曝气生物滤池设计与施工的若干问题-发表论文网

　　曝气生物滤池设计与施工的若干问题
　　张鑫孟丽静孟庆海
　　济南市市政工程设计研究院有限责任公司250100
　　济南市市政工程设计研究院有限责任公司250100
　　城市建设研究院山东分院250100
　　摘要：
　　关键词：曝气生物滤池设计施工
　　曝气生物滤池是二十世纪八十年代后期开发一种污水处理新工艺，它克服了活性污泥法占面积大、易散发臭气及运行不稳定等缺点而备受关注。目前全世界建成运行曝气生物滤池已达几百座。它属于生物膜法范畴，又兼具有活性污泥法某些特点。滤池内放置直径几个毫米多孔滤料作为生物群落附着繁殖介质，设滤层下面配气系统（也有置于滤层中间者）向生物群落供气（气源为鼓风机）。对污水净化除主要依靠滤料上生物膜外，滤层内还截留了大量类似活性污泥悬浮生物，对污染物质也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式，即池底进水池顶出水，有也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水，钢筋混凝土滤板及滤头则安装于池顶部，以阻挡滤料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系统。轻质多孔滤料粒径小、比表面积大，容积负荷可以很高，滤池面积可大大缩小。水流方向与滤料压密方向一致，可同时完成生物接触氧化与固液分离，通常可省去后续二沉池。过滤进程，生物膜不断增厚、老化、脱落，滤层截留悬浮物也逐渐增多，过滤阻力同步增加，需定期进行反冲洗以恢复其净化能力。曝气生物滤池具有流程筒单，水力负荷及容积负荷大，占小，投资省，运行成本较低，出水水质好等优点，既适用于大中小型城市生活污水及某些工业废水处理，也可用于给水预处理。它池体结构较复杂，设备较多，自动化程度较高，要求较高建造质量及运行管理水平。本文结合工程实践讨论污水处理上向流曝气生物滤池（UBAF）设计施工应注意若干问题。
　　1.主要参数
　　进水水质（mg/l）∶COD100-1000BOD550-350SS50-350NH3-N10-40
　　出水水质（mg/l）∶COD<40BOD5<20SS<20NH3-N<10
　　容积负荷NS∶2-6kgBOD5/(m3.d)4-12kgCOD/(m3.d)
　　水力负荷∶3-6m3/m2.h
　　去除率∶COD>90%BOD5>90%NH3-N>90%SS>90%
　　滤料∶滤料选择除粒度、密度、空隙率、机械强度、化学稳定性、不含毒、害物质等方面要求外，最重要是比表面积。比表面积越大，单位滤料中生长微生物量越多，生化处理效率越高。材质可用轻质陶粒、无烟煤、石英砂、塑料等，以园形轻质陶粒滤料较佳。粒径3-6mm，滤层厚度2.5-4.5m。
　　冲洗强度∶水4-10l/m2.s，气12-20l/m2.s，滤层膨胀率约10%。
　　冲洗方式∶长柄滤头配水配气。先气洗3-5min，然后气水联合洗3-5min，最后单水洗3-5min。
　　曝气∶为微生物提供生长繁殖所需溶解氧，并有搅动滤层，促进老化膜脱落更新功能。需氧量约0.42－0.8kgO2/kgBOD5，可用安装于滤板面上穿孔管或空气扩散器（曝气头）配气。
　　工作周期∶24-48h
　　单格过滤面积∶50-100m2
　　2.池型
　　保证反冲洗效果，单池面积不宜太大（≤100m2），平面上通常采用矩形，单侧配水配气，纵横向长度比1∶1.2－1∶1.5，纵向（短边）长≤8m并应横向（长边）前端沿全长设配水配气室均匀配水配气。进水孔位于滤池底板面上。进气孔顶应与滤板底持平或稍低，孔径（50-80mm）不宜过大。
　　3.滤板、滤梁
　　曝气生物滤池滤板、滤梁设计施工要求与给水V型滤池相同，滤梁设计保证纵向强度外还应具备必要横向刚度，以抵御滤板安装时可能发生水平力作用。滤板、滤梁强度应比池体砼提高一级，其制作、安装精度要求很高，一般土建单位难以达到，应交由专业厂家用专用钢模生产。滤板宜采用卧式模具，每次生产一块，脱模时间为24h（夏季高温时应不少于16h即两天三脱模）。
　　4.滤头与开孔率
　　曝气生物滤池通常采用小阻力配水系统（长柄滤头）。滤池进水已经预处理，其中悬浮物质仍然较多，且较粗大，特别是生活污水粘稠物质多，水中混有许多塑料薄膜碎片，对滤头危害很大。避免堵塞，滤头缝隙应比给水滤头宽（2.0-2.5mm），每个滤头缝隙总面积约250-350mm2。开孔比可比给水滤池大，约0.011-0.015。配气孔直径2.0-2.5mm，位置应滤杆丝扣之下或与滤板底面平，它与滤杆下端配水条形孔距离应保持150-200mm以上。开孔比过大影响反冲洗均匀性外，还导致配水配气稳定性下降（对反洗系统内其它因素微小变化敏感）。
　　5.承托层
　　给水V型滤池滤头缝隙窄（0.25-0.3mm）,开孔比小（约0.008-0.01）配水较均匀，滤料一般采用均粒（0.9-1.2mm）石英砂，砾石承托层可简化为一层（粒径2-4mm，厚100-150mm）。曝气生物滤池滤头缝隙宽，开孔比大，冲洗强度较大，滤料为3-6mm陶粒滤料，砾石承托层建议分为2-4mm，4-8mm，8-16mm三层布置，每层厚50-100mm。
　　6.滤头防堵
　　上向流曝气生物滤池从滤板下进水，水中含较多悬浮物（特别是塑料薄膜碎片），长期运行滤头堵塞难以避免，一旦出现很难清洗。某污水厂曾而导致反冲洗时把滤板掀翻这样严重后果。设计上除池壁滤板底高度下设检修人孔外，还应考虑必要时利用滤池水位迅速从上而下逆向冲洗滤头把堵塞物排走相应措施。
　　7.土建质量
　　曝气生物滤池对土建施工质量要求与给水V型滤池相同。一般土建施工单位对此往往不了解或不重视。设计院及监理公司必须反复强调，加强过程监控，逐条逐项落实。尤其是某些关键部位，如池壁平直度，相邻池壁垂直度，进气进水孔孔中心标高、间距、方向，进出水溢流堰堰顶水平度及标高，预留孔、预埋件位置及其固定程度，模板支撑可靠性等等，更应层层把关，反复检查验收。池内壁下部四周凸缘（支承滤板及不锈钢压板用）应与池壁同时浇筑，否则凸缘与池壁砼分离，反冲洗时接合面容易漏气。预埋钢板螺栓、防水套管安装定位也是一个薄弱环节，必须模板安装时把它们固死，防止浇灌砼过程中移位，否则会给后续设备、管道安装带来很大困难。某工程浇灌池壁后发现预埋不锈钢螺栓（固定滤板用）少了十多支，便采用同口径不锈钢膨胀螺栓补足。这显然是错误。螺栓孔内混凝土水侵蚀下一旦溶化，磨擦力便丧失殆尽。此情况下，建议采用化学锚着不锈钢螺栓补救，但费用较高。
　　8.调试
　　曝气生物滤池配水配气及曝气系统安装过程应进行以下项目验收测试∶
　　⑴滤板安装平整度测试：滤板制作外表质量（指单块表面平整度、外形几何尺寸误差等）是保证安装质量前提条件之一，其目是使滤板安装后上、下表面尽可能水平、光滑，所有滤头杆上气孔、配水条形孔保持同一高度上，以提高气水反冲洗均匀性和稳定性。安装平整度测试滤板安装后进行。用水平仪抽检（以毫米刻度钢直尺为标尺）滤板上表面，要求单块滤板安装平整度误差≤1mm，单格滤池内安装平整度误差≤5mm。
　　⑵滤板嵌缝气密性测试：滤板嵌缝养护完成后，检查嵌缝应平整、无气孔、无裂纹；不锈钢压板安装应平稳牢固。向全部滤头座拧上堵头（除其中一个接出气压表外），往池内注入约20cm深水，开动反洗风机或空压机供气，排气阀调整滤板下压力。试验压力0.04－0.05Mpa，恒压10min。所有嵌缝均无气泡冒出为合格。否则应详细记录漏点位置，排水修复后重新试验直至合格为止。本项测试务必控制好试验压力，压力过高会导致掀翻、打烂滤板滤梁。
　　⑶滤头配气均匀性测试：卸下堵头拧上滤头。滤头安装应由有经验师傅使用扭矩钣手进行，防止用力不均。检查滤头无损坏，位置正确，安装牢固。放水入池，水位以淹没滤头顶部为准（此时已有足够水量滤头渗至滤板下面）。开动反洗风机向该池供气。俟风机运转正常后，观察检查滤头有无损坏、松脱（个别滤头出气特别大），反冲洗配气是否均匀。
　　⑷曝气头配气均匀性测试：曝气头及其配气管道安装完成后，检查支架及曝气头安装位置是否正确，有无松动。往池内注水，水位高于曝气头顶约20cm。启动曝气风机，俟其运转正常后，观察检查曝气头有无损坏、松动（个别曝气头出气特别大），配气是否均匀。
　　结语
　　曝气生物滤池（BAF）是一种新型给水、污水生物处理工艺，具有处理效率高、出水水质好、适用范围广等优点，值进一步研究推广。其构造相对复杂，建造质量要求较高，必须设计、施工中认真对待，妥善解决。