李东玲 易婷
北京国环清华环境工程设计研究院有限公司
摘要：在黑臭水体整治主体工程推进过程中，经常需要采取临时性措施，对现状污水进行处理。模块化曝气生物滤池作为配套污水处理系统的核心工艺，具有启动快、处理效果好、便于移动等优势，适用于黑臭水体整治的配套工程。
关键词：曝气生物滤池（BAF） 模块化 黑臭水体整治
1、工程背景
黑臭水体是目前亟待解决的主要水环境问题之一。国务院于2015年发布的《水污染防治行动计划》中提出，到2020年，地级及以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年，城市建成区黑臭水体总体得到消除。
湖泊、河道黑臭水体整治的工程措施包括控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生态修复等。在截污工程及污水处理设施完工之前，经常需要对现状受污染水体或者排污口排放污水采取短期措施进行收集处理。配套污水处理措施需要满足建设期短、系统启动快、处理效果好、使用期结束后便于移动和再次使用等需求。
曝气生物滤池（BAF）是集生物降解和固液分离于一体的一种污水处理工艺，可获得较高的出水水质，同时挂膜快、易于启动。模块化曝气生物滤池采用标准化设计，将池体、管线和配套设备集成为一体化装置，可以快速加工、安装和投入使用。
河北某开发区进行黑臭水体治理，拟新建截污和污水处理厂工程，在污水处理厂投入使用前需对排河口污水进行截流和应急处理，该应急工程采用了以两级模块化BAF为核心的处理工艺。
2工艺设计
2.1处理规模及设计进出水水质
工程拟处理水量为1000m3/d。设计进水水质根据现状排污口水质监测数据确定，设计出水主要水质指标达到GB18918-2002中一级A标准要求。
设计进水水质及目标出水水质见表1。
2.2 主要工艺技术原理
BAF工艺集生物降解和固液分离于一体，是近年来应用比较广泛的污水处理工艺，由池体、承托层、滤料层、布水系统、布气系统、反冲洗系统等部分构成，进水方式可采用上向流或下向流。被处理的原污水流经滤料层，在滤料表面形成生物膜，起到对污染物的降解作用。BAF根据降解主要污染物的不同可分为碳氧化、硝化和反硝化等功能单元，上述功能可以在单级或多级曝气生物滤池中完成。
该工艺具有如下优势：
（1）滤料比表面积大、微生物附着能力强、生物量大，同时具有很强的生物降解能力和吸附能力，能够对污水进行快速净化，处理效果良好；
（2）污水中的悬浮物以及脱落的生物膜可以被滤料截留，因此滤料层具有固液分离的功能，无需设二沉池，节省占地；
（3）待处理污水和空气在滤料间隙中充分接触，氧转移效率高，节约能耗；
（4）易挂膜、启动快，短期停用再次启动可快速恢复处理能力，适用于水量波动较大或者间歇运行的污水处理工程；
（5）可以设计成模块化形式，根据水量并联使用滤池，便于后期改、扩建以及再利用。
2.3 工艺流程
入河排污口处设置污水收集池来截流污水，用提升泵输送至以BAF为核心处理单元的污水处理系统。污水首先进入混凝沉淀池，加药后经混合、反应将悬浮固体、胶体颗粒及部分溶解性物质从污水中脱离出来，再经栅网过滤机过滤，去除悬浮絮体、纤维和毛发类物质，有利于减少后续BAF反冲洗次数和保证滤池的运行。经预处理的污水进入BAF进行生化处理，一级BAF以碳氧化和硝化为主要功能，去除污水中的有机污染物和氨氮；二级BAF下部为反硝化区、上部为碳氧化区，在反硝化区以乙酸钠为外部碳源进行反硝化以去除硝态氮，碳氧化区进一步去除有机物。生化处理单元出水一部分存储在反洗水箱，其余经反洗水箱溢流至滤布滤池，过滤出水经次氯酸钠消毒后外排。
沉淀池排泥水及BAF反洗排水进入废水收集池，上清液排至污水处理系统前端，底部污泥经脱水处理后定期外运。
本工程设计工艺流程见图1。
2.3 主要工艺参数
（1）池体结构
本工程所采用的模块化BAF是标准尺寸的一体化设备，单个池体尺寸为2.8m×2.8m×5.0m。设备进水方式采用上向流进水，反冲洗采用气水联合反冲，布水布气采用穿孔管。滤料选取直径3-6mm的球形轻质多孔陶粒滤料，一级BAF滤料层高度2.5m，二级BAF反硝化区滤料层高度1.5m、碳氧化区滤料层高度1.0m。
（2）容积负荷
根据《室外排水设计规范》（GB 50014-2006），BAF的硝化容积负荷宜为0.3 kg NH3-N/（m3?d）~0.8 kg NH3-N/（m3?d），范围较宽，有文献指出[1]，当进水BOD5大于60mg/L时，硝化负荷仅为0.3 kg NH3-N/（m3?d），本次设计参考该值，由此确定一级BAF采用4台模块化设备并联。二级BAF主要功能是反硝化，根据规范，BAF的反硝化容积负荷宜为0.8 kg NH3-N/（m3?d）~4.0 kg NH3-N/（m3?d），本设计二级BAF采用2台模块化设备并联，主要设计参数见表2。
（3）其他参数
一级BAF曝气速率6.7m3/m2?h，气水比5:1，二级BAF碳氧化区曝气速率5.0m3/m2?h，气水比1.9:1；反冲洗空气强度14.8L/（m2?s），反冲洗水强度8L/（m2?s）；乙酸钠最大投加量154kg/d。
图2 进水出CODCr浓度随时间变化图
3调试运行效果
本工程正处于调试运行阶段，水质考核指标包括CODCr和NH3-N。采用自然富集培养的方法启动生化系统，通水约2周后滤料挂膜，然后开始检测出水中的CODCr和NH3-N。如图2所示，两级BAF在挂膜完成后对CODCr去除效果明显，去除效率随时间推移升高，并且在进水CODCr远高于设计值的情况下，仍保持了稳定的去除率，体现了BAF抗冲击负荷能力强的优势。根据检测数据，系统对于NH3-N没有明显的去除效果，这是因为调试运行时间较短，而硝化菌世代时间长，尚未形成优势菌种，有文献[2]报道，BAF启动30天后出水NH3-N才开始有明显下降。
4结论
模块化BAF通过对设备进行标准化和系列化，具有生产周期短、移动及安装方便、设备及安装过程质量可控的优势；同时BAF工艺本身具有处理效果好、系统启动快、停用后可再次启动等优点。当前，黑臭水体整治工作中经常需要对排污口截流污水进行短期应急处理，目的是在截污工程及末端污水处理设施投入使用前削减排入水体的污染物。模块化BAF在黑臭水体整治工程中可配套应用，此外在小城镇分散式污水处理中也有应用。
参考文献
[1]王舜和, 郭淑琴. 不同功能曝气生物滤池的设计要点[J]. 给水排水, 2008, 34(11): 47-51.
[2]邱珊. 曝气生物滤池处理城市生活污水的特性研究及工艺改良[D]. 黑龙江: 哈尔滨工业大学, 2010.
论文作者:李东玲 易婷
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/13
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