斜板沉淀池在一体化氧化沟中的作用

1、斜板沉淀池在一体化氧化沟中的作用氧化沟由于其构造简单和运行管理简便已发展成为污水生物处理的主要方法之一。为了适应防止水体富营养化的要求，经过适当的调整和改造，氧化沟在去除污水中有机污染物的同时，还可完成生物脱氮和除磷13，因此氧化沟被各国广泛采用。一体化氧化沟(Integrated Oxidation Ditch)是将沉淀池与氧化沟合建，无单独的污泥回流系统，基建投资和运行费用均较低，并在一定程度上弥补了传统氧化沟占地大的缺点。由于污泥回流及时，减少了污泥膨胀的可能。氧化沟内多水深2 m，目前也有深达34.6 m的。为了避免污泥沉积到沟底，沟内混合液的循环流速0.3 m/s，通常为0.30.5

2、 m/s4。这就使得沟内循环的混合液具有较高的动能。由于受氧化沟结构和运行方式的限制，与氧化沟合建的沉淀池应满足：沉淀池与氧化沟的容积比尽可能小；削减进入沉淀区混合液的能量，以保证高效沉淀。目前应用较多的有BMTS式和船式5、6，斜板沉淀池由于池深浅、占地少、固液分离效果好，也已在一体化氧化沟中广泛应用。 1试验装置氧化沟主体和斜板沉淀池模型均用有机玻璃制作。污水由高位水箱经转子流量计流入氧化沟中，并迅速与沟内原有混合液混合。经多次循环处理后，与进水等量的混合液在沉淀池内固液分离，经出水堰排出(见图1)。由于试验模型较小，没有适当规格的曝气转刷可以安装，所以在氧化沟的一端转弯处设一台搅拌机推动

3、混合液在沟内循环流动(转速在100250 r/min之间调节)。搅拌桨的型式类似于曝气转碟，在平面圆盘上固定6片桨板。鉴于搅拌机的供氧能力有限，在进水口前设置一充氧泵。氧化沟模型长为0.8 m，设有沉淀池的廊道宽为0.1 m，另一廊道宽为0.07 m，有效水深为0.3 m，有效容积为41 L。试验中采用斜板沉淀池作为沟内合建的沉淀池。其迎水面制成坡形，防止沟内混合液在沉淀池前由于截面突缩出现旋涡流。在斜板底部设置双层穿孔板作为过渡区，以消耗混合液上升时挟带的动能。沉淀池出水堰口为锯齿型，保证出水均匀和各个斜板间布水均匀、负荷相等。沉淀池底部长为0.20 m，宽为0.05 m ，距沟底0.05

4、m，侧面廊道宽为0.05 m。沉淀池容积占氧化沟总容积的6.13%。试验历时9个月，污水取自哈尔滨市马家沟河，水质情况(如表1)为典型的城市污水。处理水量为0.67.8 L/h，原水温度基本随季节而变(1027 )，污泥浓度为22.8 g/L，MLVSS为1.41.9 g/L。水质与污泥指标采用标准方法检测。表1马家沟河污水水质项目数值pH6.07.2SS(mg/L)60160CODCr(mg/L)258.9407.5BOD5(mg/L)100.3144.8NH3-N(mg/L)18.230.5TKN(mg/L)23.841.2TP(mg/L)4.58.62斜板沉淀池内流态与固液分离效果斜板沉

5、淀池内的流态如图2所示，共分为4个区：主流区、过渡区、斜板区和清水区。2.1主流区主流区即位于沉淀池底部的氧化沟混合液的流动区，其主要作用是传输待分离的混合液进入沉淀池，沉淀后的污泥又经此进入氧化沟中随混合液继续循环。为防止氧化沟内混合液中污泥沉积，其混合液平均流速取0.35 m/s。设有沉淀池的廊道的过水断面面积为0.03m2；在沉淀池处，由于其占据一定的断面，因此过水断面面积减小至0.0175m2。根据物料平衡原理，沉淀池底部主流区内混合液的平均流速为0.6 m/s。此时水流除水平流速外，还有上、下、左、右的脉动分速，且伴有小的涡流体，属紊流状态，在一定程度可使密度不同的水流较好地混合。为

6、使颗粒沉淀，在进入沉淀池斜板区之前必须降低雷诺数以利于颗粒的沉降。2.2过渡区位于斜板下部的双层穿孔板的作用是消能和调整流态，称为过渡区。当混合液流径过渡区时，由于穿孔板的阻力和孔径的放大，向上的流速降低和水流本身旋转产生的涡流使混合液的能量迅速降低。斜板沉淀池作为二沉池的表面负荷一般为46 m3/(m2·h)，相应的斜板区内水流上升速度也为1.111.67 mm/s。过渡区消能作用可以用主流区和斜板区的动能比值表示：E主流E斜板=0.60 m/s21.11 mm/s2=2.9×105由上式可知，过渡区将混合液的能量衰减了5个数量级。若拆除过渡区双层穿孔板，不能消除混合液进

7、入斜板区带有的较大动能，污泥严重上翻，固液分离效果极差，出水中SS高达300 mg/L。过渡区的作用还包括均匀进水和作为污泥回流的通道起着双向传输的作用。由于进水不均匀会使部分斜板负荷高而其他斜板负荷低，造成局部积泥、出水SS升高。沉淀池底部主流区内混合液的平均流速为0.6 m/s，是独立设置在斜板沉淀池底部过渡区中水流速度(1025 mm/s)的2050倍，因此双层穿孔板对保证配水均匀是必不可少的。2.3斜板区斜板区是污泥与水分离的实际区域，即工作区。污泥絮凝体在这里形成并在重力作用下沉降到斜板上，澄清后的污水进入清水区。在过渡区形成的污泥颗粒絮凝体在不断上升的水流带动下进入斜板沉淀区，在斜

8、板上与重力平衡时形成的动态污泥悬浮层相遇，使不断上涌的混合液中污泥颗粒被捕获和过滤。悬浮污泥层的厚度是变化的，当厚度达到一定程度时，重力足以抵抗摩擦力，污泥层就会下沉到氧化沟中进入主流区。此后，从斜板上下滑的污泥层又会逐渐积累，再滑落至氧化沟内周而复始。相对于过渡区对上升水流的阻力而言，悬浮污泥层的动态变化对整个污泥沉降过程没有太大的影响，试验结果也证明了这一点。从理论上讲，沉淀池的出水效率在很大程度上由混合液的上升流速和污泥沉速决定，只有当污泥沉速大于上升流速时，沉淀才能发生。但由于动态污泥悬浮层的存在，水中的颗粒有充分的机会和活性污泥悬浮层的颗粒碰撞凝聚，其沉速远远大于同条件下的静态沉速，

9、从而可以提高上升水流速度或产水量。斜板间的污水流动状态理论上应为层流，其雷诺数为15。从图2可以看出，斜板之间的流动状态并不是完全的层流，从过渡区上升的旋涡流还需要一段时间和距离才能扩散和稳定，因此只能说斜板区的中、上部水流处于层流状态。过渡区上升旋涡流对斜板的冲击影响与混合液的能量及分布的均匀性有关。混合液通过悬浮污泥层类似于絮凝沉淀过程，而混合液的上升流速与污泥的体积浓度有关。上升流速越大，体积浓度越小，悬浮污泥层厚度相应增大。当上升流速接近于自由沉速时，体积浓度接近于零，悬浮污泥层消失。反之，当上升流速越小，悬浮层体积浓度越大。因此水量越大，上升流速越大，过渡区的上升旋涡流对斜板的冲击影

10、响与混合液的能量也越大，斜板底端的紊流区域增加，悬浮污泥层厚度相应增大。当达到某极限值时，出水SS猛增，斜板顶部污泥开始上翻，此极限即是斜板沉淀池的污泥穿透临界点。混合液冲击能量和沉淀池水力停留时间与出水SS的关系，如图3所示。由图3可知，随着停留时间缩短，出水SS逐渐增大。但当水力停留时间30 min时，出水中的SS38 mg/L；当水力停留时间30 min时，出水中的SS值猛增至6998 mg/L。试验表明，可将水力停留时间=30 min作为该斜板沉淀池的污泥穿透临界点。2.4清水区清水区能够分隔沉淀工作区与出水堰区域，使斜板区的沉降过程不受出水水流影响。锯齿形溢流堰比普通水平堰更易加工也

11、更易保证出水均匀。3影响沉淀效果的因素3.1斜板倾斜角度试验中改变沉淀池的斜板倾斜角度，利用出水的SS值来判断出较佳的斜板倾斜角度。表2为倾斜角与出水中SS的关系。由试验数据可知，斜板呈65°和70°倾角时，出水水质较好。表2斜板倾斜角与出水中SS的关系斜板倾角(°)5560657075出水SS(mg/L)4038342337沉淀池的固液分离过程包括污泥颗粒在斜板区的沉降和絮凝体沿斜板的下滑回落到氧化沟中。在斜板区污泥颗粒受到的作用力有：自身重力、混合液的冲击力、斜板的弹力和摩擦力。污泥颗粒在斜板区沉降过程决定于混合液沿垂直向上方向的冲击力和污泥颗粒的重力之差。因

12、此斜板倾角较大时，冲击力较大，不利于颗粒沉淀。絮凝体沿斜板的下滑过程则是自身重力、混合液的冲击力沿斜板方向的分力和摩擦力的共同作用结果。污泥絮体的粘性比颗粒状泥沙及其絮凝体大，加之斜板区的污泥浓度高，故斜板倾角较小时，其自身重力沿斜板方向的分量不足以抵消其他力沿该方向的合力而不能向下滑动。3.2沉淀池的位置与外形在氧化沟内由于受到弯道的影响，在直流段两端及沟的内外侧和沟中间的混合液流速都是不均匀的，在不改变氧化沟的进水量及沉淀池表面负荷的前提下，将沉淀池置于氧化沟直流段的中后段外侧，污泥沉淀效果最好。氧化沟设置沉淀池后，该段过水断面的流态发生了变化，在沉淀池的底部前端混合液的流动发生了突缩变化

13、，在沉淀池后端混合液的流动发生了突扩的变化。因此，在沉淀池前后的混合液流动紊动程度较大，属于紊流。另外，在沉淀池的底部混合液的过流断面变小、流速变大，如果过流断面过小，则此处混合液的流动成为急流。当急流不能维持在临界水深以下时，则混合液在流过沉淀池的底部后，便向超过临界水深的缓流进行突变，将产生水跃。此外，水头损失与速度有关，当急流的速度大于缓流的速度而底坡不足以克服急流的磨擦损失时，急流也将以水跃的形式转变为缓流。因此，为了减小突缩和突扩形成沟内旋涡区和影响污泥沉降，将沉淀池的迎水面挡板制成船头型，缩小沉淀池的外宽，使氧化沟内的混合液能同时从沉淀池的底部和侧面流动。另外在生产应用中，将氧化沟

14、的横断面在沉淀区一段加宽或加深也是一种可取方案。在实际应用中，氧化沟的结构通常根据场地、曝气设备等条件来确定。对于氧化沟内合建的沉淀池而言，其长宽在氧化沟限定的范围内。由于受到弯道的影响，在沟直流段两端及沟的内、外侧及沟中间的混合液流速都是不均匀的，因此沉淀池的长与宽是决定沉淀池下部的压力分布是否均匀的主要因素之一。在不改变氧化沟的进水量及沉淀池表面负荷的前提下，试验中将沉淀池长宽比L/B对出水SS值的影响进行了考察，结果如图4所示。从图4中可以看出，当1.5L/B4.0时，沉淀池的沉淀效果较好；而当L/B4.0或L/B1.0时，沉淀效果较差。最佳长宽比为1.54.0。分析其原因：当长宽比值较

15、小时，沉淀池内在宽度方向上和在氧化沟沟宽方向上流速的分布是不均匀的，因而出水水质受到一定的影响。当长宽比值较大时，虽然宽度方向上影响小，但在池长方向上受到的影响增大，因而出水水质还是受到一定的影响。3.3污泥浓度与污泥龄由于污泥的沉速随悬浮固体浓度MLSS的增加而减小，因此在相同SVI、相同表面负荷率的条件下，MLSS越高则出水SS越高。为维持一定的出水水质，随着MLSS的增加应相应降低表面负荷率。污泥龄是决定污泥沉降性能的重要因素。污泥龄过短，细菌处于对数增长期，能量较高，不易沉降；而污泥龄过长，污泥容易微细化，因此应根据试验选择合适的污泥龄。试验中将污泥龄控制在1030 d。4结论从以上斜

16、板沉淀池在一体化氧化沟中的固液分离效果和内部混合液的流态试验，可得出以下结论：与氧化沟合建的斜板沉淀池效率比一般二沉池高，水力停留时间30 min，出水SS值38 mg/L。斜板下部设有特殊的过渡区，具有良好的消能和调整流态的作用，可使斜板沉淀区的流态快速从紊流转变为层流，达到最佳沉淀效果，沉降过程不受沟内主流的影响。斜板间的固液分离过程是自由沉淀、絮凝沉淀、污泥悬浮层的过滤和捕获以及污泥层下滑过程的共同作用。影响沉淀效果的因素有斜板倾斜角度、沉淀池的位置与外形、污泥浓度和污泥龄。Biosmedi工艺是一种处理污水和微污染源水的新工艺，具有对有机物和氨氮及SS去除效率较高、反冲洗耗水耗气量小、

17、有效防止出水带泥、运行管理方便、占地面积小、土建及运行费用低等优点，在污水厂、净水厂中均适用。 1工作原理1.1滤料的选择采用EPS发泡塑料粒子作滤料，滤料的体积质量较小(15g/L左右)，粒径为38mm，具有来源广泛、比表面积大(650m2/m3)、表面适宜微生物生长、耐用、化学稳定性好等一系列优点。1.2生物滤池结构生物滤池结构见图1。滤池的结构形式：上部为出水槽；中部为滤层区；下部为空气室。滤层区与出水槽之间用滤网、孔板或安装滤头的混凝土墙隔开，空气室和滤层区之间以孔板相隔。工作过程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。进水经中心导流筒进入滤层下部，由下向上穿过滤层(在滤

18、料阻力的作用下使滤池进水均匀)；空气布气管安装在滤层区下部，滤料表面生长着含有大量微生物的生物膜，微生物利用水中的溶解氧降解一部分有机物及氨氮，同时出水中的悬浮物质经滤料过滤被截留；水流以上向流形式通过滤层区顶部 滤网溢流入出水槽，由出水管排出。滤料冲洗当滤池运行一段时间后，需要对填料进行反冲洗。由于滤料体积质量较小，采用常规的冲洗方法(如水、气水反冲洗等)难于奏效，故采用空气脉冲冲洗法，即在滤池的下部设计一个空气室，使滤料层突然向下膨胀以进行有效的空气脉冲反冲洗(可把附着在滤料上的大部分生物膜和截留的不可生化的悬浮固体通过几次脉冲后一起震荡脱落)，再静置15min后打开穿孔排泥阀排泥，即可达

19、到有效清洁滤料的目的。2 试验部分2.1 试验方法试验采用曲阳污水厂初沉池出水。生物滤池与普通曝气池的对比试验同步进行。2.2试验流程试验流程见图2。a.分析方法：COD的测定采用重铬酸钾标准法；BOD5的测定采用稀释接种法；溶解氧用溶氧仪测定；氨氮(NH3-N)测定采用纳氏比色法。b.试验条件：生物滤池填料层厚度为1300mm；填料粒径为38mm，平均粒径为6.28mm；填料负荷为2.93.6kgBOD5/(m3·d)；气水比在1620之间；出水溶解氧在2.53.1mg/L之间。2.3试验结果与分析主要运行参数见表1。连续运行3个月的试验结果见表2和图3。 表1主要运行参数日期 高

20、效生物滤池 普通曝气池进水量(L/h)滤层区停留时间(h)进气量(L/min)温度()出水溶 解氧(mg/L)COD负荷kgCOD/(m3·d)BOD负荷kgBOD5/(m3·d)进水量(m3/d)曝气池 停留时间(h)二沉池停留时间(h)1999年7月 74.421.4921.9226.732.734.122.90517329.05.01999年8月109.701.0131.5027.562.85.763.53533858.7 4.91999年9月 114.000.9730.0026.933.187.434.31534438.7 4.9表2 高效生物滤池与普通曝气池的处理

21、效果比较项目滤池进水滤池出水普通曝气池出水日期1999年7月1999年8月1999年9月1999年7月1999年8月1999年9月1999年7月1999年8月1999年9月COD(mg/L)230.5214.0266.437.648.650.119.721.217.1BOD5(mg/L)130.9108.0121.610.59.912.29.47.17.5SS(mg/L)60.356.466.19.79.48.014.914.113.3NH3-N(mg/L)27.526.733.610.46.616.315.614.09.2pH7.477.487.207.247.107.30由表1、2和图3可

22、见：滤池进水水质及运行参数的变化幅度相当大，但其出水COD值变化幅度只相当于平均值的13%左右，可见其处理效果非常稳定。高效生物滤池对COD、SS的去除率达到80%、81%时，填料负荷为4kgCOD/(m3·d)左右、水力停留时间为90min，而普通活性污泥法和生物膜法滤池要达到同样的处理效果，其水力停留时间和填料负荷分别为高效生物滤池的两倍或两倍以上。 高效生物滤池的出水SS值为217mg/L表明其过滤效果也十分显著，并且克服了普通生物滤池后的二沉池由于厌氧或其他原因造成的浮泥现象。3应用实例应用于华东某食品厂的生产废水处理。3.1工艺流程3.2设计参数设计流量：最大处理能力为35

23、00m3/d(k=1.5)。设计水质：进水COD=600mg/L，BOD5=200mg/L，SS=300mg/L，出水COD100mg/L，BOD530mg/L，SS70mg/L。NH3-N因进水浓度低不作为控制指标。一级滤池填料的BOD5负荷为5.5kgBOD5/(m3·d)，曝气量为8.92m3/min；二级滤池填料的BOD5负荷为5.2kgBOD5/(m3·d)，曝气量为10.39m3/min。反冲洗周期为24h，反冲洗时间脉冲3次，反冲洗时滤料下降高度10cm，单格池反冲洗气量不大于曝气气量。一级滤池是由原初沉池改建的，共有8格，每格的平面尺寸为3m×3m

24、，下部为泥斗，总水深为2.9m，填料层厚度为1.4m；二级生物滤池是利用原辅助曝气池改造，共有4格，每格平面尺寸为2.9m×3.9m,总水深3.3m，填料层厚度为1.3m。3.3运行状况及分析 2000年1月、8月、10月废水处理运行状况见表3。表32000年废水处理运行状况日期进水量(m3/d)一级滤池进水COD(mg/L)二级滤池出水COD(mg/L)一级滤池填料负荷kgCOD/(m3·d)2000年1月1157109541.252000年8月1827114582.072000年10月2400149493.56由表3可见：进水COD值变化幅度较大，但出水COD值很稳定，

25、说明高效生物滤池对冲击负荷的承受能力较强。4 结论高效生物滤池具有如下特点：耐冲击负荷能力强在较宽的进水COD负荷范围内4.17.5kgCOD/(m3·d)，出水COD、SS保持稳定，说明生物滤池可以承受较高的负荷。占地面积小生物滤池构筑物体积是活性污泥法的1/3；占地面积是活性污泥法曝气池的1/4(省去二沉池和污泥回流泵)。填料性能好EPS发泡塑料粒子滤料的比表面积大(650m2/m3)；耐用性好(不变形、不损耗)；采用空气脉冲反冲洗，省去水力反冲。生物滤池管理要求滤料的浮力大使过滤效果好但易结块，要求定期(12次/d)反冲洗，而且反冲洗并沉淀一段时间后要大流量排泥。曝气生物滤池（

26、BAFBiological Aerated Filters）也叫淹没式曝气生物滤池（SBAF-Submerged Biological Aerated Filters），是在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物滤塔、生物接触氧化法等生物膜法的基础上发展而来的，被称为第三代生物滤池（The Third Generation Filter）（结构简图见图1）。国外在二十世纪二十年代开始进行研究，于八十年代末基本成型，后不断改进，并开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，即需曝气、高过滤速度、截留悬浮物、需定期反冲洗等特点。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径

27、较小的粒状滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更新生物膜，此为反冲洗过程。  一般说来，曝气生物滤池具有以下特征：（1）用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等。（2）区别于一般生物滤池及生物滤塔，在去除BOD、氨氮时需进行曝气。（3

28、）高水力负荷、高容积负荷及高的生物膜活性。（4）具有生物氧化降解和截留SS的双重功能，生物处理单元之后不需再设二次沉淀池。（5）需定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的SS以及更新生物膜。工作原理曝气生物滤池在开发过程中,充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路,集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。污水从池上部进入池体，通过由填料组成的滤层，在填料表面形成由微生物栖息形成的生物膜。在污水通过滤层的同时，由池下部通过空气管向滤层进行曝气，空气由填料的间隙上升，与下流的污水相向接触，空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢作用

29、下，有机物被降解，污水得到处理。原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥，被填料所截留。当滤层内的截污量达到某种程度时，需对滤层进行反冲洗。 设备特点占地面积小,基建投资省。曝气生物滤池具有生物氧化降解和截留SS的双重功能,可省去二次沉淀池的占地和投资。出水水质高。由于填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,活性很高，高活性的生物膜可吸附、截留一些难降解的物质。氧的传输效率很高,曝气量小,供氧动力消耗低。气液在滤料间隙中充分接触，利用效率可达20%30%,曝气量明显低于一般生物处理法。抗冲击负荷能力强,耐低温

30、。易挂膜,启动快。适用范围 中水回用的二级处理食品加工、造纸废水的处理技术性能性能项目具体指标性能项目具体指标水力负荷4-6m3/hm2过滤周期24-48h气水比3:1最大压降0.05Mpa反洗气强度10l/sm2反洗水强度5l/sm2反洗历时15-20minCOD去除率<80%SS去除率<70%一、曝气生物滤池的工作原理与工艺特征 曝气生物滤池（BAFBiological Aerated Filters）也叫淹没式曝气生物滤池（SBAF-Submerged Biological Aerated Filters），是在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物滤塔、生物接触氧化法等生物膜法

31、的基础上发展而来的，被称为第三代生物滤池（The Third Generation Filter）（结构简图见图1）。国外在二十世纪二十年代开始进行研究，于八十年代末基本成型，后不断改进，并开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，即需曝气、高过滤速度、截留悬浮物、需定期反冲洗等特点。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮

32、凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更新生物膜，此为反冲洗过程。一般说来，曝气生物滤池具有以下特征：（1）用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等。 （2）区别于一般生物滤池及生物滤塔，在去除BOD、氨氮时需进行曝气。 （3）高水力负荷、高容积负荷及高的生物膜活性。 （4）具有生物氧化降解和截留SS的双重功能，生物处理单元之后不需再设二次沉淀池。 （5）需定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的SS以及更新生物膜。 二、曝气生物滤池工艺的主要优点（1）曝气生物滤池是第三代生物

33、滤池，是真正集生物膜法与活性污泥法于一身的反应器，出水水质高、处理负荷大。滴滤池（普通生物滤池）被称为第一代生物滤池，也是生物滤池最初的雏形，高负荷生物滤池、生物滤塔是在此基础上发展起来的第二代生物滤池，主要特征是增加了处理负荷。曝气生物滤池对生物滤池进行了全面的革新：采用人工强制曝气，代替了自然通风；采用粒径小、比表面积大的滤料，显著提高了生物浓度；采用生物处理与过滤处理联合方式，省去了二次沉淀池；采用反冲洗的方式，免去了堵塞的可能，同时提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮体联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。 曝气生物滤池同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得很高

34、的出水水质，可达到回用水水质标准。一般来说，对生活污水，二级处理即可达到普通工艺三级处理的水平。对工业废水，即使在可生化性不强的情况下，曝气生物滤池处理效果也优于一般的工艺，因为曝气生物滤池处理有机物不仅依赖于生物氧化，还存在显著的生物吸附和过滤作用，因为可去除粒径较大，可吸附去除一些可生化性不强的物质。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超过10mg/l，出水非常清澈透明；因不断的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄（一般为110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不仅体现在生物氧化、降解方面，更表现为生物絮凝、吸附作用。对一些难降解的物质，可将其吸附

35、、截留在池中，得以去除。 （2）占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投资。曝气生物滤池占地面积仅为常规工艺的110?15。处理负荷高、停留时间短，因而池容较小，基建投资比常规工艺节省至少2030。 （3）运行费用低。供气能耗在所有好氧生物处理的运行费用中占了相当的比例，曝气生物滤池工艺氧的传输利用效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。氧的利用效率可达2030。主要原理为： a) 因填料粒径很小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，加强了氧气的利用率。 b) 气泡在上升过程中，受到了填料的阻力，延长了停留时间，同样有利于氧气的传质。

36、 c) 研究表明，在BIOFOR中，氧气可直接渗透入生物膜，因而加快了氧气的传质速度，减少了供氧量。 工程实践表明，曝气量为传统活性污泥法的120，为氧化沟的16，为SBR的14?13，在很大程度上节省了运行费用。曝气生物滤池水头损失较小，剩余污泥量少且容易处理，维护量很少，这都将保证运行费用较低。 （4）抗冲击负荷能力强，耐低温。运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷23倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这一方面依赖于滤料的高比表面积，当外加有机负荷增加时，滤料表面的生物量可以快速增值；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力。此外，生物曝气滤池一旦挂膜成功，可在610水温下运行

37、，并具有较好的运行效果。 （5）易挂膜，启动快。曝气生物滤池在水温15左右，2至3周即可完成挂膜过程。在暂时不使用的情况下可关闭运行，此时滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。污水水温15左右，停止运行半月（滤柱内排空水且不曝气），恢复运行后，三天后即完全恢复正常。这一特点使曝气生物滤池非常适合一些水量变化大地区的污水处理。在旅游地区，污水量受季节及旅游人数的变化影响非常大，在旅游淡季时，完全可以关闭部分曝气生物滤池，以减少不必要的运行费用，一旦需要，可在很短的时间内恢复设计处理能力。 （6）曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改、扩建。国内现

38、有污废水处理工艺普遍存在一个缺点：当新增污废水处理量时，必须对原有工艺进行较彻底的修改，主要原因是因为这些工艺都不是模块化结构。曝气生物滤池完全模块化，非常利于后期的扩建和改建，仅需并列增加滤池数即可，不影响已有的工艺运行。 （7）采用自动化控制，易于管理。曝气生物滤池可采用完全自动化控制，管理非常简单。同时由于其本身的结构并不复杂，因而也无需庞杂的自控设备，更无需大量的人员技术培训。 （8）不产生臭气、环境质量高。国内现有污水处理厂的环境质量普遍较差，臭气弥漫、苍蝇等昆虫较多，曝气生物滤池不产生臭气，采用该工艺的污水厂环境质量很高。新型高效生物滤池-Biosmedi工艺是一种处理污水和微污染

39、源水的新工艺，具有对有机物和氨氮及SS去除效率较高、反冲洗耗水耗气量小、有效防止出水带泥、运行管理方便、占地面积小、土建及运行费用低等优点，在污水厂、净水厂中均适用。 1工作原理1.1滤料的选择采用EPS发泡塑料粒子作滤料，滤料的体积质量较小(15g/L左右)，粒径为38mm，具有来源广泛、比表面积大(650m2/m3)、表面适宜微生物生长、耐用、化学稳定性好等一系列优点。1.2生物滤池结构生物滤池结构见图1。滤池的结构形式：上部为出水槽；中部为滤层区；下部为空气室。滤层区与出水槽之间用滤网、孔板或安装滤头的混凝土墙隔开，空气室和滤层区之间以孔板相隔。工作过程生物滤池为周期运行，从开始过滤到反

40、冲洗结束为一个周期。进水经中心导流筒进入滤层下部，由下向上穿过滤层(在滤料阻力的作用下使滤池进水均匀)；空气布气管安装在滤层区下部，滤料表面生长着含有大量微生物的生物膜，微生物利用水中的溶解氧降解一部分有机物及氨氮，同时出水中的悬浮物质经滤料过滤被截留；水流以上向流形式通过滤层区顶部 滤网溢流入出水槽，由出水管排出。滤料冲洗当滤池运行一段时间后，需要对填料进行反冲洗。由于滤料体积质量较小，采用常规的冲洗方法(如水、气水反冲洗等)难于奏效，故采用空气脉冲冲洗法，即在滤池的下部设计一个空气室，使滤料层突然向下膨胀以进行有效的空气脉冲反冲洗(可把附着在滤料上的大部分生物膜和截留的不可生化的悬浮固体通

41、过几次脉冲后一起震荡脱落)，再静置15min后打开穿孔排泥阀排泥，即可达到有效清洁滤料的目的。2 试验部分2.1 试验方法试验采用曲阳污水厂初沉池出水。生物滤池与普通曝气池的对比试验同步进行。2.2试验流程试验流程见图2。a.分析方法：COD的测定采用重铬酸钾标准法；BOD5的测定采用稀释接种法；溶解氧用溶氧仪测定；氨氮(NH3-N)测定采用纳氏比色法。b.试验条件：生物滤池填料层厚度为1300mm；填料粒径为38mm，平均粒径为6.28mm；填料负荷为2.93.6kgBOD5/(m3·d)；气水比在1620之间；出水溶解氧在2.53.1mg/L之间。2.3试验结果与分析主要运行参数

42、见表1。连续运行3个月的试验结果见表2和图3。 表1主要运行参数日期 高效生物滤池 普通曝气池进水量(L/h)滤层区停留时间(h)进气量(L/min)温度()出水溶 解氧(mg/L)COD负荷kgCOD/(m3·d)BOD负荷kgBOD5/(m3·d)进水量(m3/d)曝气池 停留时间(h)二沉池停留时间(h)1999年7月 74.421.4921.9226.732.734.122.90517329.05.01999年8月109.701.0131.5027.562.85.763.53533858.7 4.91999年9月 114.000.9730.0026.933.187.

43、434.31534438.7 4.9表2 高效生物滤池与普通曝气池的处理效果比较项目滤池进水滤池出水普通曝气池出水日期1999年7月1999年8月1999年9月1999年7月1999年8月1999年9月1999年7月1999年8月1999年9月COD(mg/L)230.5214.0266.437.648.650.119.721.217.1BOD5(mg/L)130.9108.0121.610.59.912.29.47.17.5SS(mg/L)60.356.466.19.79.48.014.914.113.3NH3-N(mg/L)27.526.733.610.46.616.315.614.09.

44、2pH7.477.487.207.247.107.30   由表1、2和图3可见：滤池进水水质及运行参数的变化幅度相当大，但其出水COD值变化幅度只相当于平均值的13%左右，可见其处理效果非常稳定。高效生物滤池对COD、SS的去除率达到80%、81%时，填料负荷为4kgCOD/(m3·d)左右、水力停留时间为90min，而普通活性污泥法和生物膜法滤池要达到同样的处理效果，其水力停留时间和填料负荷分别为高效生物滤池的两倍或两倍以上。 高效生物滤池的出水SS值为217mg/L表明其过滤效果也十分显著，并且克服了普通生物滤池后的二沉池由于厌氧或其他原因造成的浮

45、泥现象。3应用实例应用于华东某食品厂的生产废水处理。3.1工艺流程3.2设计参数设计流量：最大处理能力为3500m3/d(k=1.5)。设计水质：进水COD=600mg/L，BOD5=200mg/L，SS=300mg/L，出水COD100mg/L，BOD530mg/L，SS70mg/L。NH3-N因进水浓度低不作为控制指标。一级滤池填料的BOD5负荷为5.5kgBOD5/(m3·d)，曝气量为8.92m3/min；二级滤池填料的BOD5负荷为5.2kgBOD5/(m3·d)，曝气量为10.39m3/min。反冲洗周期为24h，反冲洗时间脉冲3次，反冲洗时滤料下降高度10cm

46、，单格池反冲洗气量不大于曝气气量。一级滤池是由原初沉池改建的，共有8格，每格的平面尺寸为3m×3m，下部为泥斗，总水深为2.9m，填料层厚度为1.4m；二级生物滤池是利用原辅助曝气池改造，共有4格，每格平面尺寸为2.9m×3.9m,总水深3.3m，填料层厚度为1.3m。3.3运行状况及分析 2000年1月、8月、10月废水处理运行状况见表3。表32000年废水处理运行状况日期进水量(m3/d)一级滤池进水COD(mg/L)二级滤池出水COD(mg/L)一级滤池填料负荷kgCOD/(m3·d)2000年1月1157109541.252000年8月1827114582

47、.072000年10月2400149493.56由表3可见：进水COD值变化幅度较大，但出水COD值很稳定，说明高效生物滤池对冲击负荷的承受能力较强。4 结论高效生物滤池具有如下特点：耐冲击负荷能力强在较宽的进水COD负荷范围内4.17.5kgCOD/(m3·d)，出水COD、SS保持稳定，说明生物滤池可以承受较高的负荷。占地面积小生物滤池构筑物体积是活性污泥法的1/3；占地面积是活性污泥法曝气池的1/4(省去二沉池和污泥回流泵)。填料性能好EPS发泡塑料粒子滤料的比表面积大(650m2/m3)；耐用性好(不变形、不损耗)；采用空气脉冲反冲洗，省去水力反冲。生物滤池管理要求滤料的浮力

48、大使过滤效果好但易结块，要求定期(12次/d)反冲洗，而且反冲洗并沉淀一段时间后要大流量排泥。4.7.1 冲洗滤池前，在水位降至距砂层200mm 左右时，应关闭滤水阀。开启洗水阀 （一般在1/4）时，应待气泡全部释放完毕，方可将冲洗阀逐渐开至最大。4.7.2 冲洗滤池前，必须开启洗水管道上的放气阀，待残气放完后方能进行滤池冲洗。4.7.3 滤池冲洗强度应为12151/s·m2。4.7.4 滤池表层冲洗和反冲洗间隔一致，冲洗的清水压力应为0.30.5MPa。4.7.5 冲洗滤池时，排水槽、排水管道应畅通，不应有壅水现象。4.7.6 冲洗滤池时，冲洗水阀门应逐渐开大，高位水箱不得放空。4

49、.7.7 滤池冲洗时的滤料膨胀率应为40%50%。4.7.8 用泵直接冲洗滤池时水泵盘根不得漏气。4.7.9 气水冲洗式滤池冲洗时，应防止空气过量造成跑滤料。4.7.10 气水冲洗的气压应视其冲洗效果而定，严禁超压，造成跑砂，压力调准后，必须恒压运行。空压机应一用一备。4.7.11 冲洗结束时，排水的浊度不应大于15度。4.7.12 滤池进水浊度宜控制在8度以下。4.7.13 滤池运行中，滤床的淹没深度不得小于1.5m。4.7.14 平均滤速宜控制在10m/h以下。4.7.15 滤后水浊度不宜大于2度。4.7.16 滤池水头损失达1.52.5m 或滤后水浊度大于2度时，即应进行冲洗。4.7.17 滤池新装滤料后，应在含氯量0.3mg/l以上的溶液中浸泡24h，经检验滤后水合格后，冲洗两次以上方能投入使用。4.7.18 滤池初用或冲洗后上水时，池中的水位不得低于排水槽，严禁暴露砂层。4.7.19 各类滤池均应在过滤后设置质