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)計要求

4. 施工事項

5. 造價指標(biāo)

6. 運行管理

1. 概述

（1）簡介

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

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

——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。反沖洗時關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣，先單獨氣沖，然后氣水聯(lián)合沖洗，最后進(jìn)行水漂洗。反沖洗時濾料層有輕微膨脹，在氣水對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

——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環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運行，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，使基建費用大大降低。

——藝簡單、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)，同時可用于回用。

——抗沖擊負(fù)荷能力強，由于整個濾池中分布著較高濃度的微生物，其對有機(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，同時無污泥膨脹問題。

（3）曝氣生物濾池缺點

曝氣生物濾池對進(jìn)水的SS 要求較高，需要采對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)致工藝運行時失效。操作中，反沖洗出水回流入初沉池，對初沉池有較大的沖擊負(fù)荷。此外，設(shè)計或運行管理不當(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處理。

3. 設(shè)計事項

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，縱橫向長度比1∶1.2－1∶1.5，縱向（短邊）長≤8 m并應(yīng)在橫向（長邊）前端沿全長設(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)計池橫向兩端各1m多長無進(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)計施工要求與給水V型濾池相同，濾梁設(shè)計除了保證縱向強度外還應(yīng)具備必要的橫向剛度，以抵御濾板安裝時可能發(fā)生的水平力的作用。

——濾板、濾梁的強度應(yīng)比池體砼提高一級，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，脫模時間為24h（夏季高溫時應(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）,開孔比小（約0.008-0.01）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），長期運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)致反沖洗時把濾板掀翻這樣的嚴(yán)重后果。設(shè)計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蝶閥控制。后者的動力是壓縮空氣。

——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，施工時應(yīng)注意其氣密性。否則會由于漏氣導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁起動，既浪費能源又影響空壓機(jī)的壽命。

——為減少空壓機(jī)起動頻率，系統(tǒng)內(nèi)另配一個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；長期運行內(nèi)壁生銹，銹斑一旦脫落便會堵塞電磁閥。

4. 施工事項

4.1 土建質(zhì)量

——曝氣生物濾池對土建施工質(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)與池壁同時澆筑，否則凸緣與池壁砼分離，反沖洗時接合面容易漏氣。

——預(yù)埋鋼板螺栓、防水套管的安裝定位必須在模板安裝時把它們固死，防止?jié)补囗胚^程中移位，否則會給后續(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，它們在通水沖洗、壓力試驗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）。驗收合格的標(biāo)準(zhǔn)是：待出風(fēng)口目測無水漬、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，價格差異明顯，以價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格在1200元左右。

6. 運行管理

——系統(tǒng)啟動。系統(tǒng)啟動時，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，并觀察檢測出水水質(zhì)，逐漸增大進(jìn)水流量至設(shè)計值，同時調(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)。正常運行時，需觀察填料載體上生物膜生長與脫落情況，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)予以及時疏通。