1、LOGOBAF工艺环境工程：袁艳环境工程：袁艳Ni一、概述一、概述 曝气生物滤池曝气生物滤池(biological aerated filter)简称简称BAF，是是20世纪世纪80年代末年代末90年代初在普通生物滤池年代初在普通生物滤池的基础上发展而来的，被称为第三代生物膜法工艺。的基础上发展而来的，被称为第三代生物膜法工艺。该工艺是综合了该工艺是综合了传统生物膜法工艺传统生物膜法工艺和和快滤池工艺快滤池工艺的的运行特征，为适应不断提高的排放标准以及废水的运行特征，为适应不断提高的排放标准以及废水的资源化回用率而研究和开发出来的。资源化回用率而研究和开发出来的。NiBAF的应用范围：的应用范
2、围：1概述概述 BAF不仅可用于污水处理厂的深度处理，而且已不仅可用于污水处理厂的深度处理，而且已较广泛地应用于城市污水、生活杂排水以及各类工业较广泛地应用于城市污水、生活杂排水以及各类工业废水的处理。废水的处理。随着研究的深入，曝气生物滤池已从最初以有机随着研究的深入，曝气生物滤池已从最初以有机物去除为主要目标、功能单一的物去除为主要目标、功能单一的Biocarbon BAF工艺工艺型式逐渐发展为具有去除型式逐渐发展为具有去除SS、COD、BOD5、硝化、硝化、脱氮除磷等脱氮除磷等多重功效多重功效的新型的新型BAF工艺型式。工艺型式。NiBAF的基本特点：的基本特点：2概述概述 BAF工艺的
3、最大特点是集工艺的最大特点是集有机物的生物氧化有机物的生物氧化和和悬悬浮固体的截留浮固体的截留于一体，不仅可以有效地去除于一体，不仅可以有效地去除BOD5和和SS，还可以实现有效的脱氮除磷功能，对有害物质，还可以实现有效的脱氮除磷功能，对有害物质（AOX）也有良好的去除效果。节省了后续二沉池，）也有良好的去除效果。节省了后续二沉池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。此外，还具有有机物容积负荷高、水力负荷大、此外，还具有有机物容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、出水水质高及所需基建投资少、能水力停留时间短、出水水质高及所需基建投资少、能耗及运行成本低
4、的优点。耗及运行成本低的优点。MiBAF的工艺流程：的工艺流程：3概述概述 在滤池中装填有一定量的滤料，滤料表面生长着在滤池中装填有一定量的滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，运行时，滤池内部曝气。高活性的生物膜，运行时，滤池内部曝气。污水流经时，利用高比表面积滤料带来的高活性污水流经时，利用高比表面积滤料带来的高活性生物膜的氧化降解能力，对污水进行快速净化，此为生物膜的氧化降解能力，对污水进行快速净化，此为氧化降解过程氧化降解过程；同时，流水经过，滤料成压实状态，截留污水中同时，流水经过，滤料成压实状态，截留污水中悬浮物，确保脱落的老化生物膜不随水流漂出，此为悬浮物，确保脱落的老化生物膜不随
5、水流漂出，此为过滤阻截过程过滤阻截过程；运行一段时间后，水头损失会增大，需对滤池进运行一段时间后，水头损失会增大，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程反冲洗过程。BAF可分为可分为升流式升流式和和降流式降流式，除了污水在滤，除了污水在滤池中的流向不同外，其池型结构基本相同。池中的流向不同外，其池型结构基本相同。二、二、BAF工艺的构造工艺的构造从图中可看出，曝气生物滤池的结构形式主要由从图中可看出，曝气生物滤池的结构形式主要由承托层承托层、滤料层滤料层、布水系统布水系统、布气系统布气系统和和反冲洗系统反冲洗系统（包括反
6、冲洗空气和反冲洗水）（包括反冲洗空气和反冲洗水）五个部分构成。五个部分构成。BAF工艺的构造工艺的构造BAF工艺的构造工艺的构造1 1承托层承托层 承托层主要是为了支撑滤料，防止滤料的流失和滤承托层主要是为了支撑滤料，防止滤料的流失和滤头的堵塞。要求其具有良好的布水均匀性和一定的承载强头的堵塞。要求其具有良好的布水均匀性和一定的承载强度及化学稳定性。度及化学稳定性。工程中一般选用工程中一般选用鹅卵石鹅卵石作为承托层。承托层的装填作为承托层。承托层的装填必须要有一定的必须要有一定的级配级配，一般从上到下粒径逐渐增大，层高，一般从上到下粒径逐渐增大，层高为为0.40.6m。BAF工艺的构造工艺的构
7、造2 2 滤料层滤料层 滤料是滤料是BAF工艺的工艺的关键关键和和核心核心组成部分。组成部分。BAF以采用以采用单一均质滤料单一均质滤料为特征。为特征。目前常用的滤料主要有目前常用的滤料主要有石英砂石英砂、轻质陶粒轻质陶粒及及塑料颗粒塑料颗粒（合成纤维、聚苯乙烯小球）等。（合成纤维、聚苯乙烯小球）等。BAF工艺的构造工艺的构造滤料滤料 在选择滤料时应掌握以下在选择滤料时应掌握以下原则原则：形状规则，以球形为佳。形状规则，以球形为佳。机械强度高。机械强度高。具有良好的生物化学稳定性。具有良好的生物化学稳定性。比重适中比重适中。比重过大，会造成在反冲洗时滤料悬浮困难并使比重过大，会造成在反冲洗时滤
8、料悬浮困难并使 反冲洗时能耗增加；比重过小，又容易引起跑料。反冲洗时能耗增加；比重过小，又容易引起跑料。滤料表面必须滤料表面必须粗糙粗糙。表面粗糙度大，初期挂膜快，反冲洗时又可以减少生表面粗糙度大，初期挂膜快，反冲洗时又可以减少生 物膜的脱落程度。物膜的脱落程度。多孔性多孔性。滤料良好的孔隙率能为菌胶团提供最佳的生。滤料良好的孔隙率能为菌胶团提供最佳的生 长条件。长条件。Ni几种滤料的物理性质比较几种滤料的物理性质比较滤料种类滤料种类比表面积比表面积/(m2/g)总孔体积总孔体积(cm3/g)陶粒陶粒3.994.110.103石英砂石英砂0.760.0165炉渣炉渣0.910.0488焦炭焦炭
9、1.270.063沸石沸石0.460.0269BAF工艺的构造工艺的构造滤料滤料BAF工艺的构造工艺的构造滤料滤料所选滤料与所选滤料与BAF运行方式密切相关：运行方式密切相关：降流式降流式采用采用大比重大比重颗粒滤料颗粒滤料 Biocarbon采用石英砂滤料采用石英砂滤料 升流式升流式采用采用轻质轻质滤料滤料 Biofor 采用比重水的陶粒滤料采用比重水的陶粒滤料 Biostyr采用比重水的聚苯乙烯球形颗粒滤料采用比重水的聚苯乙烯球形颗粒滤料BAF工艺的构造工艺的构造滤料滤料滤料的滤料的粒径粒径和和级配级配与对与对BAF的运行有重大影响：的运行有重大影响：从表从表3-4可以看出，较小粒径的滤料
10、，出水水质较好。可以看出，较小粒径的滤料，出水水质较好。但表但表3-5反映出滤料粒径小，其纳污能力也小，所以容易发生堵塞，运行周期短，需要反映出滤料粒径小，其纳污能力也小，所以容易发生堵塞，运行周期短，需要的反冲洗水量较大。且滤料粒径越小，水头损失也越大，故不适合高水力负荷的情况。的反冲洗水量较大。且滤料粒径越小，水头损失也越大，故不适合高水力负荷的情况。目前，普遍使用的滤料粒径为目前，普遍使用的滤料粒径为2.08.0mm。当处理废水的当处理废水的SS较高时，粒径不宜小于较高时，粒径不宜小于2.04.0mm。3 3布水系统布水系统 曝气生物滤池的布水系统包括曝气生物滤池的布水系统包括进水布水进
11、水布水和和反冲反冲洗布水洗布水两个方面。两个方面。进水布水包括：进水布水包括：配水室配水室和和配水滤头配水滤头 配水室的作用是使某一短时段内进入滤池的污配水室的作用是使某一短时段内进入滤池的污水混合均匀，通过配水滤头均匀的进入滤料层；除水混合均匀，通过配水滤头均匀的进入滤料层；除了作为滤池正常运行时布水用外，也作为定期反冲了作为滤池正常运行时布水用外，也作为定期反冲洗时的布水用。洗时的布水用。对于下向流滤池，布水系统的主要作用是用作对于下向流滤池，布水系统的主要作用是用作滤池的反冲洗布水和收集净化水。滤池的反冲洗布水和收集净化水。BAF工艺的构造工艺的构造BAF工艺的构造工艺的构造反冲洗布水反
12、冲洗布水 反冲洗系统必须：反冲洗系统必须：有足够的水头；有足够的水头；在在BAF的整个过水断面上分布均匀。的整个过水断面上分布均匀。反冲洗布水系统：反冲洗布水系统：除采用上述的除采用上述的滤板、滤头配水滤板、滤头配水方式外，也有小型的曝方式外，也有小型的曝气生物滤池采用气生物滤池采用穿孔管配水穿孔管配水(管式大阻力配水方式管式大阻力配水方式)的形式。的形式。曝气生物滤池一般采用管式大阻力配水方式，其形式曝气生物滤池一般采用管式大阻力配水方式，其形式如下图所示。如下图所示。进水支管流速1.52.5m/s穿孔布水支管干管流速1.01.5m/s布水干管图2-8 管式大阻力配水系统BAF工艺的构造工艺
13、的构造布水系统布水系统BAF工艺的构造工艺的构造4 4布气系统布气系统包括：包括：正常运行时供氧所需的曝气系统正常运行时供氧所需的曝气系统 进行气进行气水联合反冲洗时的供气系统水联合反冲洗时的供气系统 BAF属于属于附着生长型的好氧生物处理工艺附着生长型的好氧生物处理工艺，因此保持，因此保持足够的足够的DO是保证其是保证其生物膜高活性生物膜高活性以及以及处理功能有效发挥处理功能有效发挥的前提。的前提。BAF工艺的构造工艺的构造布气系统布气系统 曝气生物滤池一般采用曝气生物滤池一般采用鼓风曝气鼓风曝气形式，布气装形式，布气装置主要有置主要有大、中孔口穿孔管大、中孔口穿孔管和和滤头滤头（如单孔膜专
14、用（如单孔膜专用曝气器）两种。曝气器）两种。NiBAF工艺的构造工艺的构造布气系统布气系统 曝气生物滤池一般采用曝气生物滤池一般采用鼓风曝气鼓风曝气形式，布气装置的选形式，布气装置的选择需要考虑对氧的利用率以及对滤料层足够的冲刷作用，择需要考虑对氧的利用率以及对滤料层足够的冲刷作用，主要有主要有大、中孔口穿孔管大、中孔口穿孔管和和滤头滤头（如单孔膜专用曝气器）（如单孔膜专用曝气器）两种。两种。图图1140/43其中穿孔管布气造价较低，并具有良好的冲其中穿孔管布气造价较低，并具有良好的冲刷作用，可延缓阻塞，但对氧的利用率较低。刷作用，可延缓阻塞，但对氧的利用率较低。布气管道的设置通常有三种方式：
15、布气管道的设置通常有三种方式：滤层曝气式滤层曝气式：将曝气管设置在滤料下层。：将曝气管设置在滤料下层。承托层曝气式承托层曝气式：将曝气管设置在承托层内。：将曝气管设置在承托层内。承托层下曝气式承托层下曝气式：将曝气管设在滤池底部集水空间，：将曝气管设在滤池底部集水空间，与反冲洗空气管道合二为一。与反冲洗空气管道合二为一。BAF工艺的构造工艺的构造布气系统布气系统BAF工艺的构造工艺的构造 5.5.反冲洗系统反冲洗系统 气气水联合反冲洗水联合反冲洗目的：目的：去除滤池运行过程中截留的各种杂质及老化脱落的去除滤池运行过程中截留的各种杂质及老化脱落的生物膜。生物膜。程序：程序：先降低滤池内的水位并先
16、降低滤池内的水位并单独气洗单独气洗，而后采用，而后采用气气水水联合反冲洗联合反冲洗，最后再，最后再单独水洗单独水洗。一般由微机自动控制。频。一般由微机自动控制。频率通常为率通常为1次次/d。反冲洗系统应有相应的反冲洗系统应有相应的流量计量装置流量计量装置，以保证准确掌握好，以保证准确掌握好冲洗强度，以使滤层有冲洗强度，以使滤层有轻微膨胀轻微膨胀为原则。既要促使老化生为原则。既要促使老化生物膜和被截留的物膜和被截留的SS与填料分离，又要避免导致滤料的流失与填料分离，又要避免导致滤料的流失和对滤料过分冲刷，使其表面生长的生物膜脱落而影响处和对滤料过分冲刷，使其表面生长的生物膜脱落而影响处理效果。理
17、效果。根据根据水流流向水流流向的不同，的不同，BAF工艺有两种运行方式：工艺有两种运行方式：升流式（升流式（UBAF）降流式（降流式（DBAF）三、三、BAF工艺的运行方式工艺的运行方式聚苯乙烯小球聚苯乙烯小球轻质陶粒滤料轻质陶粒滤料石英砂石英砂 目前多采用升流式目前多采用升流式 在升流式在升流式BAF中，曝气和水流方向相同，持续的曝气所产生的中，曝气和水流方向相同，持续的曝气所产生的紊紊动均化作用动均化作用有利于布水的均匀性。有利于布水的均匀性。升流式工艺在水流和气流的同向上升过程的冲刷作用下以及经过升流式工艺在水流和气流的同向上升过程的冲刷作用下以及经过反冲洗后滤料反冲洗后滤料自然形成自然
18、形成的的滤料粒径分布滤料粒径分布，可以把废水中的，可以把废水中的SS带至带至滤池中部，使滤料纳污能力增强，延长滤池的工作时间。滤池中部，使滤料纳污能力增强，延长滤池的工作时间。升流式更易于通过曝气管道设置位置的变化实现更强的处理功能。升流式更易于通过曝气管道设置位置的变化实现更强的处理功能。曝气生物滤池本质上看采用的是类似于活性污泥法中的曝气生物滤池本质上看采用的是类似于活性污泥法中的渐减曝气渐减曝气法法，其工艺的实质是根据底物降解规律合理分配水中供氧量。而曝，其工艺的实质是根据底物降解规律合理分配水中供氧量。而曝气生物滤池又属于气生物滤池又属于推流式反应器推流式反应器，底物浓度沿滤层递减。所
19、以，底物浓度沿滤层递减。所以，DO和底物协调合理的分配方式使得升流式的净化效果优于降流式。和底物协调合理的分配方式使得升流式的净化效果优于降流式。BAF工艺的运行方式工艺的运行方式 根据根据处理功能处理功能分：分：以以有机物去除有机物去除为目标的运行方式（为目标的运行方式（C-BAF）以以硝化硝化为目标的运行方式（为目标的运行方式（N-BAF）以以脱氮脱氮为目标的运行方式（为目标的运行方式（DN-BAF）以以脱氮除磷脱氮除磷为目标的运行方式（为目标的运行方式（NP-BAF）实现不同功能运行方式的主要区别在于实现不同功能运行方式的主要区别在于曝气管道在曝气管道在滤层中布置位置滤层中布置位置、过滤
20、出水回流的设置过滤出水回流的设置以及以及工艺设计负荷工艺设计负荷的不同。的不同。BAF工艺的运行方式工艺的运行方式 曝气管道设置在滤池的底部及以下（包括设曝气管道设置在滤池的底部及以下（包括设置在承托层或与反冲洗空气管道联合设置在底部置在承托层或与反冲洗空气管道联合设置在底部集、配水空间，即集、配水空间，即承托层曝气式承托层曝气式和和承托层下曝气承托层下曝气式式），通过曝气作用使整个滤池处于好氧状态，），通过曝气作用使整个滤池处于好氧状态，不设置出水回流系统，设计有机负荷较高，操作不设置出水回流系统，设计有机负荷较高，操作运行简单。运行简单。1、C-BAF运行方式运行方式 2、N-BAF运行方
21、式运行方式 N-BAF与与C-BAF的运行方式基本一致，不同的运行方式基本一致，不同点在于其设计有机负荷较低或所需运行停留时间点在于其设计有机负荷较低或所需运行停留时间（HRT）较长，以满足硝化菌的生长繁殖条件。）较长，以满足硝化菌的生长繁殖条件。以上两种以上两种BAF均可以升流式或降流式运行均可以升流式或降流式运行3、DN-BAF运行方式运行方式 曝气管道设置在滤层内部（曝气管道设置在滤层内部（滤层曝气式滤层曝气式）。）。曝气管道将整个滤床分割成曝气管道将整个滤床分割成好氧好氧和和缺氧缺氧两个区域，两个区域，通过将部分出水回流至滤池底部，使通过将部分出水回流至滤池底部，使BAF以以An/O工
22、艺方式运行。工艺方式运行。在好氧区充分实现有机物的氧化降解和氨氮的在好氧区充分实现有机物的氧化降解和氨氮的硝化，在缺氧区通过出水回流及进水中输入的有硝化，在缺氧区通过出水回流及进水中输入的有机底物实现反硝化，从而实现脱氮功能。机底物实现反硝化，从而实现脱氮功能。4、NP-BAF运行方式运行方式 NP-BAF与与DN-BAF的运行方式基本一致，不的运行方式基本一致，不同点在于其所使用的滤料应对磷具有良好的吸附同点在于其所使用的滤料应对磷具有良好的吸附能力，同时一般需要与其前处理工艺相结合，在能力，同时一般需要与其前处理工艺相结合，在前面增设必要的物化强化处理措施。前面增设必要的物化强化处理措施。
23、以上两种以上两种BAF只适用于升流式只适用于升流式 无论无论BAF以上述何种方式运行，实际上都具有比传统以上述何种方式运行，实际上都具有比传统活性污泥法或生物接触氧化法活性污泥法或生物接触氧化法更高的脱氮功能更高的脱氮功能。因为在因为在BAF运行过程中，滤料表面附着生长的生物膜运行过程中，滤料表面附着生长的生物膜具有一定的厚度，因而存在着从膜表面至内部的具有一定的厚度，因而存在着从膜表面至内部的DO浓度浓度梯度，自然形成了由表面至内部的梯度，自然形成了由表面至内部的好氧好氧、缺氧缺氧和和厌氧厌氧区，区，废水中的污染物通过生物膜的吸附、吸收向其内部传递，废水中的污染物通过生物膜的吸附、吸收向其内部传递，依次经历相应的依次经历相应的有机物氧化降解有机物氧化降解、氨氮的好氧硝化氨氮的好氧硝化和和硝态硝态氮的缺氧反硝化氮的缺氧反硝化过程，实现了对有机物和氮的转化和去除。过程，实现了对有机物和氮的转化和去除。LOGO
