李兆華

第十二講 曝氣生物濾池構(gòu)建

1. 概述

2. 類型和結(jié)構(gòu)

3. 設(shè)計(jì)要求

4. 施工事項(xiàng)

5. 造價(jià)指標(biāo)

6. 運(yùn)行管理

1. 概述

（1）簡(jiǎn)介

——曝氣生物濾池工藝是近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，具有處理效果好，占地少等特點(diǎn)。曝氣生物濾池是由滴濾池發(fā)展而來，屬于生物膜法范疇，最初用作三級(jí)處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理。

——曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運(yùn)行，從開始過濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整的周期。

——曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖，反沖洗水為經(jīng)處理后的達(dá)標(biāo)水，反沖洗空氣來自于濾板下部的反沖洗氣管。反沖洗時(shí)關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣，先單獨(dú)氣沖，然后氣水聯(lián)合沖洗，最后進(jìn)行水漂洗。反沖洗時(shí)濾料層有輕微膨脹，在氣水對(duì)濾料的流體沖刷和濾料間相互摩擦下，老化的生物膜與被截留的SS與濾料分離，沖洗下來的生物膜及SS隨反沖洗排水排出濾池，反沖洗排水回流至預(yù)處理系統(tǒng)。

（2）曝氣生物濾池優(yōu)點(diǎn)

——具有較高的生物濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷，曝氣生物濾池采用粗糙多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長(zhǎng)環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運(yùn)行，可在濾料表面和濾料間保持較多的生物量，單位體積內(nèi)微生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活性污泥法中的微生物量（可達(dá)10-15g/L），高濃度的微生物量使得BAF的容積負(fù)荷增大，進(jìn)而減少了池容積和占地面積，使基建費(fèi)用大大降低。

——藝簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好，由于濾料的機(jī)械截留作用以及濾料表面的微生物和代謝中產(chǎn)生的粘性物質(zhì)形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過15mg/L。因進(jìn)行周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄，活性較高。有時(shí)即使生物處理發(fā)生故障，在短期內(nèi)其物理作用機(jī)理仍可保證高質(zhì)量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可用于回用。

——抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，由于整個(gè)濾池中分布著較高濃度的微生物，其對(duì)有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷的變化不象傳統(tǒng)活性污泥那么敏感，同時(shí)無污泥膨脹問題。

（3）曝氣生物濾池缺點(diǎn)

曝氣生物濾池對(duì)進(jìn)水的SS 要求較高，需要采對(duì)SS有較高處理效果的預(yù)處理工藝。而且，進(jìn)水的濃度不能太高，否則容易引起濾料結(jié)團(tuán)、堵塞。曝氣生物濾池的反沖洗是決定濾池運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一，濾料沖洗不充分，可能出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，導(dǎo)致工藝運(yùn)行時(shí)失效。操作中，反沖洗出水回流入初沉池，對(duì)初沉池有較大的沖擊負(fù)荷。此外，設(shè)計(jì)或運(yùn)行管理不當(dāng)回造成濾料隨水流失等問題。

2. 類型和結(jié)構(gòu)

——世界上首座曝氣生物濾池于1981年在法國投產(chǎn)，隨后在歐洲各國得到廣泛應(yīng)用。美國和加拿大等美洲國家在20世紀(jì)80年代末引進(jìn)此工藝，日本、韓國和中國也先后引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)。世界上較大的環(huán)保公司如法國得利滿公司、德國菲力普穆勒公司、法國VEOLIA公司均把它作為拳頭產(chǎn)品在全世界推廣。

——近年來曝氣生物濾池發(fā)展迅速，工藝形式不斷推陳出新BAF的基本構(gòu)造主要包含：生物濾料層（用于承載活性污泥）；用于布水布?xì)獾膶Ｓ脼V頭；防堵塞專用單孔膜空氣擴(kuò)散器及曝氣系統(tǒng)；反沖洗系統(tǒng)，維持濾池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)使用范圍，BAF 可以分別應(yīng)用于深度處理和二級(jí)處理。

3. 設(shè)計(jì)事項(xiàng)

3.1 池型

為了保證反沖洗效果，單池面積不宜太大（≤100 m2），平面上通常采用矩形，單側(cè)配水配氣，縱橫向長(zhǎng)度比1∶1.2－1∶1.5，縱向（短邊）長(zhǎng)≤8 m并應(yīng)在橫向（長(zhǎng)邊）前端沿全長(zhǎng)設(shè)配水配氣室均勻地配水配氣。進(jìn)水孔位于濾池底板面上。進(jìn)氣孔頂應(yīng)與濾板底持平或稍低，孔徑（50-80mm）不宜過大。某工程設(shè)計(jì)池橫向兩端各1m多長(zhǎng)無進(jìn)水進(jìn)氣孔，濾梁頂面又無平衡孔；進(jìn)氣孔位于濾板底下300mm處，孔徑d100mm，導(dǎo)致反沖洗時(shí)濾池兩側(cè)由于濾梁阻隔沒有反洗空氣通過，中部則發(fā)生嚴(yán)重的射流，布?xì)怙@然無均勻可言。

3.2 濾板濾梁

——曝氣生物濾池濾板、濾梁的設(shè)計(jì)施工要求與給水V型濾池相同，濾梁設(shè)計(jì)除了保證縱向強(qiáng)度外還應(yīng)具備必要的橫向剛度，以抵御濾板安裝時(shí)可能發(fā)生的水平力的作用。

——濾板、濾梁的強(qiáng)度應(yīng)比池體砼提高一級(jí)，其制作、安裝的精度要求很高，一般土建單位難以達(dá)到，應(yīng)交由專業(yè)廠家用專用鋼模生產(chǎn)。濾板宜采用臥式模具，每次生產(chǎn)一塊，脫模時(shí)間為24h（夏季高溫時(shí)應(yīng)不少于16h即兩天三脫模）。

3.3 濾頭與開孔率

——曝氣生物濾池通常采用小阻力配水系統(tǒng)（長(zhǎng)柄濾頭）。濾池進(jìn)水雖然已經(jīng)預(yù)處理，其中的懸浮物質(zhì)仍然較多，且較粗大，特別是生活污水粘稠物質(zhì)多，水中混有許多塑料薄膜碎片，對(duì)濾頭危害很大。

——為了避免堵塞，濾頭縫隙應(yīng)比給水濾頭寬（2.0-2.5mm），每個(gè)濾頭縫隙總面積約250-350 mm2。開孔比可比給水濾池大，約0.011-0.015。配氣孔直徑2.0-2.5 mm，位置應(yīng)在濾桿絲扣之下或與濾板底面平，它與濾桿下端的配水條形孔的距離應(yīng)保持150-200mm以上。

——開孔比過大除了影響反沖洗均勻性外，還導(dǎo)致配水配氣穩(wěn)定性下降（對(duì)反洗系統(tǒng)內(nèi)其它因素的微小變化敏感）。

3.4 承托層

給水V型濾池濾頭縫隙窄（0.25-0.3mm）,開孔比?。s0.008-0.01）配水較均勻，濾料一般采用均粒（0.9-1.2mm）石英砂，礫石承托層可簡(jiǎn)化為一層（粒徑2-4mm，厚100-150mm）。曝氣生物濾池濾頭縫隙寬，開孔比大，沖洗強(qiáng)度較大，濾料為3-6mm的陶粒濾料，礫石承托層建議分為2-4mm，4-8mm，8-16mm三層布置，每層厚50-100mm。

3.5 濾頭防堵

上向流曝氣生物濾池從濾板下進(jìn)水，水中含較多懸浮物（特別是塑料薄膜碎片），長(zhǎng)期運(yùn)行濾頭堵塞難以避免，一旦出現(xiàn)很難清洗。某污水廠曾因此而導(dǎo)致反沖洗時(shí)把濾板掀翻這樣的嚴(yán)重后果。設(shè)計(jì)上除在池壁濾板底高度下設(shè)檢修人孔外，還應(yīng)考慮必要時(shí)利用濾池水位迅速地從上而下逆向沖洗濾頭把堵塞物排走的相應(yīng)措施。

3.6 壓縮空氣系統(tǒng)

——曝氣生物濾池與給水V型濾池一樣通常采用氣動(dòng)蝶閥控制。后者的動(dòng)力是壓縮空氣。

——壓縮空氣應(yīng)經(jīng)過仔細(xì)的過濾、干燥然后通過管道輸送到各氣動(dòng)閥門的電磁閥上。

——壓縮空氣系統(tǒng)的管道由于接頭多，施工時(shí)應(yīng)注意其氣密性。否則會(huì)由于漏氣導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁起動(dòng)，既浪費(fèi)能源又影響空壓機(jī)的壽命。

——為減少空壓機(jī)起動(dòng)頻率，系統(tǒng)內(nèi)另配一個(gè)較大的貯氣罐是必要的。管道材質(zhì)最好采用不銹鋼管（或無縫鋼管），焊接接頭。

——通往各格濾池或設(shè)備（反洗水泵、鼓風(fēng)機(jī)）的支管前端應(yīng)有控制閥門（法蘭連接），便于分段檢修。

——鍍鋅鋼管（絲扣連接）接頭氣密性較差；長(zhǎng)期運(yùn)行內(nèi)壁生銹，銹斑一旦脫落便會(huì)堵塞電磁閥。

4. 施工事項(xiàng)

4.1 土建質(zhì)量

——曝氣生物濾池對(duì)土建施工質(zhì)量的要求與給水V型濾池相同。池壁平直度，相鄰池壁垂直度，進(jìn)氣進(jìn)水孔孔中心標(biāo)高、間距、方向，進(jìn)出水溢流堰堰頂水平度及標(biāo)高，預(yù)留孔、預(yù)埋件的位置及其固定程度，模板支撐的可靠性等等，更應(yīng)層層把關(guān)，反復(fù)檢查驗(yàn)收。

——池內(nèi)壁下部四周的凸緣（支承濾板及不銹鋼壓板用）應(yīng)與池壁同時(shí)澆筑，否則凸緣與池壁砼分離，反沖洗時(shí)接合面容易漏氣。

——預(yù)埋鋼板螺栓、防水套管的安裝定位必須在模板安裝時(shí)把它們固死，防止?jié)补囗胚^程中移位，否則會(huì)給后續(xù)的設(shè)備、管道安裝帶來很大的困難。

4.2 空氣管道吹掃

曝氣生物濾池的空氣管道有壓縮空氣管、反沖氣管及曝氣管，它們?cè)谕ㄋ疀_洗、壓力試驗(yàn)并排干水分后均需使用空氣進(jìn)行吹掃（曝氣管吹掃應(yīng)在曝氣頭安裝前進(jìn)行）。操作的依據(jù)是?工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50235-97）?，吹掃風(fēng)速宜不低于20m/s。應(yīng)先吹掃壓縮空氣管道，后吹掃反沖氣管及曝氣管。吹掃氣源最好分別利用已安裝好的空壓機(jī)、反洗鼓風(fēng)機(jī)和曝氣風(fēng)機(jī)。吹掃順序應(yīng)按（離氣源）先近后遠(yuǎn)，逐段吹掃（其余段應(yīng)關(guān)閉相應(yīng)支管的控制閥門）。驗(yàn)收合格的標(biāo)準(zhǔn)是：待出風(fēng)口目測(cè)無水漬、粉塵后，在該處放置一塊涂上白漆的木制靶板，5min內(nèi)靶板上不發(fā)現(xiàn)鐵銹、塵土、水分及其它雜物，即為合格。

5. 造價(jià)指標(biāo)

曝氣生物濾池的一次性投資主要是池體建造、管道布設(shè)和購買填料。池體造價(jià)因處理規(guī)模不同而差異較大，從幾百至幾萬不等；填料種類不同，價(jià)格差異明顯，以價(jià)格較高的新型球形塑料填料為例，填充1m3體積所需要的填料價(jià)格在1200元左右。

6. 運(yùn)行管理

——系統(tǒng)啟動(dòng)。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，投加臨近污水處理廠的好氧污泥，或加入糞水，悶曝3-7天后開始少量進(jìn)水，并觀察檢測(cè)出水水質(zhì)，逐漸增大進(jìn)水流量至設(shè)計(jì)值，同時(shí)調(diào)整曝氣量，保持氣水比在15:1-20:1之間，如果有條件應(yīng)測(cè)定反應(yīng)池內(nèi)溶解氧濃度，最好維持在2.0-3.5mg/L之間。

——日常維護(hù)。正常運(yùn)行時(shí)，需觀察填料載體上生物膜生長(zhǎng)與脫落情況，并通過調(diào)節(jié)氣量防止生物膜的整體大規(guī)模脫落。確定有無曝氣死角，調(diào)整曝氣頭位置，保證均勻曝氣。定期察看有無填料結(jié)塊堵塞現(xiàn)象發(fā)生，如有應(yīng)予以及時(shí)疏通。