姜志凱， 石淑倩， 翟海霞
(青島市排水管理處， 山東青島 266071)

　　中圖分類號： X703 ；
　　文獻標識碼： D ；
　　文章編號：1000-4602(2002)07-0088-03

　　BIOSTYR上向流生物濾池運行可靠、自動化程度高、出水水質好、抗沖擊能力強、節約能耗 ,既可用于城市污水的二級處理,也可用于其他污水的深度處理。?

1 基本結構和工藝流程

1.1 基本結構
　　BIOSTYR工藝每個生物濾池單元包括:進水管和位于濾池底部的配水渠(同時可用于反沖洗水的排除)、兩條空氣管(穿孔管,一條用于工藝曝氣,另一條用于氣反沖；在硝化/反硝化反應時用2條管道,在單一硝化反應時曝氣和反沖洗為同一條管道)、3～3.5m的濾料層(濾料表面附著大量的微生物)、濾池頂部的混凝土濾板(防止濾料的流失)、濾板上安裝的濾頭(用于濾池出水)，結構示意圖見圖1。

1.2 工藝過程 ?
　　根據曝氣管道位置的不同可以控制硝化和反硝化反應的程度,也可以單獨進行硝化反應或反硝化反應。具有硝化和反硝化功能的BIOSTYR生物濾池,其曝氣管位于經過計算的濾床中部, 將濾床分隔為下部厭氧區和上部好氧區。這種濾池可以去除所有可降解的污染物(COD、BOD、SS、總氮),其反沖洗氣管位于濾池底部。通常僅需要進行硝化反應(對氨氮有要求)時，在曝氣和氣反沖洗時共用一根位于濾池底部的穿孔管,從而使整個濾床處于好氧狀態,可去除大部分可降解的污染物(COD、BOD、SS和氨氮)。
　　① 配水和進水
　　一級或二級處理出水通過配水堰均勻地分配到各個濾池的進水渠中,通過重力流進入濾池底部的配水渠,再進入到整個濾池(在進水管或渠上安裝有自動閥門,用于某些情況下停止進水)。這種設計保證了濾池在整個截面上的均勻配水，同下向流濾池(如濾料的體積質量＞1)不同,該濾池的水頭保證了進水配水的均勻,因此濾池底部不再需要濾頭(那樣很容易堵塞)或者配水管網,并且在處理前不需要篩網。
　　② 濾料
　　BIOSTYRENE濾料是一種粒徑小、形狀一致的球形濾料,體積質量＜l,具有很大的比表面積和較高的凈化能力,處理負荷高；機械性能和物理化學性能好,不易磨損；濾料的原材料取自工業原料,可就地生產加工,成本低廉；濾料損失極小,幾乎不用更換。
　　③ 生化反應
　　濾料作為微生物的載體,其巨大的表面積上附著了大量的微生物,在底部曝氣管供氧的作用下,污水中的COD、BOD被降解,氨氮則被氧化成硝酸鹽氮。
　　在硝化/反硝化的情況下,處理出水需進行回流,回流水和原水在進水渠中混合后再進入濾池, 首先進入濾床下部的厭氧區,在此進行反硝化反應,將回流水中的硝酸鹽氮去除；然后進入上部的好氧區,在此將含碳污染物分解,將氨氮轉化為硝酸鹽氮。
　　由于硝化、反硝化反應機理受進水水溫的影響很大,因而進水水溫將明顯影響生化反應的池容。BIOSTYR濾池具有足夠的停留時間(l～2h),同時還有80～100℃的空氣的連續鼓入,因此生化反應受外界氣候條件影響極小；同時,濾池中的微生物固定在載體上(不像活性污泥那樣懸浮在水中),其單位體積內的生物量極大,提高了處理效率。較低的進水水溫對其生化反應影響較小,BIOSTYR濾池可以在8～30℃范圍內正常運行。最后,污水流經濾床的方向是壓縮濾料的方向,而不是擴展濾料的方向,加強了對懸浮物質的截留作用,從而不再需要沉淀池。
　　④ 濾池的出水
　　漂浮的濾料被混凝土蓋板阻擋在濾池中,蓋板上安裝有許多濾頭,使處理出水流出,這些濾頭只同處理后的水接觸,因此避免了堵塞；同時,這些濾頭上面沒有濾料,很容易進行維護。
　　⑤ 反沖洗
　　隨著懸浮物質被截留和生物膜的不斷生長,濾床需要定期進行反沖洗(即重力反沖洗和氣反沖),反沖洗后的水由濾池底部的集水溝(即進水暗渠)收集并排到一個集水池中。反沖洗水即濾池頂部濾板上面儲存了一定高度的清水層，這些清水層在每一組濾池中是相通的，清水層的高度是經過計算的，可使所儲存的水量足夠用于濾池的反沖洗。由于反沖洗通過重力進行并與正常過濾的方向相反，因此不需要反沖洗水泵。
　　定期的逆向流反沖洗可以去除過剩的生物膜和所截留的懸浮物，不使它通過整個濾床。向下沖洗水在最短路線內，沿截留物重力落下的方向把截留物沖出濾床，節約能耗且效率高。反沖洗過程如下：關閉濾池的進水閥，打開濾池底部的反沖洗排水閥；濾池頂部的清水以重力流下進行預沖洗；然后轉以氣、水聯合反沖；僅用空氣沖洗和僅用水沖洗交替進行；最后再用水沖洗。
　　反沖洗的控制程序分兩種:時間控制(正常情況下是24h反沖洗一次)和壓差控制(即通過濾料層上下的壓力差進行自動啟動運行)。
　　⑥ 曝氣
　　每個濾池的工藝空氣和反沖洗空氣由同一臺鼓風機提供,鼓風機連續工作。只不過在進行硝化/反硝化型的濾池中,它們的布氣管網是分開的,并且由閥門進行切換；在單一硝化的濾池中,工藝空氣和反沖洗空氣是同一布氣管網,兩種方式的供氣由濾池入口的調節閥調節。
　　BIOSTYR生物濾池采用穿孔管曝氣(其曝氣效率一般在30%以上)，效率的高低不僅取決于曝氣設備本身,還取決于微生物對氧的吸收利用率。BIOSTYR濾池具有極高的生物量和很大的比表面積,而且濾池結構緊湊,單位體積內氧的濃度遠高于活性污泥法的曝氣池,因此微生物對水中氧的吸收利用率高。
　　由于濾池中填滿了密實的濾料,因此氣泡到達濾池出水的距離要比沒有濾料時長2倍以上。盡管穿孔管曝氣的氣泡要比微孔曝氣的氣泡大一些,但由于濾料的阻塞和分割作用,使氣泡必須經由濾料縫隙,較長時間后才能到達濾池表面,此時大氣泡被分割成許多小氣泡,從而大大提高了氧的利用率,也就提高了曝氣效率。BIOSTYR濾池在剛投入應用時也采用微孔曝氣,后來 隨著實踐和理論的不斷深入改為穿孔曝氣,這種改變對氧的利用率來說幾乎沒有什么變化, 相反卻大大降低了曝氣末端設備的投資和運行維護費用,也徹底避免了微孔曝氣中常見的“堵塞”問題。?

2 濾池的性能

　　這種濾池的最大去除負荷為5.5kgCOD/(m³濾料·d)、1.1kgNH₄⁺-N/(m³濾料·d)，在濾料介質內達到很高的濾速(在硝化型濾池可以達到8～10m/h，在硝化/反硝化型的濾池中考慮到回流水的因素,濾速可達到3～5 m/h)，其出水水質為COD≤60mg/L、BOD≤20mg/L、SS≤20mg/L、NH₄⁺-N≤5mg/L。

3 BIOSTYR生物濾池的優點

　　由于濾池在頂部出水,濾料處于漂浮狀態,綜合了下流式生物濾池和上流式生物濾池的優點,不需要單獨的反沖洗水和反沖洗水泵,降低了設備投資和運行費用；濾料的比表面積大,處理負荷高；較大的水深、較高的曝氣密度和較高濃度的微生物使氧利用率達到30%左右,曝氣能耗比常規工藝低20%～30%；采用穿孔管曝氣,節省設備投資和維護費、壽命長(膜式曝氣頭通常在運行2年后開始失效)；自動化程度高、操作人員少；低溫時運行穩定、受溫度影響很小； 由于具有連續的物理過濾能力,一旦生化反應發生問題,濾池仍可去除絕大部分的懸浮物；同懸浮生長工藝相比，固定生物膜工藝具有非常強的恢復能力,BIOSTYR生物濾池工藝僅需要幾天即可恢復其以前的生化能力,而活性污泥需要幾個星期才能恢復；工藝操作靈活,同一濾池內可同時完成硝化和反硝化；因污水停留在密閉的空間內，濾池周圍的空氣僅和處理后的水接觸,故臭氣和異味的排放可以控制在最小限度。
　　此外，使用BIOSTYRENE濾料還有如下特點:
　　由于濾料較輕(合成結構),因此沖洗很方便、節約能耗；根據所處理的出水水質,可以采用不同的濾料粒徑和密度。
BIOSTYR工藝將濾池和生化反應器結合起來,不再需要沉淀池；占地面積小(是常規工藝的1/4～1/5)，節省大量征地和地基處理費用；池容小,土建工程量比其他工藝少20%～40%；全部模塊化結構,改(擴)建容易，工期短；上部出水為清水,濾頭不易堵塞,檢修和更換容易；可對廠區進行全封閉,無臭味污染,視覺和景觀效果好。

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　　收稿日期：2001-12-30