曝氣生物濾池BIOSTYR技術(shù)
幾十年來(lái)，在污水處理領(lǐng)域，活性污泥法無(wú)疑是一種被廣泛使用并有良好效果的污水生物處理技術(shù)。但是隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，城市規(guī)模擴(kuò)大以及人類(lèi)對(duì)居住環(huán)境的日益重視，活性污泥法的不足越來(lái)越突出地顯現(xiàn)在人們的眼前。
占地巨大 人口的不斷膨脹使城市變得擁擠，許多城市土地稀缺，而采用活性污泥法的污水處理廠動(dòng)輒幾公頃，甚至幾十公頃的占地?zé)o疑成為一種制約。
環(huán)境惡劣 巨大的污水處理構(gòu)筑物大面積暴露在大氣之中，極易產(chǎn)生臭氣污染，周?chē)用駸o(wú)法忍受。因此，越來(lái)越多的居民拒絕與污水處理廠為鄰。
性能不穩(wěn)定 由于是一種懸浮狀態(tài)的微生物膠團(tuán)，活性污泥的濃度通常在6000毫克/升以下，外界環(huán)境（溫度，污染物濃度等）極易對(duì)處理效果產(chǎn)生影響，甚至造成污泥膨脹，使處理水質(zhì)惡化。
上世紀(jì)八十年代，一種針對(duì)以上問(wèn)題研發(fā)出來(lái)的新的污水處理技術(shù)首先在法國(guó)得以運(yùn)用，這就是“淹沒(méi)式固定生物膜曝氣濾池”。法國(guó)OTV公司在淹沒(méi)式固定生物膜曝氣濾池領(lǐng)
域擁有近20年的工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并且在世界各地建設(shè)了100多座類(lèi)似工藝的污水處理廠，其中一種工藝便是BIOSTYR(r)生物濾池。
BIOSTYR(r) 則是一種經(jīng)過(guò)改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級(jí)處理，也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理，并且能夠達(dá)到很高的排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
基本結(jié)構(gòu)
BIOSTYR(r)工藝是一種淹沒(méi)式上向流生物濾池，其濾料為比重小1的球形顆粒并漂浮在水中，我們稱(chēng)之為BIOSTYRENETM。
每個(gè)生物濾池單元包括：
*進(jìn)水管和位于濾池底部的配水渠(同時(shí)可用于反沖洗水的排除)；
*兩條空氣第(管孔管)，一條用于工藝曝氣，一條用于氣反沖洗；在硝化/反硝化反應(yīng)時(shí)用兩條管道，在單一硝化反應(yīng)時(shí)曝氣和反沖洗為同一條管道；
*3～3.5米的濾料層，濾料表面附著大量的微生物；
*濾池頂部有混凝土濾板，防止濾料的流失；
*濾板上安裝有濾頭，用于濾池出水。
工藝原理
根據(jù)曝氣管道位置的不同設(shè)置可以控制硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)的程度，也可以單獨(dú)進(jìn)行硝化反應(yīng)或反硝化反應(yīng)。
具有硝化和反硝化功能的BIOSTYR生物濾池，其曝氣管位于濾床中的經(jīng)過(guò)計(jì)算的位置，將濾床分隔為下部厭氧區(qū)和上部好氧區(qū)，它可以去除所有可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)，氨氮和硝酸鹽(即總氮)，反沖洗氣管位于濾池底部。
對(duì)于通常的僅需要進(jìn)行硝化反應(yīng)(對(duì)氨氮有要求)，在曝氣和氣反沖洗時(shí)共用一根位于濾池底部的穿孔管，從而使整個(gè)濾床處于好氧狀態(tài)，它可以去除大部分可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)和氨氮。
配水和進(jìn)水：從一級(jí)處理或二級(jí)處理出來(lái)的水通過(guò)配水堰均勻地分配到各個(gè)濾池的進(jìn)水渠中，然后通過(guò)進(jìn)水管重力流入濾池底部的配水渠，在進(jìn)水管或渠上安裝有自動(dòng)閥門(mén)，用于某些情況下的停止進(jìn)水(比如在反沖洗的過(guò)程中)，污水通過(guò)濾池底部的配水渠進(jìn)入到整個(gè)濾池，這些設(shè)計(jì)保證了濾池在整個(gè)截面上的均勻配水。同下向流濾池(如濾料的比重大于1)不同，該濾池的水頭保證了進(jìn)水配水的均勻，因此濾池底部不再需要濾頭(那樣很容易堵塞)或者配水管網(wǎng)，并且在處理前不需要篩網(wǎng)。
濾料：BIOSTYRENETM濾料是一種粒徑小、形狀一致的球形濾料，其比重小于1，具有很大的比表面積，這使它具有如下特性：
*濾料比表面積大，具有較高的凈化能力，處理負(fù)荷高；
*機(jī)械性能和物理化學(xué)性能好，不易磨損；
*濾料的原材料來(lái)自于國(guó)內(nèi)的工業(yè)原料，可就地生產(chǎn)加工，成本低廉；
*濾料損失極小，幾乎不用更換。
由濾料作為微生物的載體，其巨大的表面積上附著了大量的微生物，在底部曝氣管所提供的氧的作用下，污水中的含碳污染物(COD和BOD)被降解，氨氮?jiǎng)t被氧化成硝基氮。
在硝化/反硝化的情況下，處理后的出水需要進(jìn)行回流，回流水和原水在進(jìn)水渠中混合后進(jìn)入濾池，污水首先進(jìn)入濾床下部的厭氧區(qū)，在此進(jìn)行反硝化反應(yīng)，將回流水中的硝基氮去除；然后進(jìn)入上部的好氧區(qū)，在此將含碳污染物分解，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝基氮。
由于硝化、反硝化反應(yīng)機(jī)理受進(jìn)水水溫的影響很大，因此低進(jìn)水水溫將明顯影響生化反應(yīng)的池容。但是，BIOSTYR(r)濾池具有足夠的停留時(shí)間(1～2小時(shí))，同時(shí)還有80～100°C的工藝空氣的連續(xù)鼓入，因此生化反應(yīng)受外界氣候條件影響極小；同時(shí)，由于在濾池中的微生物是固定在載體上，而不象活性污泥法懸浮在水中，因此其單位體積內(nèi)的生物量極大，提高了處理效率。由于以上兩個(gè)原因，較低的進(jìn)水水溫對(duì)其生化反應(yīng)影響較小，BIOSTYR(r)濾池可以在8～30°C的范圍內(nèi)正常運(yùn)行。
最后，污水流經(jīng)濾床的方向是壓縮濾料的方向，而不是擴(kuò)展濾料的方向，由此也加強(qiáng)了對(duì)懸浮物質(zhì)的截留作用，從而不再需要沉淀池。
濾池的處理出水：漂浮的濾料通過(guò)混凝土蓋板阻擋在濾池中，蓋板上安裝有許多濾頭，可使處理后的出水流出，由于這些濾頭只同處理后的水接觸，因此避免了堵塞；同時(shí)，由于這些濾頭上面沒(méi)有濾料，故而很容易進(jìn)行維護(hù)。
濾池反沖洗：隨著懸浮物質(zhì)的截留和生物膜的不斷生長(zhǎng)，濾床需要定期進(jìn)行反沖洗，即重力反沖洗和氣反沖，反沖洗后的水由濾池底部的集水溝(即進(jìn)水暗渠)收集并排到一個(gè)集水池中。反沖冼水即濾池頂部濾板的上面儲(chǔ)存的一定高度的清水層，此清水層在一組濾池中是相通的，清水層的高度是經(jīng)過(guò)計(jì)算的，可使所儲(chǔ)存的水量足夠用于濾池的反沖冼。由于反沖洗是通過(guò)重力進(jìn)行并與正常過(guò)濾的方向相反，因此不再需要反沖冼水泵。
定期的逆向流反沖洗可以去除過(guò)剩的生物膜和所截留的懸浮物，而不需要使它通過(guò)整個(gè)濾床。向下的水的沖洗可以在最短路線(xiàn)內(nèi)把截留物沖出濾床，并且是截留物重力落下的方向，節(jié)約能耗且效率高。
反沖洗過(guò)程如下：
*關(guān)閉濾池的進(jìn)水閥，打開(kāi)濾池底部的反沖洗排水閥；
*濾池頂部的清水重力流下，進(jìn)行預(yù)沖洗；
*然后輔以氣反沖進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖；
*僅用空氣沖洗和僅用水沖洗交替進(jìn)行；
*最后再僅用水沖洗。
反沖洗的控制程序分兩種：即時(shí)間控制(正常情況下是24小時(shí)反沖洗一次)和壓差控制(即通過(guò)濾料層上下的壓力差進(jìn)行自動(dòng)起動(dòng)運(yùn)行)。
濾池的曝氣：每個(gè)濾池的工藝空氣和反沖洗空氣由同一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)堤供，鼓風(fēng)機(jī)是不停止工作的。只不過(guò)在進(jìn)行硝化/反硝化型的濾池中，它們的布?xì)夤芫W(wǎng)是分開(kāi)的，并且由閥門(mén)進(jìn)行切換；而在單一硝化的濾池中，工藝空氣和反沖洗空氣是同一布?xì)夤芫W(wǎng)，兩種方式的供氣由濾池入口的調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。
濾池的工藝性能：根據(jù)去除污染物的不同，BIOSTYR(r)濾池可以分為除碳型，硝化型，硝化/反硝化型以及后反硝化型。
由于濾料上附著的巨大而豐富的生物膜，BIOSTYR(r)濾池的處理能力大大高于活性污泥法。
主要優(yōu)點(diǎn)
*由于BIOSTYR(r)工藝將濾池和生化反應(yīng)器結(jié)合起來(lái)，因此不再需要沉淀池；
*占地面積小，是常規(guī)工藝的1/4～1/5，節(jié)省大量征地和地基處理費(fèi)用；
*池容小，土建工程量比其它工藝少20％～40％；
*全部模塊化結(jié)構(gòu)，改擴(kuò)建容易，工期短；
*上部出水為清水，濾頭不易堵塞，檢修和更換容易。無(wú)需放空濾池中濾料；
*可對(duì)廠區(qū)進(jìn)行全封閉，無(wú)臭味污染，視覺(jué)和景觀效果好；
*不需要單獨(dú)的反沖冼水和反沖洗水泵，降低了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用；
*穿孔管曝氣，節(jié)省設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)，效率高。而膜式曝氣頭通常在運(yùn)行兩年后開(kāi)始喪失其效率；
*自動(dòng)化程度高，操作人員少；*低溫運(yùn)行穩(wěn)定，受溫度影響很小；
*由于其具有連續(xù)的物理過(guò)濾能力，一旦生物反應(yīng)發(fā)生問(wèn)題，濾池仍可去除絕大部分的懸浮物；而且僅需要幾天即可恢復(fù)生物處理能力，而活性污泥法需要幾個(gè)星期才能恢復(fù)；
*工藝操作靈活，同一濾池內(nèi)可同時(shí)完成硝化的反硝化的功能。
主要業(yè)績(jī)
*第一座BIOSTYR(r)污水廠建于1990年位于法國(guó)，OTV公司目前共有100多座使用生物濾池技術(shù)的污水處理廠分布在世界各地。
*中國(guó)第一座BIOSTYR(r)污水處理廠于2002年在廣東南海動(dòng)工，設(shè)計(jì)流量50000m3/d。
*主要分布城市：日內(nèi)瓦、巴黎、羅馬、圖盧茲、曼徹斯特、紐約。
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