/d;进泥含水率为98%;脱水后含水率为80%。 
  3.4 生物除臭 
  生物除臭间与脱水机房合建。本工程设计对粗格栅进水泵房、细格栅沉砂池、水解沉淀池、超细格栅、曝气生物滤池缺氧段产生的臭气进行收集处理。其中,对进水泵房地面以下废气收集,其余设备和构筑物加盖收集。换气次数按每小时3次计。来自不同废气源的废气经由通风管道,通过离心风机的抽送,进入一体化生物滤池。机械抽风,自然补风。在一体化生物滤池中,臭气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层,利用微生物细胞对恶臭物质的吸附、吸收和降解功能,将恶臭物质吸附后分解成CO2,H2O,H2SO4,HNO3等简单无机物。
    4 关于部分设计的补充说明 
  4.1 关于预处理 
  运用曝气生物滤池处理污水一般需要对原水进行预处理,其目的是为了使滤池能以较长的周期运行,减少反冲洗次数,降低能耗,否则原水中的大量杂质和SS都将进入曝气生物滤池,这将会堵塞曝气、布水系统,给系统的运行带来严重的后果。本工程设计采用沉砂池+水解沉淀池+超细格栅作为曝气生物滤池的预处理。 
  4.2 关于脱氮 
  本工程设计采用前置反硝化的方式进行脱氮,以满足系统反硝化对碳源的要求。废水首先经过滤池的缺氧段(DN段),然后通过好氧段(N段),好氧段出水回流至反硝化滤池。 
  由于在设计时本工程尚无实际进水的水质数据,进水水质存在一定的变数,为防止今后运行过程中反硝化碳源不足,在工程设计中,预留外加碳源投加系统。 
  4.3 关于除磷 
  曝气生物滤池存在一定的生物除磷作用,但其除磷效果有限,去除率约在40%左右,完全依靠生物除磷很难达到排放标准,还必须辅以化学除磷才能解决磷的最终达标问题。 
  化学除磷药剂投加点有2种选择:①在水解沉淀池内以磷为控制指标决定加药量;②在曝气生物滤池中投加,实现同步絮凝过滤。为节省投药量,水解沉淀池的投药量以满足其出水SS小于60mg/L为控制要求,磷的达标可在进入曝气生物滤池前补充投加控制。 
  4.4 关于出水SS的达标 
  一般曝气生物滤池出水ρ(SS)较难稳定达到10mg/L以下。本设计氮曝气生物滤池段采用2种粒径滤料,下层3m高滤料粒径采用3~~5mm,上层1m高滤料粒径采用2~3mm,上细下粗,使得滤料层的厚度与滤料粒径之比(L/d)大于1000,满足给水滤池规范的要求。由此可使出水ρ(SS)小于10mg/L,从而节省深度处理设施。 
  5 调试运行 
  工程完工交付后,于2012年5月4日开始进行调试运行。采用纯培养挂膜方式,进行生物挂膜培养、驯化。首先对滤料进行冲洗及调试设备的运行及参数,后引进污水原水进行生物挂膜。此过程持续近2个月时间。完成生物挂膜后,逐步增大进水量,目前已接近调试工程尾声,进水负荷已增至设计负荷的70%。 
  在调试运行期间,进水ρ(COD)维持在200mg/L左右,出水的ρ(COD)稳定维持在40mg/L以下,去除率平均为84%;进水的ρ(NH3-N)维持在30mg/L左右,出水的ρ(NH3-N)为1~3mg/L,去除率平均为96.2%;进水ρ(SS)为100mg/L左右,出水ρ(SS)低于10mg/L,去除率平均85%;进水ρ(TP)在1.4~4.2mg/L,出水的ρ(TP)值低于0.5mg/L,去除率平均88.3%。 
  由此,污水处理厂调试运行自2012年5月4日开始至2012年8月30日基本结束,除生物滤池前期挂膜期间出水水质有所波动外,中后期出水水质指标基本稳定达到一级A标准,满足设计要求。 
  6 结语 
  综上所述,BAF工艺具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点,在如今城市污水严重污染的情况下,这种工艺得到了广泛的应用。本文结合了具体的工程实例,详细介绍了BAF的工艺流程以及各处理单元设计参数,并对设计过程中着重考虑的问题以及调试运行情况进行了说明。相信采用BAF工艺可以更好地应对城市污水的治理。 
  参考文献: 
  [1]龙熙艳.城镇污水处理厂工程设计实践[J].城市建设理论研究.2013(07). 
  [2]罗茜、李远军、张锐.BAF工艺在污水处理厂的运用[J].西昌学院学报(自然科学版).2006(04)

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