曝气生物滤池名师优质课获奖市赛课一等奖课件.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,曝气生物滤池,第一节 曝气生物滤池特点及结构,一概述,曝气生物滤池(biological aerated filter)简称BAF,是八十年代末九十年代初在普通生物滤池基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发污水处理新工艺，最初用于污水三级处理，后发展成直接用于二级处理。自八十年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，当前世界上已经有数千座该工艺污水处理厂。,该技术应用范围,：,水体富营养化、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处理，同时也可进行中水处理。,第1页,该技术基本特点：,含有去除SS、COD、BOD,5,、硝化、脱氮作用，其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节约了后续二次沉淀池，在确保处理效果前提使处理工艺简化。另外，曝气生物滤池工艺有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、能耗及运行成本低，同时该工艺出水水质高。,结构概述：,曝气生物滤池是普通生物滤池一个变形形式，也可看成是生物接触氧化法一个特殊形式，即在生物反应器内装填高比表面积颗粒填料，以提供微生物膜生长载体，并依据污水流向不一样分为下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中有机物与填料表面生物膜经过生化反应得到降解，填料同时起到物理过滤作用。,第2页,二.曝气生物滤池结构,BAF,可分为上向流和下向流滤池，但除污水在滤池中流向不一样外，其池型结构基本相同。早期曝气生物滤池大多都是下向流态，但伴随上向流态比下向流滤池众多优点被人们所认同，所以近年来绝大多数采取上向流曝气生物滤池结构。,下列图即为经典曝气生物滤池结构图。,第3页,从上图可看出，曝气生物滤池结构形式与普通快滤池类似，其,主体由,滤池池体、滤料层、承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统、管道和自控系统组成,。,1滤池池体,滤池池体作用：,容纳被处理水量和围挡滤料，并承托滤料和曝气装置重量。,池型：,生物滤池,形状,有,圆形、正方形和矩形,三种，,结构形式,有,钢制设备和钢筋混凝土结构,等。普通当处理水量较小、池体容积较小并为单座池时，采取圆形钢结构为多；当处理水量和池容较大，选取池体数量较多并考虑池体共壁时，采取矩形和方形钢筋混凝土结构较经济。滤池平面尺寸以满足所要求流态，布水布气均匀，填料安装和维护管理方便，尽可能同其它处理构筑物尺寸相匹配等为标准。,第4页,2,滤料,从生物滤池处理污水发展情况来看，接触填料选取较为主要。国内外通常采取接触填料形状有蜂窝管状、束状、波纹状、圆形辐射状、盾状、网状、筒状、规则粒状与不规则粒状等，所用材质除粒状滤料外，基本上采取玻璃钢、聚氯乙烯、聚丙烯、维尼纶等。因为制作加工和价格原因，国内当前采取接触填料主要有玻璃钢或塑料蜂窝填料、立体波状填料、软性纤维填料、半软性填料以及粒状滤料等。,BAF工艺采取粒状滤料，性能结构后述。,3承托层,承托层主要是为了支撑滤料，预防滤料流失和堵塞滤头，同时还能够保持反冲洗稳定进行。承托层惯用材质为卵石或磁铁矿，为确保承托层稳定，并对配水均匀性起充分作用，要求材质含有良好机械强度和化学稳定性，形状应尽可能靠近圆形，工程中普通选取鹅卵石作为承托层。,第5页,4布水系统,（1）,布水系统主要包含：,滤池最下部,配水室,和,滤板上配水滤头,。,（2）,配水室作用：,a.,使某一短时段内进入滤池污水能在配水室内混合均匀，依靠承托滤板和滤头阻力作用使污水在滤板下均匀、均质分布，并经过滤板上滤头而均匀流入滤料层；,b.,该布水系统除作为滤池正常运行时布水用外，也作为定时对滤池进行反冲洗时布水用。在气、水联合反冲洗时，缓冲配水区还起到均匀配气作用，气垫层也在滤板下区域中形成。,对于下向流滤池,，该布水系统主要用作滤池反冲洗布水和搜集净化水用。配水滤头见图2。,第6页,滤池反冲洗：,滤池在运行时生物滤料层截留部分悬浮物、生物絮凝吸附部分胶体颗粒和微生物膜在新陈代谢过程中增殖老化脱落微生物膜，这些物质过多存在显著地增加了曝气生物滤池过滤阻力，会使处理能力减小和处理出水水质下降，所以运行一定时间必须对滤池进行反冲洗，将这些物质经过反冲洗随冲洗水排出滤池外，确保滤池正常运行。普通冲洗周期比较长，运行12天左右才冲洗一次，,假如布水系统设计不合理或安装达不到要求，使反冲洗时配水不均匀，将产生以下不良后果：,（1）使整个生物滤池冲洗不均匀，部分区域冲洗强度大，部分区域冲洗强度小。,运行时滤料层内截留大量悬浮物质，这些物质存在显著地增加了生物滤池过滤能力，使处理能力下降；同时也使水溶液主体溶解氧和生物易降解有机物与生物膜上微生物之间传质效率下降，影响生物滤池对有机物去除效率。反冲洗目标就是使这些物质随反冲洗水排掉，确保生物滤池正常稳定运行，假如反冲洗布水不均匀，使部分区域反冲洗达不到要求，该区域生物滤料中杂质冲洗不洁净，将影响生物滤池对污染物去除效果。,第7页,（2）,冲洗强度大区域，因为水流速度过大，会冲动承托层，引发生物滤料与承托层混合，甚至引发生物滤料流失，有时也会引发布气系统松动，对曝气生物滤池造成极大危害。,除上述采取滤板和配水滤头配水方式以外，国内也有小型曝气生物滤池采取栅型承托板和穿孔布水管（管式大阻力配水方式）配水形式。曝气生物滤池普通采取管式大阻力配水方式，其形式如图3 所表示。,第8页,第9页,5布气系统,布气系统包含：,工艺曝气系统,和进行气-水联合,反冲洗时供气系统,。,a.工艺曝气系统：,是保持曝气生物滤池中足够溶解氧并维持曝气生物滤池内生物膜高活性、对有机物和氨氮高去除率必备条件。普通采取鼓风曝气形式，良好充氧方式应有高氧吸收率。,最简单曝气装置可采取穿孔管。穿孔管属大、中气泡型，但氧利用率较低，仅为3%4%，其优点是不易堵塞，造价低。在实际应用中有充氧曝气与反冲洗曝气共用同一套布气管形式，但因为充氧曝气需气量比反冲洗时需气量小，所以配气不易均匀。共用同一套布气管即使能降低投资，但运行时不能同时满足二者需要，影响曝气生物滤池稳定运行。在实践中发觉此方法利少弊多，最好将二者分开，单独设置一套曝气管，以保持正常运行；同时另设置一套反冲洗布气管，以满足反冲洗布气要求。,第10页,现在国内外曝气生物滤池惯用生物滤池专用曝气器作为滤池空气扩散装置，如德国PHILLIP MLLER企业,OXAZUR空气扩散器,、华骐环境保护企业,单孔膜空气扩散器,专利产品。单孔膜空气扩散器按一定间隔安装在空气管道上，空气管道又被固定在承托滤板上，单孔膜空气扩散器普通都设计安装在滤料承托层里，距承托板约0.10.15m，使空气经过扩散器并流过滤料层时可到达30%以上氧利用率。该种扩散器另一个特点是不轻易堵塞，即使堵塞也可用水进行冲洗。单孔膜空气扩散器见图4,滤板、滤头、单孔膜空气扩散器总成见图5。,第11页,第12页,第13页,第14页,6.反冲洗系统,曝气生物滤池反冲洗系统与给水处理中V型滤池类似，采取气水联合反冲洗，,其目标是：,去除生物滤池运行过程中截留各种颗粒及胶体污染物以及老化脱落微生物膜。曝气生物滤池气水联合反冲洗经过滤板及固定其上配水长柄滤头实现。,反冲洗过程程序：,先降低滤池内水位并单独气洗，而后采取气水联合反冲洗，最终再单独采取水洗。在反冲洗过程中必须掌握好冲洗强度和冲洗时间，,既要到达使截留物质冲洗出滤池，又要防止对滤料过分冲刷，使生长在滤料表面微生物膜脱落而影响处理效果。,反冲洗时刻测定：,可经过,运行时间,、,滤料层阻力损失,、,水质参数,等来完成，普通是由在线检测仪表将检测数据反馈给PLC，并由PLC系统来自动控制和操作。,第15页,7.出水系统,出水系统有采取周围出水和采取单侧堰出水等。在大、中型污水处理工程中，为了工艺布置方便，普通采取单侧堰出水较多，并将出水堰口处设计为60,。,斜坡，以降低出水口处水流流速；在出水堰口处设置栅形稳流板以将反冲洗时有可能被带至出水口处陶粒与稳流板碰撞，造成流速降低而在该处沉降，并沿斜坡下滑回滤池中。,第16页,8.管道和自控系统,曝气生物滤池既要完成有机污染物降解功效，也要完成对污水中各种颗粒及胶体污染物以及老化脱落微生物膜截留功效，同时还要完成实现滤池本身反冲洗，这几个方式交替运行。对于小型工业废水处理中，滤池控制能够简单些，甚至能够采取手动控制；而对于城镇污水处理厂，因为污水处理模较大，普通有若干组滤池模块拼装而成，而且在运行中还要依据需要进行若干组滤池之间切换，若采取手动控制则工作量较大且较难完成。为提升滤池处理能力和对污染物去除效果，所以必须有PLC控制系统来自动完成对滤池运行控制，需要设计必要自控系统。,第17页,三曝气生物滤池与普通生物滤池工艺性能比较,1.普通生物滤池缺点:,它采取污水下向流过滤，经过滤池下部通风孔自然通风供氧，气、水逆向而行，而且不具备反冲洗系统。,因为上述结构形式,普通生物滤池在运行中会产生以下缺点:,(1),采取污水下向流过滤和自然通风供氧，在运行中整个滤池高度上供气气压分布不均，轻易形成沟流或短流，同时在滤料中轻易形成气泡，造成局部气堵现象，从而影响处理效果；,(2),采取污水下向流过滤和自然通风供氧，气、水为逆向流，空气在一定程度上阻止水流将污水中固体物质带入滤床深处，从而使固体物质聚积在滤池表层，使滤池轻易堵塞；,(3),因为采取自然通风供氧，通风供氧情况好坏受制于池内温度与气温之差、滤池高度、滤料孔隙率及风力，不能给滤池提供较稳定、均匀通风量；滤池堵塞会影响自然通风，使滤池供氧不足造成微生物缺氧现象，严重影响处理效果；,(4),普通生物滤池不具备反冲洗系统，在滤池堵塞时不能及时将引发堵塞脱落微生物膜和其它杂物清理出滤池。,第18页,2.上向流曝气生物滤池特点,(1),上向流曝气生物滤池在结构上采取气水平行上向流态，同时采取强制鼓风曝气技术，使得气、水进行极好均分，预防了气泡在滤料中凝结，氧气利用率高，能耗低；与普通生物滤池污水下向流态相反，气、水平行上向流态连续在整个滤池高度上提供正压条件，能够更加好地防止形成沟流或短流；,(2),采取气水平行上向流，使空间过滤能被更加好地利用，空气能将污水中固体物质带入滤床深处，在滤池中能得到高负荷、均匀固体物质，延长反冲洗周期，降低清洗时间和清洗时水、气量。,第19页,（3）,采取强制鼓风曝气代替普通生物滤池自然通风供氧。,强制鼓风曝气是由罗茨鼓风机提供压缩空气并由空气管道输送至BAF，然后由设置于滤料层中布气管使空气均匀经过滤料层。,二者作用均是使空气中氧转移到污水与微生物混合液中，以供给微生物氧源。,不过，采取,自然通风供氧受制于各种外部条件,，使通风量或供氧量不稳定且不均匀，不能给微生物提供稳定可靠并足够氧源，从而不能满足其在代谢过程中所需氧量，使得滤池有机负荷较低，普通BOD,5,负荷为0.20.5kg BOD,5,/m,3,d。采取自然通风供氧时，当污水COD浓度大于400500mg/l时，因为供氧量不足可能造成产生滤池厌氧现象，影响处理效果，同时也限制了浓度较高废水采取生物滤池工艺可能性。,而强制曝气供氧量可依据污水进水浓度进行大小调整，使微生物在任何时候都能有足够氧源，且受外部条件制约较少。,同时，采取强制曝气供氧可提升滤池有机负荷，使得BOD,5,负荷可高达56kg BOD,5,/m,3,d，进水COD浓度允许到达10001500mg/l而不会产生滤池厌氧现象。,第20页,(4),普通生物滤池不具备滤床反冲洗系统，不能使截留SS和脱落生物膜及时排出池外。,曝气生物滤池设置反冲洗系统能够在需要时经过人工或自动利用适量水、气量来对滤料进行清洗，使滤料上多出增厚微生物膜和截留在滤层中已脱落微生物膜和固体物质被冲洗出滤池外，使滤池保持通畅、不堵塞，以确保污水处理时滤层中水、气正常流通。反冲洗所用水普通为滤池正常运行时出水，被储存在清水池中备用。,第21页,第22页,第23页,四.曝气生物滤池与其它处理工艺比较,除了曝气生物滤池本身优点之外，,曝气生物滤池与其它生物处理方法相比还含有以下几个优点：,1）,较小池容和占地面积,曝气生物滤池BOD,5,容积负荷可到达56kgBOD,5,/m,3,.d，是常规活性污泥法或接触氧化法612倍，所以它池容和占地面积只有活性污泥法或接触氧化法1/10左右，大大节约了占地面积和大量土建费用。,2）,高质量处理出水,在BOD,5,容积负荷为6kgBOD,5,/m,3,.d时，其出水SS和BOD,5,可保持在8mg/l以下，COD,cr,可保持在40mg/l以下，远远低于国家污水综合排放标准之一级标准。,3）简化处理流程,因为曝气生物滤池对SS生物截流作用，使出水中活性污泥极少，故不需设置二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化，使占地面积深入降低。,第24页,4）,基建费用、运转费用节约,因为该技术流程短、池容积小和占地省，使基建费用大大低于常规二级生物处理。同时，粒状填料使得充氧效率提升，可节约能源消耗。,5)管理简单,曝气生物滤池抗冲击负荷能力很强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高微生物浓度，所以日常运行管理简单，处理效果稳定。,6）设施可间断运行,因为大量微生物生长在粒状填料粗糙多孔内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，如长时间停顿不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行。,第25页,第26页,第27页,第28页,第29页,第二节 微生物膜在滤料载体表面固定,微生物膜形成首先须在载体表面附着，然后才能在适宜生存条件下进行新陈代谢并增殖，最终形成含有一定厚度和密度微生物膜。所以，微生物在载体表面附着过程是生物膜形成关键步骤，它将直接影响生物膜生物及生理功效以及生物滤池开启运行周期。,一 微生物膜固定过程,微生物在载体表面附着固定过程能够看作为载体表面与微生物表面间相互作用，,微生物在载体表面附着固定首先取决于微生物表面特征，另首先依赖于所用载体表面物理化学特征,。,微生物在载体表面附着、固定过程包含以下步骤,：,液相中悬浮微生物向载体表面运输可逆附着不可逆附着固定微生物增加并形成生物膜。,第30页,1悬浮微生物向载体表面运输,微生物,从液相向载体表面运输,主要是经过以下两种方式完成：,1）主动运输：,微生物借助于,水力动力学及各种扩散力,向载体表面迁移；,2）被动运输：,它是由,布朗运动、微生物本身运动、重力或沉降作用,完成。,普通来说，,主动运输是微生物从液相转移到载体表面主导力量,，尤其是在动态环境中，它是微生物长距离移动主导力量。另首先，微生物个体普通都非常小，通常在1,m左右，所以微生物个体可按胶体粒子处理，微生物本身布朗运动增加了微生物与载体表面接触机会。,第31页,2可逆附着过程,微生物被运输到载体表面后，二者间将直接发生接触，经过各种物理或化学力作用使微生物附着固定于载体表面。在微生物与载体表面接触最初阶段，微生物与载体间首先形成是,可逆附着,，,微生物在载体表面可逆附着实际上反应是一个,附着与脱析,双向动态过程，因为环境中存在,水力学力或是简单布朗运动或是微生物本身运动,都可能使已附着在载体表面微生物重新返回悬浮液相中去。,普通来讲，造成这种可逆附着过程力主要是物理及化学相互作用，在这一阶段微生物增加不起主要作用。在可逆附着过程中可能起作用各种物理及化学力主要为：,范德华力、异电引力、热力学力、表面张力、表面自由能、表面临界张力。,第32页,3 不可逆附着过程,不可逆附着过程是可逆附着过程延续，,这种不可逆附着过程通常是,因为微生物分泌一些粘性代谢物质,所造成，如多聚糖等。,这些体外多聚糖类物质起到了生物粘结作用，所以这阶段附着微生物不易被中等水力剪切力所冲刷掉。在实际运行中，若能够,确保微生物与载体间接触时间,充分，即微生物有时间进行生理代谢活动，那么不可逆附着固定过程就可发生。实际上，可逆和不可逆附着区分就在于是否有生物聚合物参加微生物与载体表面间相互作用，不可逆附着是形成生物膜群落基础。,4固定微生物增加,经过不可逆附着过程后，微生物在载体表面取得一个相对稳定生存环境，它将利用周围环境所提供其生存所需营养物质不停进行新陈代谢，不停繁殖，逐步形成成熟微生物膜。,第33页,三 微生物膜分析技术,（一）生物膜剥落,与活性污泥法中微生物存在形式不一样，生物膜是固定在载体表面，极难测定其重量。普通惯用方法是在分析以前，首先将生物膜从载体表面剥落下来。生物膜剥落技术在多项分析中起着关键作用，,剥落回收率高低直接影响其它分析准确度，,当前比较有效剥落方法包含,机械剥落、超声波剥落、超声波+化学剥落。,1 机械剥落,对于形状规则、表面光滑载体可靠虑用简单剥落法使生物膜脱离载体表面，这种方法简单又易于操作，,但不适用表面含有孔隙或粗糙度较大载体。,2超声波剥落,对于形状不规则载体，可先将生物载体置于水中然后利用超声波冲击剥落生物膜。,第34页,3超声波+化学剥落,生物膜与载体之间通常是由体外多聚物所胶联，在这种情况下，若使用单纯超声波进行生物膜脱落，普通需要超声波功率较高，作用时间较长。考虑到生物膜体外多聚物特征，有些人提出可将生物载体首先置于1M碱液中，并在6080保持30min水溶。经过这么处理后生物膜与载体表面胶联程度大大降低，这时再经超声波处理，可在较低功率和较短时间下得到非常好剥落效果。,(,二）生物膜干重,生物膜干重测量方法以下：首先从生物膜反应器中取出一定量生物膜载体，用蒸馏水轻轻冲洗，方便去除表层未固定生物量。经洗涤后生物膜载体便可用上述生物膜剥落方法中一个进行生物膜剥落。剥落后，含有生物膜溶液经事先称重0.45,m滤膜过滤，然后将滤膜置于温控在105烘箱内烘至恒重,过滤前后滤膜重量之差即为剥落生物膜重。,最终可把生物膜绝对干重折算成单位载体表面或单位载体体积全部生物膜量。,第35页,（三）生物膜TOC,细胞结构骨架主要是由有机碳组成，经过测定生物膜总有机碳含量，即TOC，可间接了解生物膜膜重改变。尤其是对于硝化生物膜等增加迟缓微生物，其生物膜量普通较少，不便用直接干重法测定，在此情况下生物膜TOC分析更含有准确性。,当前TOC分析已经仪器化，可方便、快捷地分析可溶性TOC含量。经过剥落后含有生物膜样品经过酸化后，可直接注入TOC分析仪进行热解，有机物全部转化成为二氧化碳，最终得到样品总有机碳含量。,（四）生物膜COD,与TOC一样，生物膜化学需氧量（COD）一样可间接描述生物膜，这种方法在生物膜反应器动力学研究中应用较广。生物膜COD分析，关键在于生物膜剥落，经验表明在生物膜COD分析中，超声波加碱液剥落法效果好。,第36页,第三节 曝气生物滤池中生物滤料选择,一生物滤料种类及性能,生物滤料主要可分为,无机类滤料,和,有机类滤料,两大类。而因为选取了不一样滤料，所以在曝气生物滤池发展过程中，因为滤料种类不一样而产生了如,BIOCARBONE、BIOFOR、BIOSTYR,三种含有代表性工艺。,（一）无机类滤料,无机类滤料主要由无机材料组成，在生物滤池最初阶段，人们用得最多,生物滤料,是砂石，而到近年曝气生物滤池发展过程中，无机类滤料逐步从砂石发展到活性火山岩、沸石类、矿渣以及陶瓷材料等，如BIOCARBONE,工艺中采取滤料主要为,砂石，而BIOFOR,工艺中采取滤料主要为,活性火山岩，而当前国内在曝气生物滤池中使用最广泛滤料是性能与活性火山岩类似,轻质生物陶粒,。,第37页,球型轻质多孔生物陶粒成份：,是以粉煤灰为主要原料，粘土为粘接剂和添加少许造孔剂，经高温烧结而成。首先需将粘土烘干，并粉碎到粒度小于100目。然后按配方取粉煤灰55%、粘土粉30%、炼钢赤泥10%、造孔剂5%进行干粉混合，然后加入20%水混合均匀，并造粒成型，粒度普通为36mm左右。湿颗粒需先在干燥室内烘干，然后放入炉内在9501100高温下熔烧而成。,球型轻质多孔生物陶粒外表特征：,外表呈灰黄色，表皮坚硬，内部为铅灰色，多孔质轻。陶粒表面较粗糙，不规则，有很多孔径较大孔洞，相互之间不相通，因为这种陶粒表面主要是一些开孔大于0.5以上孔洞，而细菌直径为0.51.0，这对于微生物附着生长是有利，其表面孔洞电镜照片见图3-1。,第38页,第39页,第40页,（二）有机类滤料,曝气生物滤池中使用最多,有机类滤料,是,比重小于水粒状或短管状聚合物滤料,，而选取工艺主要是滤料层为悬浮状,BIOSTYR,和,悬浮滤料接触氧化生物滤池,专利技术。,伴随聚合物加工技术不停进步，含有不一样功效聚合物滤料不停出现，这些滤料在强度、比重等方面含有较为显著特点。,但因为这些聚合物滤料比重普通均比水轻，为了使滤料在运行过程中既起到生物降解作用又能截留悬浮物质，所以与采取无机滤料固定床曝气生物滤池相比，其滤料层均为悬浮状，而采取水流流态也为单一上向流态,。当前国内选取较多有机类滤料主要为,以聚苯乙烯为材料泡末类球型滤珠，,粒径普通为38mm，堆积容重为100200kg/m,3,，外表光滑无孔，而内部富含闭孔，不吸水，悬浮于水中。,第41页,二 生物滤料选择标准,（一）生物滤料物理特征,生物滤料,物理特征,主要指,滤料外观形状和强度要求,。,1）外观形状：,为了提升滤料水力学特征，普通要求生物滤料含有较规则形状，以球型为佳,。过去国内生物滤池所用滤料均为不规则状，如碎石、矿渣、焦碳、无烟煤等，,不规则滤料水流阻力大，易堵塞，布水布气不易均匀,，因而限制了生物滤池在国内污水处理中应用。,同时，生物滤料表面必须粗糙，以利于挂膜。,因为表面粗糙度首先是能否很快形成早期生物膜主要原因，另首先在反冲洗时又可降低生物膜脱落程度。表面粗糙度大，早期挂膜快；表面粗糙度小，早期挂膜慢，同时反冲洗时微生物膜轻易脱落。,2）多孔性：,滤料表面多孔性为菌胶团提供最正确生长条件。,第42页,3）机械强度：,在曝气生物滤池运行过程中，存在着不一样强度水力剪切作用以及滤料之间滚动磨擦过程，所以生物滤料必须含有能够满足在不一样强度水力剪切作用以及滤料之间摩擦碰撞过程中破损率低机械强度要求。假如生物滤料本身不含有一定机械强度，那么在运行过程中势必引发不一样程度破损而丧失其功效，使滤池内生物量展现不规律改变，其直接后果会造成出水水质扰动，布水布气短路。,4）比重：,滤料比重过大，造成在反冲洗时滤料悬浮困难或使反冲洗时能耗增加；比重过小，又不易于滤料在反应器中运行工况，且易引发跑料，所以滤料比重需在一定范围之内。,第43页,（二）生物滤料物理化学特征,1）生物稳定性：,生物膜在新陈代谢过程中会产生各种各样代谢产物，这些产物有些会对滤料产生腐蚀作用，所以滤料必须含有很好生物化学稳定性。,滤料必须具备抗腐蚀性强；含有惰性，不参加生物膜生物化学反应；本身是不可生物降解,。,2）化学稳定性：,微生物生存介质是由各种化学成份组成，所以滤料置于这么介质中时，,必须对环境中所发生化学反应表现为最大惰性，并含有抗环境化学腐蚀能力。,3）表面电性和亲水性：,依据物理化学中体系自由能最小标准，,亲水性微生物易于在亲水性滤料表面附着、固定，而疏水性滤料有利于疏水性微生物在其表面固定。,微生物普通带有负电荷，而且亲水，所以滤料表面应带有正电荷将有利于微生物固着生长，载体表面亲水性一样有利于微生物附着，使附着生物膜数量尽可能地多,。,4）对生物膜活性影响：,作为生物膜载体，其本身必须对所固定微生物无害、无抑制性作用，不能影响微生物活性。,第44页,（三）水力学特征,滤料水力学特征包含,空隙率,、,比表面积,、,外观形状,等。,1）空隙率：,空隙率影响污水在生物滤池中实际停留时间和生物膜量。空隙率越高，生物滤池阻力越小，同时需用滤料也少，降低造价。但空隙率高时滤料比表面积较小，粒径较大，影响单位体积滤料生物膜量。,2）比表面积：,滤料普通应选取比表面积大、开孔孔隙率高多孔惰性载体，这种载体有利于微生物接触挂膜和生长，保持较多微生物量；有利于微生物代谢过程中所需氧气和营养物质以及代谢产生废物传质过程。,3）滤料形状与水流态：,影响滤料层中水流阻力原因主要是,滤料空隙率、比表面积和形状尺寸,。,（四）滤料经济性,第45页,第46页,第四节 曝气生物滤池工艺流程,一 曝气生物滤池基本类型,曝气生物滤池主要有以下三种基本形式：,1 BIOCARBONE生物滤池,该滤池滤料为比重比水大膨胀板岩或球形陶粒，结构类似于普通快滤池。经预处理污水从滤池顶部流入，向下流出滤池，在滤池中下部进行曝气，气水处于逆流。在反应器中，有机物被微生物氧化分解，NH,3,-N被氧化成硝态氮，另外因为在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境，在硝化同时能实现部分反硝化。在系统无脱N要求情况下，经处理后从滤池底部出水可直接排出系统，其中一部分可留作反冲洗之用。假如有脱N要求，出水需进入下一级后置反硝化滤池，或回流至前端前置反硝化滤池，同时需外加碳源供反硝化菌用。普通情况下，在单个BIOCARBONE滤池中不能同时取得理想硝化/反硝化效果。,第47页,2 BIOSTYR生物滤池,BIOSTYR工艺,是法国OTV企业对其原有BIOCARBONE一个改进，其结构示意如图4-4所表示，流程图如图4-5。其滤料为比重小于1球形有机颗粒，漂浮在水中。经预处理污水与经硝化滤池出水按一定回流比混合后进入滤池底部。曝气在滤池中间进行，依据反硝化程度不一样将滤池分为不一样体积好氧和缺氧部分。在缺氧区，首先反硝化菌利用进水中有机物作为碳源，将滤池中NO,3,-N转化为N,2,实现反硝化；另首先，滤料上微生物利用进水中溶解氧和反硝化产生氧降解BOD。与此同时，一部分SS被截留在滤床内，这么便减轻了好氧段固体负荷。经过缺氧段处理污水进入好氧段，在好氧段微生物利用从气泡转移到水中溶解氧深入降解BOD，硝化菌将NH,3,-N氧化为NO,3,-N，滤床继续截留在缺氧段没有被去除SS。流出滤层水经上部滤头排出，滤池出水除按回流比与原水混合进行反硝化及用作反冲洗外，其余均排出处理系统。,假如在BIOSTYR中，只需进行单独硝化或反硝化，只需将曝气管位置设置在滤池底部即可。,第48页,第49页,第50页,3 BIOFOR,BIOFOR,工艺是由法国Degremont企业开发出来。,BIOFOR与BIOSTYR相比不一样是采取密度大于水滤料，自然堆积，滤板和专用长柄滤头在滤料层下部，以支撑滤料重量；而BIOSTYR中滤板和滤头在滤料层顶部，以抵抗滤料层浮力。BIOFOR其余结构、运行方式、功效等方面与BIOSTYR基本相同。,以上为曝气生物滤池主要三种形式，在世界范围内都有应用，其中BIOCARBONE为早期形式，当前大多采取BIOSTYR和BIOFOR。在国内，BIOSTYR和BIOFOR工艺都有应用，而以BIOFOR工艺为主，另外还有与BIOFOR工艺类似UBAF工艺。,第51页,1除碳工艺,对于除碳工艺，其主要目标是去除污水中碳化有机污染物。,2除碳/硝化工艺,含有除碳/硝化功效BAF，经过BAF滤池实现去除污水中有机物和将氨氮进行硝化处理。在该工艺中，因为生物膜内层及滤料间空隙中厌氧内环境存在，对TN有一定去除率。,3除碳/硝化/反硝化工艺,原水经过水解预处理去除SS等固体杂质后进入BAF滤池,在BAF滤池中去除有机污染物，同时将NH,3,-N氧化为NO,3,-N，BAF滤池出水一部分回流进入水解池，利用进水中碳源，在水解池中反硝化菌作用下实现反硝化。回流比R普通为100-300%，该工艺是基于活性污泥法A/O思想而产生，属于前置反硝化工艺范围，脱氮为泥法反硝化。,4除C/除P/脱N工艺,第52页,5国外流行完整BIOFOR工艺流程,以上为BIOFOR全套处理工艺。依据要到达不一样出水标准,也可对BIOFOR级数进行取舍,如仅需到达二级处理排放水标准,则只需单一级除碳BIOFOR或者除碳BIOFOR+硝化BIOFOR；如需进行反硝化处理,也可依据对出水总氮不一样要求,采取反硝化BIOFOR+除碳BIOFOR或除碳BIOFOR+反硝化BIOFOR。,格栅,沉砂池,初沉池,BIOFOR,C/N,BIOFOR N,BIOFOR DN,反冲水,贮备池,出水,污泥回流,反冲出水,第53页,第54页,第55页,第56页,第57页,第58页,第59页,第60页,第61页,第62页,第63页,第64页,第65页,