1、无堵塞曝气生物滤池在一级 A 标改造工程中的优越性目前，水资源短缺和水污染严重已经成为制约城市可持续发展的重要因素，污水资源化成为城市基础设施建设的重要部分，也是水资源综合利用和节水的重要措施。随着对污水排放标准从一级 B 提高到一级 A 的修订，如何能使水质达到新修订的标准又能最大程度的节能降耗成了污水厂关注的热点问题。面对新标准，污水厂在提标改造中应采用何种工艺，主要要考虑以下几个因素。（1）新标准对氨氮的出水要求比较严格，在选择改造的工艺中应重点考虑该工艺能否满足氨氮的去除要求；（2）在保证出水水质的前提下，应考虑其经济性、实用性、先进性，选择投资省、占地少、运行费用低、操作简便的工艺；
2、（3）在一定工艺条件下，选择能耗低、排污少、管理方便的工艺；（4）在达标出水前提下，选择加药少、运行费用低的工艺。一、曝气生物滤池简介曝气生物滤池（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“生物膜法”污水处理技术的一种，其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，有机物容积负荷高，水力负荷大、水力停留时间短，占地、基建投资少，出水水质好，不仅可以用于水体富营养化处理，而且可以广泛地用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造和造纸等高浓度废水的处理。自 9
3、0 年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，曝气生物滤池已在欧美和日本等发达国家广为流行，目前世界上已有数百座大大小小的曝气生物滤池。我国大连市引进德国技术，于 2000 年建起亚洲第一座使用BAF 工艺的 12 万 m3/d 马栏河污水厂。二、无堵塞曝气生物滤池工艺及设备介绍1、 概 述无 堵 塞 曝 气 生 物 滤 池 是 深 圳 清 泉 公 司 的 专 利 工 艺 ， 为 克 服 普 通 曝 气 生物 滤 池 采 用 长 柄 滤 头 及 滤 板 组 成 的 小 阻 力 配 水 系 统 易 发 生 堵 塞 ， 反 冲 排 水 时滤 料 容 易 发 生 流 失 等 工 艺 上 的 不
4、足 ， 无 堵 塞 曝 气 生 物 滤 池 采 用 了 中 阻 力 拱 形管 配 水 配 气 装 置 、 排 水 自 动 翻 板 阀 设 备 ， 替 代 了 小 阻 力 滤 头 滤 板 、 省 去 了 栅形 挡 板 、 解 决 了 曝 气 生 物 滤 池 目 前 普 遍 存 在 的 上 述 两 个 问 题 。我公司采用专门设计的中阻力配水、大阻力配气，且兼有曝气空气扩散功能的多功能配水配气管替代常规的小阻力滤头滤板结构来作为无堵塞曝气生物滤池的配水配气设备，该设备除均匀分配生物滤池冲洗水和空气外，还可对强度相对较低的处理进水（上向流生物滤池）实现均匀的分配作用，且不会发生堵塞现象。该设备的独特
5、设计使其还具有曝气空气扩散设备的功能，应用该设备后，生物滤池中不需要再另外设置单独的曝气设备（单孔膜曝气器或穿孔管） ，降低了设备造价和设备安装工程量。池 壁 上 滤 料 上 方 150 300mm 处 设 置 排 出 反 冲 洗 水 的 自 动 排 水 翻 板 阀 ，翻 板 阀 上 方 800 1200mm 处 设 置 排 水 溢 流 堰 。2、工作原理无 堵 塞 曝 气 生 物 滤 池 中 ， 拱 形 管 上 开 有 一 定 间 距 的 配 水 孔 和 配 气 孔 ， 由于 是 中 阻 力 配 水 ， 故 当 原 水 中 悬 浮 物 较 多 时 也 不 容 易 发 生 堵 塞 ， 即 使
6、发 生 堵塞 ， 通 过 反 冲 洗 时 先 打 开 排 空 管 上 的 自 动 阀 门 进 行 强 制 排 放 的 措 施 ， 可 以 将堵 塞 物 从 排 空 管 排 掉 。 该 装 置 同 时 具 有 安 装 简 便 、 坚 固 耐 用 ， 性 能 可 靠 的 特点 ， 可 降 低 生 物 滤 池 施 工 难 度 ， 节 省 土 建 费 用 。 另 外 ， 拱 形 管 配 水 配 气 装 置采 用 了 中 阻 力 配 水 设 计 ， 提 高 了 单 孔 出 水 流 速 ， 使 生 物 滤 池 底 部 污 水 、 空 气 、滤 料 之 间 的 混 合 更 加 强 烈 ， 增 大 了 传 质
7、 效 率 ， 提 高 生 物 滤 池 氧 利 用 率 和 对 污染 物 质 的 去 除 效 率 。采 用 翻 板 阀 作 为 曝 气 生 物 滤 池 的 排 水 设 备 ， 反 冲 时 关 闭 翻 板 阀 ， 闭 池反 冲 洗 。 当 反 冲 水 液 面 上 升 至 接 近 溢 流 堰 位 置 时 ， 停 止 反 冲 洗 ， 静 置 约20s 时 间 ， 待 滤 料 沉 降 后 再 开 启 翻 板 阀 排 出 反 冲 洗 水 ， 即 可 达 到 避 免 滤 料 流失 的 目 的 。无 堵 塞 曝 气 生 物 滤 池 通 过 在 曝 气 生 物 滤 池 中 采 用 新 型 的 设 备 和 工 艺
8、 设计 ， 解 决 了 曝 气 生 物 滤 池 易 堵 塞 和 反 冲 时 滤 料 流 失 的 问 题 ， 提 高 了 生 物 滤 池污 染 物 的 去 除 效 率 ， 为 曝 气 生 物 滤 池 工 艺 提 供 了 更 好 的 应 用 条 件 。3、 工 作 流 程无 堵 塞 曝 气 生 物 滤 池 与 普 通 曝 气 生 物 滤 池 一 样 ， 可 分 别 用 于 脱 碳 为 主的 CN 池 ， 消 化 、 反 消 化 为 主 的 N/DN 池 等 ， 其 正 常 工 作 与 普 通 曝 气 生 物 滤池 完 全 一 样 ， 但 在 反 冲 洗 时 有 自 身 独 有 的 程 序 ， 反
9、冲 洗 的 过 程 如 下 ： 首 先 关 闭 污 水 进 水 阀 门 和 曝 气 空 气 管 上 阀 门 ， 开 启 池 底 放 空 自动 阀 ， 将 生 物 滤 池 内 的 水 通 过 放 空 管 排 出 ， 同 时 将 配 水 配 气 拱 形 管 下 的 杂 物带 出 ； 待 液 面 下 降 至 滤 料 层 上 约 300mm 距 离 时 ， 关 闭 放 空 自 动 阀 ， 开 启 反冲 空 气 自 动 阀 ， 并 开 启 反 冲 空 气 设 备 ， 压 力 空 气 通 过 反 冲 空 气 管 进 入 各 个 拱形 ， 再 通 过 拱 形 配 水 配 气 管 均 匀 进 入 滤 料 层
10、， 摩擦滤料的被截污物，气洗强度约为 10 12L/m2.s。 空 气 清 洗 进 行 约 8 10min 后 ， 开 启 反 冲 进 水 自 动 阀 和 反 冲 水 设 备 ，通 过 反 冲 进 水 管 将 反 冲 洗 水 送 入 池 底 的 配 水 渠 ， 再 由 拱 形 配 水 配 气 管 进 入 滤料 层 ， 此 时 为 气 水 联 合 反 冲 洗 过 程 ， 该 过 程 中 气 水 是 自 动 分 离 的 。此 过 程 中 空 气 强 度 保 持 不 变 ， 反 冲 水 强 度 为 3L/s.。 气 水 联 合 反 冲 洗 约 58 m in 左 右 ， 待 生 物 滤 池 内 液
11、面 上 升 至 溢 流 堰 ，关 闭 反 冲 进 水 自 动 阀 、 反 冲 空 气 自 动 阀 和 反 冲 洗 设 备 ， 静 置 约 20 秒 ， 待膨 胀 滤 料 沉 降 后 ， 打 开 翻 板 阀 ， 将 生 物 滤 池 内 的 水 排 放 。 反 冲 洗 水 排 放 后 ， 关 闭 翻 板 阀 ， 开 启 反 冲 进 水 自 动 阀 和 反 冲 水 设 备 ，进 行 单 独 水 反 冲 洗 过 程 ， 该 过 程 反 冲 水 强 度 为 6L/s.。反冲约 35 分钟后，生 物 滤 池 内 液 面 上 升 至 溢 流 堰 高 度 ， 关 闭 反 冲 进 水 自 动 阀 ， 静 置 约
12、20 秒 待 膨 胀 滤 料 沉 降 后 ， 打 开 翻 板 阀 ， 将 生 物 滤 池 内 的 水 排 放 。 按 反 冲 洗 情 况 再 重 复 上 一 步 骤 2 3 次 ， 将 滤 料 清 洗 干 净 后 ， 停 止 反冲 洗 ， 进 入 新 一 轮 正 常 运 行 周 期 。4、运行控制曝气生物滤池为周期运行，从开始过滤到反冲洗结束为一个周期，反冲洗周期 2448h。第一级曝气生物滤池应采用上向流方式，应在每格滤池进水上设调节阀门，根据滤池运行情况调节进水量、确保出水水质。每格生物滤池应单独设置曝气鼓风机，单独供气，确保供气量在需要的范围内。5、设备特点 无 堵 塞 曝 气 生 物
13、滤 池 采 用 清 泉 公 司 的 成 套 国 产 化 设 备 ， 其 中 关 键 工 艺 设备 包 括 ： BAF 自控设备、QSTD 系列全数字控制气动调节蝶阀、QKD 气动开关蝶阀、NQF 不锈钢气动闸板、QQF 不锈钢气动翻板阀、QLB 配水配气拱形管、自控仪表等，关键部件如 PLC、气动执行机构等采用国际著名品牌的产品，确保设备可靠、实用、先进且经济。三、无堵塞曝气生物滤池在一级 A 标改造工程中的优势面对新标准，无堵塞曝气生物滤池在污水处理厂的改造中有无可比拟的优越性：1、占地面积小：由于不设二沉池，且水力负荷、容积负荷高，可在短时间内对污水进行快速净化，故占地面积小，与氧化沟工艺
14、技术相比，节约占地 70%以上，特别适合在寸土寸金的城市中使用。2、处理效率高，出水水质好，截污容量大，对氨氮去除效率高。在 BAF 中，由于滤料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水 SS 很低，一般不超过 10mg/L。因周期性的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄（一般为 110m 左右） ，活性很高。高活性的生物膜可吸附、截留难降解的物质。3、过滤周期长，反冲洗耗水量少，反冲洗效果佳；4、运行费用省。由于采用了这种新型微生物附着污水处理技术集高效的生物氧化和截留悬浮物于一体，故使得这种工艺有机物容积负荷高，水力负荷大、水力停留时间短，出水水质好，运行效率高费用低；5、模块
15、化运行与管理，自动化程度高，管理方便：BAF 工艺技术采用模块组合式运行，即可以 300010000m3/d 为一个模块，多组模块并行使用，建成处理规模大的污水处理厂。故：用它建成的治污工程可根据治污规模需求的增长而分期投入，这样可以提高资金利用率，缩短工期，并可根据治污的轻重缓急，有限治理污染严重的地区、行业，有治理效果明显，见效快的优点；用它建成的大型污水处理厂，可根据需要，方便地进行分期、分格地维护保养，从而有维护方便、运行效率高的优点；用它建成的污水处理厂，可根据城市进水水量的变化，调节开启模块的数量，达到最有效地节约污水处理厂运行费用的目的；6、采用冲洗配水配气、供氧曝气一体化的多功
16、能滤管布水布气设备，不需另外设置单独的曝气设备，曝气均匀、效果好、且不会产生堵塞，无需维护；7、土建结构简单，施工方便；8、闭池反冲洗，不会产生滤料流失：采用翻板阀作为曝气生物滤池的排水设备，反冲时关闭翻板阀，闭池反冲洗。当反冲水液面上升至接近溢流堰位置时，停止反冲洗，静置约 20s 时间，待滤料沉降后再开启翻板阀排出反冲洗水，即可达到避免滤料流失的目的。四、D 型滤池在一级 A 标改造工程中的优缺点D 型滤池是由清华大学和德安公司共同开发研制的一种重力式高速自适应滤池，它以国家 863 计划的专利产品彗星式纤维滤料为技术核心，采用小阻力配水系统、高效的气水反冲洗技术、恒水位或变水位的过滤方式
17、，可应用于市政自来水工程、工业给水工程和中水回用工程。 D 型滤池具备传统快滤池的主要优点，且由于运用了 DA863 过滤技术，多方面性能优于传统快滤池，是一种实用、新型、高效的滤池。在一级 A 标改造工程中，D 型滤池的运用有以下优缺点，见表 1-1。表 1-1 D 型滤池优缺点对比表过滤精度高：经 Multisizer3 颗粒粒度分布和计数仪分析测试，对水中大于 5m的悬浮固体颗粒的去除率可达 91以上，最高去除率为 97.7，正常出水浊度在1NTU 以下；截污容量大：经混凝处理的水，截污容量在 1035kg/m3 的范围内；过滤速度快：在工程应用中的设计过滤速度为 1823m/h，它可以
18、减少水厂的占地面积，从而节约建设投资；反洗耗水率低：反冲洗耗水量小于周期滤水量的 12；运行费用低：絮凝剂投加量是常规砂滤技术的 1/21/3，且周期产水量的提高使得吨水运行费用也随之减少；使用寿命长：滤料本身耐腐蚀性能好，自然使用寿命在十年以上，维护费用低；检修维护方便：使用多年后对滤池适量补充滤料，不存在纤维束滤池滤料必须整体割除更换的弊病；抗负荷能力强：能经受短时间内高浊度水（如雨季水源）的冲击，而仍然保证出水水质；优点特有的拦截技术，可保证滤料在反冲洗时不会流失。滤料昂贵，投资费用高；对进水水质要求高；反冲洗周期短；反冲洗强度大，耗能多，容易破坏滤料；缺点水头损失大，初滤效果差：初滤水
19、必须全部排放；土建结构复杂，精度高，施工难度大。五、MBR 在一级 A 标改造工程中的优缺点MBR 是膜分离技术和污水生物处理技术有机结合的产物，被普遍认为是性能稳定，效果良好，和极具发展潜力的污水处理技术。该技术的特点是以超、微滤膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的泥水重力沉降分离过程，由于采用膜分离，因此可以保持很高的生物相浓度和非常优异的出水效果。可有效去除水中的有机物与氨氮等污染物质。在一级 A 标改造工程中，MBR 的运用有以下优缺点，见表 1-2。表 1-2 MBR 优缺点对比表出水水质好：由于膜的高效截留，出水中悬浮固体的浓度基本为零；可 去 除 氨 氮 及 难 降 解 有 机
20、 物 ；设备紧凑，占地少；优点剩 余 污 泥 产 量 少 ： 可以降低污泥处理费用，简化污水处理工艺操作，特别式对于小型污水处理厂和分散的污水处理设施，其优越性更为突出；膜 造 价 高 ： 使膜生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；膜 污 染 容 易 出 现 ： 给操作管理带来不便；能 耗 高 ： 首 先 MBR 泥 水 分 离 过 程 必 须 保 持 一 定 的 膜 驱 动 压 力 ， 其 次 是 MBR 池中 MLSS 浓 度 非 常 高 ， 要 保 持 足 够 的 传 氧 速 率 ， 必 须 加 大 曝 气 强 度 ， 还 有 为 了 加 大膜 通 量 、 减 轻 膜 污 染 ， 必
21、 须 增 大 流 速 ， 冲 刷 膜 表 面 ， 造 成 MBR 的 能 耗 要 比 传 统 的生 物 处 理 工 艺 高 ；单位处理能力小；运行不是十分稳定；缺点膜失效：采用射流曝气后导致的表面错流速度的提高可有效控制由悬浮物、胶体物质形成凝胶层产生的膜污染问题，但随着膜通量的大大提高，有机物被膜孔拦截所形成的不可逆污染将上升为膜污染问题的主要矛盾，严重的不可逆污染的产生会导致膜的失效。六、生物转盘在一级 A 标改造工程中的优缺点生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术的一种，是污水灌溉和土地处理的人工强化。这种处理法使细菌和菌类的微生物、原生动物一类的微型动物在生物转盘境料载体上生长繁育，形
22、成膜状生物性污泥生物膜。污水经沉淀池初级处理后与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物作为营养，使污水得到净化。在生物转盘中，微生物代谢所需的溶解氧通过设在生物转盘下侧的曝气管供给。转盘表面覆有空气罩，从曝气管中释放出的压缩空气驱动空气罩使转盘转动，当转盘离开污水时，转盘表面上形成一层薄薄的水层，水层也从空气中吸收溶解氧。在一级 A 标改造工程中，生物转盘的运用有以下优缺点，见表 1-3。表 1-3 生物转盘优缺点对比表操作简单：没有污泥膨胀和流失问题，没有污泥回流系统，生产上易于控制； 剩余生物污泥量小，运行费用低：污泥颗粒大，含水率低，沉淀速度大，易于沉淀分离和脱水干化；产泥量
23、较少，运行时不需曝气和污泥回流，而且动力消耗和运行费用低；设备构造简单：无生物量调节和污泥膨胀的问题，机械设备简单，便于维护管理；可处理高浓度废水：承受 BOD 的浓度可达 1000mg/l，耐冲击能力强；废水在氧化槽内停留时间短：1-1.5h，处理废水高，BOD 去除率一般可达 90%以上；微生物浓度高，生物相分级，有利于微生物生长和有机物降解。优点比活性污泥法占地少。占地虽比活性污泥法少，但仍然较大； 盘材昂贵、基建投资大：转盘支撑填料的钢结构骨架长期在污水中浸泡，腐蚀严重，23 年需进行一次油漆，采用船用防水防腐漆，油漆一次要拆境料、空气罩等。工作量很大，如采用不锈钢骨架，每台转盘的成本
24、增至 10 多万元，一次投资太大；转盘填料塑料，以及环氧玻璃钢制成的空气罩使用寿命不会超过 10 年，需要研制替代材料；处理含易挥发有毒废水时，对大气污染严重。生物膜严重脱落：在转盘启动的两周内，盘面上生物膜大量脱落是正常的，当转盘采用其他水质的活性污泥来接种时，脱落现象更为严重。另外，若进水 pH 值急剧变化，在 pH 小于 5 或大于 10.5，将导致生物膜大量脱落。产生白色生物膜，处理效果大大下降：当进水发生腐败或含有高浓度的硫化物如硫化氢、硫化钠、硫酸钠等，或负荷过高使氧化槽内混合液缺氧时，生物膜中硫细菌（如贝氏硫细菌或发硫细菌）会大量繁殖，并占优势。有时除上述条件外，进水偏酸性，使膜
25、中丝状真菌大量繁殖。此时，盘面会呈白色，处理效果大大下降。污泥漂浮，严重影响出水水质：从盘片上脱落的生物膜呈大块絮状。一般用二沉池加以去除。二沉池的排泥周期通常采用 4 小时。周期过长会产生污泥腐化；周期过短，则会加重污泥处理系统的负担。当二沉池去除效果不佳或排泥不足或排泥不即使等都会形成污泥漂浮现象。由于生物转盘不需要回流污泥，污泥漂浮现象不会影响转盘生化需氧量的去除率，但会严重影响出水水质。固体的累积：沉砂池或初沉池中悬浮固体去除率不佳，会导致悬浮固体在氧化槽内积累并堵塞废水进入的通道。挥发性悬浮固体（主要是脱落的生物膜）在氧化槽内大量积累也会产生腐败、发臭、并影响系统运行。风量调节、小区
26、的污水量时变化系数较大：在泵房停止供水时，为了维持气动生物转盘微生物的活性，罗茨鼓风机仍需照常运转供气，造成电能的严重浪费。缺点无变频调速，运转速度不均匀：因无变频调速装置，有时为了节电，在停止供水时，风机也停止运行数小时，重新启动转盘，原来浸在水中的部位，膜变黑且重，致使转盘运转速度不均匀，均重时则不能运转，尤其是首级转盘。七、四种滤池在一级 A 标改造工程中优劣势对比表表 1-4 四种滤池在一级 A 标改造工程中优劣势对比表无堵塞 BAF D 型滤池 MBR 生物转盘优点占地面积小；处理效率高，出水水质好，截污容量大，对氨氮去除效率高；过滤周期长，反冲洗耗水量少，反冲洗效果佳；运行费用低；
27、模块化运行与管理，自动化程度高，管理方便；采用冲洗配水配气、供氧曝气一体化的多功能滤管布水布气设备，不需另外设置单独的曝气设备，曝气均匀、效果好、且不会产生堵塞，无需维护；土建结构简单，施工方便；闭池反冲洗，不会产生滤料流失。占地面积小，过滤精度高；过滤速度快，滤料填装高度小；使用寿命长；检修维护方便；抗负荷能力强；截污容量大；反洗耗水率低；特有的拦截技术，可保证滤料在反冲洗时不会流失。出 水 水 质 优 质稳 定 ； 可 去 除氨 氮 及 难 降 解 有机 物 ； 占 地 面积 小 ； 剩 余 污泥 产 量 少 ； 易于 实 现 自 动 控 制 。操作简单，生产上易于控制；剩余生物污泥量小；
28、设备构造简单，运转费用低，耗电量低；可处理高浓度废水，耐冲击能力强；废水在氧化槽内停留时间短，BOD 去除率一般可达 90%以上；微生物浓度高；比活性污泥法占地少。缺点初期设备投资稍高。 对进水水质要求较高；反冲洗周期短，反冲洗强度大，冲洗水耗电耗高；运行费用较高；水头损失大，初滤效果差；滤料昂贵，投资费用高；土建结构复杂，精度高，施工难度大。膜 造 价 高 ， 使用 膜 生 物 反 应 器的 基 建 投 资 高 于传 统 污 水 处 理 工艺 ； 能 耗 高 ；膜 污 染 容 易 出现 ， 给 操 作 管 理带 来 不 便 ；单位处理能力小；运行成本高，运行不够稳定；严重的不可逆污染的产生会
29、导致膜的失效。占地虽比活性污泥法少，但仍然较大；盘材昂贵、基建投资大，维护费用高；处理含易挥发有毒废水时，容易造成对大气污染；生物膜容易脱落，影响处理效果；容易产生白色生物膜，处理效果大大下降；容易产生污泥漂浮，影响出水水质；固体的累积在氧化槽内产生腐败、发臭；风量调节、小区的污水量时变化系数较大；无八、结论（1）在一级 A 标改造工程中，首先考虑工艺的经济型和实用性，选用技术先进、施工方便、占地小、出水水质好、运行费用低、自动化程度高的处理工艺；（2）无堵塞曝气生物滤池具有占地小、处理效率高、出水水质好、反冲洗效果好、运行费用低、土建结构简单、自动化程度高等多方面的优点；（3）由于采用特有的技术核心和结果特点，无堵塞曝气生物滤池在污水处理厂一级 A 标改造技术上的应用是可行并可靠的，并具有广阔的发展前景。变频调速，运转速度不均匀。
