曝气生物滤池工艺在乡镇污水处理厂的应用

【摘要】对污水处理厂的建设要求是投资、占地、运行稳定性的综合要求，目前正是乡镇污水处理厂大量投入建设的阶段，比较曝气生物滤池与其他污水处理工艺，介绍了曝气生物滤池工艺在乡镇污水处理厂投资、建设中的应用，并就曝气生物滤池其本身优点展开阐述。
　　【关键词】曝气生物滤池乡镇污水处理厂占地节省投资
　　随着国家对环保减排工作的进一步加强，大气污染治理、水污染处理、垃圾处理工作也渐入佳境。在污水处理行业，乡镇污水处理厂正在大量投入建设，结合乡镇与城市的差异，尤其是中小乡镇，耕地与工程建设用地的矛盾，污水处理厂投资与乡镇财政的矛盾，以上种种都与乡镇污水处理厂建设有着密不可分的关系。
　　乡镇污水处理厂规模相对较小，尤其是中小城镇，正处于污水处理厂建设高峰期，其日处理污水量一般为1～2万吨，下文所论述数据均基于此范围内规模。
　　1曝气生物滤池污水处理工艺简介
　　曝气生物滤池工艺，简写为“BAF”，是充分借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，将生物降解与吸附过滤两种过程合并在同一单元反应器中，以滤池中填装的粒状填料（如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等）为载体，在滤池内部进行曝气，使滤池表面生长着大量生物膜，当污水经流时，利用滤料上所附生物膜中高浓度活性微生物的强氧化分解作用，以及滤料粒径较小的特点，充分发挥微生物的生物吸附和截留以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用，实现微生物的高效清除，同时利用反应器内存在的好氧区、缺氧区，实现脱氮除磷功能，满足不同标准对污染物去除深度的要求。
　　曝气生物滤池可分为一段式曝气生物滤池，两段式曝气生物滤池，三段式曝气生物滤池，其中，一段式以水中有机物及氨氮为目标，当需要进行硝化或者反硝化时，可增加一段后置N池或者前置DN池，构成两端式曝气生物滤池，当对水中总磷及总氮均有严格要求时，可增加一段P池，构成三段式曝气生物滤池，但在实际操作过程中，一般构建两段式曝气生物滤池，除磷一般用铝盐（PAC）或者铁盐（硫酸亚铁）进行即可，典型曝气生物滤池工艺流程及曝气生物滤池结构见图1、图2。
　　
　　图1：两段式曝气生物滤池工艺流程
　　
　　图2：典型曝气生物滤池结构
　　
　　2占地面积与建设费用
　　曝气生物滤池的有机容积负荷为2～10kgBOD5/m3.d，硝化负荷为0.5～3kgNH3-N/m3.d，反硝化负荷为0.8～7kgNO3-N/m3.d，水力负荷为6～16m3/m2.h，气水比为（1～4）：1，填料高度3米左右，目前国内流行的市政污水处理工艺有AAO，氧化沟，CASS等，有机负荷一般为0.2～0.8kgBOD5/m3.d，仅为曝气生物滤池工艺的1/10。实际项目设计与建设过程中，考虑到填料下方的曝气头的安装与检修空间，曝气生物滤池上方的预留空间，处理同样数量的污水，曝气生物滤池的池容仅为前几种生物池的1/4～1/3。曝气生物滤池与前几种生物处理工艺相比，节约建设用地的同时也节约了项目建设费用，适用于污水处理厂规划建设用地紧张的乡镇。
　　3运行费用
　　污水处理厂的运行费用主要产生于药剂与电费两大方面，与AAO，氧化沟，CASS等工艺相比较，曝气生物滤池具有其独特的性质，主要表现为污水提升泵的电力消耗费用较高，原因是曝气生物滤池池体高度一般总高为7米左右，地上部分约4米，比一般的污水处理工艺整个高程高出约1米。图3为曝气生物滤池与其他工艺的运行费用比较。
　　
　　图3：污水处理厂主要直接吨水运行费用比较
　　备注：图中药剂运行费用均考虑了除磷要求，所列数值为笔者经历的项目运行数值。
　　从上图可以看出，曝气生物滤池工艺与其他普通工艺相比，运行费用基本相同，并且由于曝气生物滤池中滤料有着普通工艺所没有的巨大比表面积，只需要较少的气水比，提高了曝气空气中氧气的利用率，从而节省了鼓风机的电力消耗。
　　4运行稳定性与操作简易性
　　由于乡镇污水处理厂的规模限制，若采用AAO、氧化沟工艺，生化处理单元比较理想的组数为1组，CASS可建至2组，对于水量变化系数较大的乡镇污水处理厂，这些污水处理工艺抗冲击能力一般，而同等规模的污水处理厂若采用曝气生物滤池工艺，生化单元可建设为3～6组，可充分适应水量变化系数较大、水质波动交道的乡镇污水处理厂。
　　采用曝气生物滤池工艺的污水处理厂目前在我国已经有多个正在稳定运行，同时其处理工艺的具有规律性，很容易实现自动化控制，可大大节省人工操作成本。
　　5设备数量与设备保养
　　较其他污水处理工艺，曝气生物滤池工艺管线较多，在北方有冰冻期的地方，这些管道需做好防冻工作。其他设备保养方面基本一致。其他设备，如污水泵、污泥泵、鼓风机等，技术要求基本一致，不会增加额外的设备采购投入及维修维护投入。
　　6综合比较
　　污水处理厂的投资建设、运营主要考虑建设费用及建设完成后的运营费用、运行效果，通过上述几方面的比较，曝气生物滤池具有占地面积小、投资省、运营费用与其他工艺相比不会增加的优点，表1为曝气生物滤池工艺与其他污水处理工艺比较表。
　　比较项目
　　处理工艺    建设用地
　　(m2/万t)    运行稳定性    单位建设费用（元/吨水）
　　            建筑安装    设备购置    二类费    预备费    合计
　　AAO、氧化沟、CASS工艺    9000~12000    AAO、氧化沟适用于水量均匀稳定的项目，CASS具有一定的抗冲击能力    1359.65～1591.71    656.65～770.70    302.39～353.36    185.46～217.34    2504.15～2933.16
　　曝气生物滤池    7500~9000    启动速度快，有较强抗冲击能力，水量不足时且可适当停用部分单元    1100～1200    600～650    275～300    150～185    2150～2355
　　表1：日处理量为1～2万吨的二级市政污水处理厂采用不同工艺比较表
　　注：运行费用包括电费，人工费，药剂费用（含化验），自来水费用
　　7结束语
　　在乡镇地区的污水处理厂建设工艺选择中，曝气生物滤池工艺具有以下优点：
　　（1）较小的池容和占地面积，采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂工艺构筑物占地面积只有常规工艺的1/3左右；
　　（2）处理效果稳定，处理出水水质好。上向流曝气生物滤池工艺处理城市污水，其出水SS和BOD5可保持在20mg/l以下，去除率高，满足国家排放标准的要求；
　　（3）自动化程度高，运行管理简单，所需操作人员数量较少；
　　（4）受气候、水量、水质变化影响小；
　　（5）构筑物模块化，有利于今后的扩建；
　　（6）主要设备和材料均可国内配套生产，不需利用进口。
　　综上，在进行乡镇污水处理厂建设工艺选择时，曝气生物滤池污水处理工艺是理想选择。
　　参考文献：
　　[1]上海市政设计研究院《市政工程投资估算指标》第四册中国计划出版社2008年
　　[2]郑俊，吴浩汀《曝气生物滤池工艺的理论与工程应用》化学工业出版社2005年