AO一體化污水處理裝置
曝氣生物濾池是由滴濾池發(fā)展而來(lái)，屬于生物膜法范疇，初用作三級(jí)處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理，自90年代初在歐洲建成第yi座采用該工藝的城市污水處理廠后，該工藝已在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家廣為流行，目前世界上已有3500多座大大小小的污水處理廠應(yīng)用了這種技術(shù)。該工藝綜合了過(guò)濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，使其具有體積小、占地面積省、處理效率高、出水水質(zhì)好、流程簡(jiǎn)單、操作管理方便并可省去二沉池等優(yōu)點(diǎn)。
曝氣生物濾池技術(shù)是在充分吸取國(guó)外曝氣生物濾池(BAF)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來(lái)的，它的大特點(diǎn)是使用一種新型的球形陶粒填料，在其表面及開(kāi)口內(nèi)腔空間生長(zhǎng)有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時(shí)，微生物膜吸收污水中的有機(jī)污染物作為其自身新陳代謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，氣、水同為上向流態(tài)，使廢水中的有機(jī)物得到好氧降解，并進(jìn)行硝化脫氮。它定期利用處理后的出水對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，排除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物膜的活性。
曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及微生物膜的吸附阻留作用和沿著水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用以及微生物膜內(nèi)部微環(huán)境的反硝化作用。
根據(jù)曝氣生物濾池中的水流流向，其可分為上向流和下向流曝氣生物濾池，由于上向流曝氣生物濾池接近于理想濾池，所以在實(shí)際工程中應(yīng)用較多。
曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運(yùn)行，從開(kāi)始過(guò)濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整的周期。具體過(guò)程如下：
經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池底部進(jìn)入濾料層，濾料層下部設(shè)有供氧的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機(jī)物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；另外，由于在堆積的濾料層內(nèi)和微生物膜的內(nèi)部存在厭氧/缺氧環(huán)境，在硝化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)部分反硝化，從濾池上部的出水可直接排出系統(tǒng)。
隨著過(guò)濾的進(jìn)行，由于濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來(lái)越多，截留的SS不斷增加，在開(kāi)始階段濾池水頭損失增加緩慢，當(dāng)固體物質(zhì)積累達(dá)到一定程度，使水頭損失達(dá)到極限水頭損失或?qū)е耂S發(fā)生穿透，此時(shí)就必須對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以除去濾床內(nèi)過(guò)量的微生物膜及SS，恢復(fù)其處理能力。
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(lái)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，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(lái)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)。
曝氣生物濾池作為一種膜法污水處理新工藝，與傳統(tǒng)活性污泥法和接觸氧化法相比，具有以下特點(diǎn)：
具有較高的生物濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷
曝氣生物濾池采用的為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。
工藝簡(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(guò)10mg/l，因此可省去二沉池，進(jìn)而降低基建費(fèi)用。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(wú)污泥膨脹問(wèn)題。
氧的傳輸效率高
曝氣生物濾池中氧的利用率可達(dá)20%～30%，曝氣量明顯低于一般生物處理。其主要原因是：①因?yàn)V料粒徑小，氣泡在上升過(guò)程中不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸面積，提高了氧的利用率；②氣泡在上升過(guò)程中，由于濾料的阻擋和分割作用，使氣泡必須經(jīng)過(guò)濾料的縫隙，延長(zhǎng)了其停留時(shí)間，同樣有利于氧的傳質(zhì)；③理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜，因而加快了氧氣的傳輸速度，減少了供氧量。
易掛膜、啟動(dòng)
BAF調(diào)試時(shí)間短，一般只需7～12天，而且不需接種污泥，采用自然掛膜馴化。由于微生物生長(zhǎng)在粗糙多孔的濾料表面，微生物不易流失，使其運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。BAF在短時(shí)間內(nèi)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，一旦通水并曝氣，可在很短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，這一特點(diǎn)說(shuō)明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區(qū)的污水處理。
菌群結(jié)構(gòu)合理
AO一體化污水處理裝置傳統(tǒng)活性污泥法中，微生物分布相對(duì)均勻，而在BAF中從上到下形成了不同的優(yōu)勢(shì)菌種，因此使得除碳、硝化/反硝化能在一個(gè)池子中發(fā)生。
自動(dòng)化程度高
由于相關(guān)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，一些*的自動(dòng)化設(shè)備如液位傳感器、在線溶氧測(cè)定儀、定時(shí)器、變頻器及微電腦等產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得曝氣生物濾池系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化得以順利實(shí)現(xiàn)。
活性污泥法
活性污泥法是應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)的一門(mén)污水處理工藝，在國(guó)內(nèi)外一些大中型城市的污水處理廠應(yīng)用比較廣泛，比如法國(guó)的阿謝爾污水處理廠、美國(guó)芝加哥市的西西南污水處理廠等都應(yīng)用了這種污水處理方法。對(duì)于城市污水的一級(jí)處理程序來(lái)說(shuō)，活性污泥法是使用效果非常的處理方法。這種方法應(yīng)用了各種生物吸附理論以及絮凝動(dòng)力學(xué)，可以對(duì)城市污水進(jìn)行綜合性整治?；钚晕勰喾ǖ膬?yōu)點(diǎn)是能很好地針對(duì)污水中的有機(jī)物，而地清除有機(jī)物對(duì)污水的初步凈化有重要意義。另外，這種方法使用成本較低，對(duì)物資能源的消耗也比較少，這也是其得以廣泛應(yīng)用的資本。與之相對(duì)的，活性污泥法對(duì)污水中磷元素、氮元素的處理效果很不理想，隨著現(xiàn)代社會(huì)城市污水中氮磷元素含量的升高，該方法也面臨著技術(shù)優(yōu)化方面的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
吸附生物降解法
吸附生物降解法是傳統(tǒng)應(yīng)用的活性污泥法的一種改良型式。與普通的活性污泥法相比，吸附生物降解法的凈化機(jī)制在處理高濃度的城市污水方面有一定特殊性。這種方法將活性污泥法應(yīng)用中的曝氣池劃分為了兩部分，一部分用來(lái)吸收、吸附污水中的有機(jī)物，另一部分用來(lái)吸收、氧化污水中的一些無(wú)機(jī)物，對(duì)污水的深度清理有很大幫助。但是這種方法流程比較復(fù)雜，污水處理的時(shí)間也比較長(zhǎng)。
氧化溝法
除活性污泥法外，氧化溝法也是一種在我國(guó)現(xiàn)階段的城市污水處理工作中比較常用的技術(shù)手法。而且這種方法也是起源于活性污泥法，并對(duì)其進(jìn)行了一定程度的發(fā)展改進(jìn)。氧化溝的應(yīng)用使污水混合液能在較深的溝渠中充分混合，維持了一種較高的清理效率，這樣做的一個(gè)很大優(yōu)勢(shì)是能夠很好地提升污泥的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高終的污水處理效果。氧化溝法對(duì)污水中的氮元素還能進(jìn)行很好的清理，還能節(jié)約一定的處理成本，整個(gè)工藝方便快捷，對(duì)各污水處理廠有很強(qiáng)的誘huo力。H/O法生化處理工藝，污水處理工藝中生化處理法，是處理有機(jī)污水的主要方法。大多數(shù)有機(jī)廢水中含有苯環(huán)類(lèi)或長(zhǎng)鏈脂肪酸類(lèi)物質(zhì)，它們較難被微生物直接代謝降解。根據(jù)廢水的這一特性，采用(H/O)水解(酸化)好氧流體化床工藝做為主體處理工藝,確保出水達(dá)到各級(jí)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。
水解工藝是一種新開(kāi)發(fā)出來(lái)的工藝過(guò)程，它是指復(fù)雜的有機(jī)物分子，在水解酶參與下加以水分子分解為簡(jiǎn)單化合物的反應(yīng)，酶的催化反應(yīng)效率要比相應(yīng)無(wú)酶反應(yīng)高106-1013倍，反應(yīng)是在缺氧條件下進(jìn)行的。
厭氧反應(yīng)分為四個(gè)階段：水解、酸化、酸性衰退和甲烷化。在水解階段，固體物質(zhì)溶解為溶解性物質(zhì)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)。在酸化階段，有機(jī)物降解為各種有機(jī)酸。水解和產(chǎn)酸進(jìn)行得較快，難以把它們分開(kāi)。起作用的主要微生物是水解菌和產(chǎn)酸菌。
這里所說(shuō)的水解工藝，就是利用厭氧工藝的前兩段，即把反應(yīng)控制在第二階段，不進(jìn)入第三階段。在水解反應(yīng)器中實(shí)際上完成水解和酸化兩個(gè)過(guò)程。但為了簡(jiǎn)化稱呼，簡(jiǎn)稱為“水解”。
水解工藝系統(tǒng)中的微生物主要是兼性微生物，它們?cè)谧匀唤缰械臄?shù)量較多，繁殖速度較快。而厭氧工藝系統(tǒng)中的產(chǎn)甲烷菌則是嚴(yán)格的專性厭氧菌，它們對(duì)于環(huán)境的變化。如pH值、堿度、重金屬離子、洗滌劑、氨、硫化物和溫度等的變化，比水解菌和產(chǎn)酸菌要敏感得多，并且生產(chǎn)緩慢(世代周期長(zhǎng))。
