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    BAF在廢水提標改造及深度處理中的研究與應用

       日期:2018-06-21     來源:中國給水排水 劉學欽    瀏覽:31    評論:0    

      隨著我國經濟的快速發展,一方面工業、生活等用水量日益增大,另一方面水體污染問題日益突出,這兩方面問題嚴重制約著我國社會的可持續發展。解決這一問題,需要在治污及污水再生回用上同時加大力度。目前,我國政府已要求污水處理行業提標改造,同時鼓勵和要求一些重污染行業加大廢水再生回用量。在這種形勢下,尋找高效、經濟的污水深度處理技術已非常緊迫。

    曝氣生物濾池

      曝氣生物濾池(BAF)集微生物處理與固液分離于一體,占地面積小、處理效率高、出水水質好,已在歐美等國的污水處理領域得到廣泛應用,在國內也受到廣泛重視,具有很好的發展應用前景。目前,該技術已被列入2012年國家鼓勵發展的環保技術目錄。總結了BAF在市政以及印染、石化、焦化等工業廢水深度處理中的研究與應用現狀,以供參考。

      1BAF的工藝特點

      BAF主要依靠微生物降解與填料的過濾、吸附功能去除污染物。其填料表面的微生物量可達10~15g/L,容積負荷及水力負荷高,池容積和池體占地面積小,特別適用于占地面積受限的場合。

      BAF的菌群具有明顯的空間梯度特征,可在反應器內依次實現脫碳、硝化功能,去除有機污染物和氨氮。同時,填料能夠起到固液分離的作用,出水SS一般小于10mg/L[1],無需二沉池,可作為廢水提標改造及深度處理的末端水質保障設備。

      BAF的粒狀填料能夠不斷切割氣泡,最終形成小氣泡,大大增加了氣液接觸面積,提高了氧的傳質效率,氧利用效率可達25%[1],故同等條件下曝氣量小,運行成本低。BAF不存在污泥膨脹的問題,異味少,運行管理方便。BAF多為封閉、半封閉結構,生化反應受外界溫度影響小,適用于寒冷地區。

      2影響BAF工藝運行效果的主要因素

      2.1填料類型

      BAF中的填料分為無機填料和有機填料。常見的無機填料有石英砂、陶粒、活性炭、沸石、焦炭、膨脹硅鋁酸鹽,有機填料主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯小球。填料粒徑的大小、粗糙度等均影響掛膜和過濾效果。近年來,有學者致力于研究利用高爐灰等廢棄物制備填料這種“以廢治廢”的研究十分有價值。

      2.2容積負荷

      容積負荷對BAF實現脫碳、硝化有重要的影響,進水基質濃度關系到BAF中生物的空間分布、[4]。有機物濃度升高,生物量也生物量、生物活性隨之增加,但異養菌比硝化菌在競爭中占有優勢,因此容積負荷對COD的去除影響較小、對氨氮的去除影響較大。通常,BAF中BOD5、NH3-N、NO3--N的容積負荷分別為4.1、1.27、5kg/(m3˙d)左右。

      2.3水力負荷

      水力負荷的增加一方面能促進污染物與生物膜間的傳質,另一方面水力停留時間縮短、不利于世代時間長的硝化菌屬生長,不利于氨氮的去除。《室外排水設計規范》要求城市生活污水二級處理系統中BAF水力負荷為2~10m3/(m2˙h)。對于難降解工業廢水處理,水力負荷需根據試驗情況、類似工程運行經驗來確定。

      2.4氣水比

      BAF通過曝氣系統供給微生物生長、代謝所需溶解氧,氣水比值是調節曝氣量的重要參數。氣水比值升高,BAF中DO濃度、生物膜表面氧的濃度梯度相應升高,因而氧在生物膜內的傳遞速率增加,能夠促進微生物氧化有機物和氨氮。一般控制氣水比通常為(1~3)∶1。

      2.5反洗方式和強度

      通常采用兩種方法判斷BAF是否需要進行反洗,一是出水水質變差、SS濃度升高,二是池內水頭損失增大(水位升高0.3~0.5m)。反洗方式一般為氣-水聯合反沖,反沖洗水速、氣速一般為15~25、20~70m/h反沖洗周期約為24~48h。當BAF用于生物量增長較快的二級處理工藝時,反洗周期短;用于微生物增長緩慢的三級處理時,反洗周期長。

      3BAF在提改造及深度處理中的應用

      3.1用于市政污水提標改造及深度處理Wang等研究了“O3+BAF”工藝深度處理哈爾濱某污水廠A/O工藝出水,通過臭氧氧化,分子質量<1ku的有機物從52.86%上升到72.73%,再經BAF處理后對COD、NH3-N的去除率分別達到58%、90%。大連馬欄河污水處理廠采用Biofor工藝,其出水COD、NH3-N均值分別為33、2mg/L

      某污水處理廠采用“陶粒BAF+微絮凝過濾”的深度處理工藝,在水力負荷為5.2m3/(m2˙h)、氣水比為2.5∶1的條件下,出水各項指標均符合《再生水用作冷卻用水的水質控制標準》(GB/T19923—2005)及《城市污水再生利用城市雜用水水質》(GB/T18920—2002)[9]。

      3.2用于印染廢水提標改造及深度處理

      印染廢水色度主要是由偶氮基、乙烯基等發色基團引起。汪曉軍等研究了“O3—BAF”工藝深度處理印染廢水的中試效果,發現在臭氧投加量為30mg/L時出水各項指標均達到回用水水質要求。[11]采用上流式活性炭BAF深度處理堿減量楊波等印染廢水,在氣水比為3∶1、HRT為8.9h的條件下,出水水質滿足《生活雜用水水質標準》(CJ/T48—1999)的要求,且110cm濾柱高度范圍內對COD、色度、UV254的去除率分別占總去除率的86%、98%、98%,110cm濾柱范圍內微生物數量、脫氫酶活性沿水流方向均降低。

      3.3用于石化廢水提標改造及深度處理

      某石化企業采用“水解酸化+純氧曝氣活性污泥+接觸氧化”工藝處理高含鹽石化廢水,出水水[12]研究了“AF+BAF”作為質難以達標。王基成等該廢水達標升級改造措施的可行性,廢水經“AF+BAF”工藝,出水COD、氨氮平均值分別為42.9、2.2mg/L,滿足《山東省小清河流域水污染物綜合排放標準》(DB37/656—2006)要求。陜西某煉油廠采用“預處理—活性污泥—斜板沉淀”工藝處理含油廢水,出水COD、油類、揮發酚經常超標,后增加BAF深度處理單元,在COD容積負荷為1.43kg/(m3˙d)、氣水比為6∶1的條件下,出水水質達到GB8978—1996的一級排放標準。中海油新建500m3/h的石化污水處理廠,采用A/O+BAF工藝處理甲醇、DNCC廢水,出水水質滿足GB8978—1996的一級排放標準

      3.4用于焦化廢水深度處理

      焦化廢水中含有酚、氰、多環芳烴等有機物,同時氨氮含量高,屬于典型難降解廢水。經過常規二級生化處理后往往難以達到我國最新發布的《煉焦化學工業污染物排放標準》(GB16171—2012),并且A2/O生化處理出水中64.6%的有機物為難降解的羧基喹啉、丁烷等這給深度處理增加了難度。多級BAF聯用、AOP與BAF耦合等深度處理工藝成為研究熱點。

      孫豐英等采用“H2O2+缺氧BAF+好氧BAF”工藝深度處理焦化廢水,在H2O2與COD質量比為3∶1、氣水比為3∶1、回流比為0.5~1的條件下,對COD、NH3-N的去除率分別為53.1%、96.1%,出水水質分別達到GB8978—1996的二級和一級排放標準。李豪等[17]采用“Fenton+BAF”組合工藝深度處理焦化廢水,在n(H2O2)∶n(Fe2+)=0.68、HRT為12h的條件下,出水COD<100mg/L、色度<50倍,達到國家一級排放標準。

      山西某焦化廠焦油分離水和酚鹽分解水經A2/O工藝處理后,出水水質不能達到GB8978—1996新建項目一級排放標準,故增加深度處理單元“BAF(C)+BAF(N)+砂濾+O3氧化”,BAF系統出水COD、NH3-N均值分別為37.30、8.13mg/L,出水滿足GB8978—1996的一級排放標準[18]。邯鋼新區焦化廠酚氰污水水量為320m3/h,A/O/O生化出水采用“混凝沉淀+BAF”工藝進行深度處理,出水水質達到GB8978—1996的一級標準

      3.5其他

      Wang等[20]采用Fenton-BAF工藝深度處理檸檬酸廢水,在n(H2O2)∶n(Fe2+)為8的條件下,廢水的B/C值由0.1以下升至0.42,Fenton出水再經BAF處理,在負荷為0.70kgCOD/(m3˙d)、氣水比為1∶1的條件下,出水COD降至13mg/L。

      廣東某垃圾焚燒發電廠產生的滲濾液COD、NH3-N分別為26340、1362mg/L,采用“A/O—生物流化床”作為二級生化改造工藝,并增加深度處理單元“兩級Fenton—BAF”。二級生化出水COD、氨氮分別為1100、50mg/L,再經“兩級Fenton—BAF”深度處理后,出水COD<90mg/L、氨氮<3mg/L,達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB44/26—2001)第二時段一級標準。BAF及其組合工藝處理屠宰、養殖等廢水的效果見表1。

      4結語

      BAF操作簡單、有機負荷高、出水水質好,在市政污水及工業廢水的提標改造和深度處理中已嶄露頭角,具有很好的應用前景。今后的研究方向包括進一步開發質輕、高效的填料,將計算機模擬與現場實驗相結合優化BAF工藝參數,將BAF與AOP進行耦合應用以拓寬BAF應用范圍等。隨著研究和應用的不斷深入,BAF在廢水提標改造和深度處理方面的應用一定會越來越廣。

     
    標簽: 廢水處理
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