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曝氣生物濾池設(shè)計(jì)與施工

作者:admin 瀏覽 443 發(fā)布時(shí)間 2019-12-12

 

   曝氣生物濾池是二十世紀(jì)八十年代后期開(kāi)發(fā)的一種污水處理新工藝,1990年法國(guó)OTV公司建造了****座曝氣生物濾池,稱之為“淹沒(méi)式固定生物膜曝氣濾池”。由于它克服了活性污泥法占地面積大、易散發(fā)臭氣及運(yùn)行不穩(wěn)定等缺點(diǎn)而備受關(guān)注。


目前全**建成運(yùn)行的曝氣生物濾池已達(dá)幾百座。它屬于生物膜法的范疇,又兼具有活性污泥法某些特點(diǎn)。濾池內(nèi)放置直徑只有幾個(gè)毫米的多孔濾料作為生物群落的附著繁殖介質(zhì),通過(guò)設(shè)在濾層下面的配氣系統(tǒng)(也有置于濾層中間者)向生物群落供氣(氣源為鼓風(fēng)機(jī))。對(duì)污水的凈化除主要依靠濾料上的生物膜外,濾層內(nèi)還截留了大量類似活性污泥的懸浮生物,對(duì)污染物質(zhì)也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式,即池底進(jìn)水池頂出水,有的也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水,鋼筋混凝土濾板及濾頭則安裝于池的頂部,以阻擋濾料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系統(tǒng)。輕質(zhì)多孔濾料粒徑小、比表面積大,容積負(fù)荷可以很高,濾池面積可大大縮小。由于水流方向與濾料壓密方向一致,可同時(shí)完成生物接觸氧化與固液分離,通??墒∪ズ罄m(xù)的二沉池。隨著過(guò)濾進(jìn)程,生物膜不斷增厚、老化、脫落,濾層截留的懸浮物也逐漸增多,過(guò)濾阻力同步增加,需定期進(jìn)行反沖洗以恢復(fù)其凈化能力。



沖洗方式為三段式氣水反沖洗,即先氣洗,氣水聯(lián)合沖洗然后單獨(dú)水洗。反洗空氣由鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)池底的配氣系統(tǒng)提供。反洗水流方向則自上而下(上向流濾池)或自下而上(下向流濾池)。上向流濾池的沖洗水貯存于濾板之上,利用同組濾池的出水進(jìn)行重力沖洗,不需要沖洗水泵。



近年來(lái)我國(guó)建設(shè)了若干座上向流曝氣生物濾池(UBAF),形式有所變化,其構(gòu)造類似給水V型濾池。配水配氣系統(tǒng)設(shè)于濾池底部,采用鋼筋混凝土濾板和長(zhǎng)柄濾頭。為防止濾料流失,在出水堰前加設(shè)柵形穩(wěn)流板,出水堰頂面做成60°斜坡。沖洗方式仍為三段式氣水反沖洗,需設(shè)反洗水泵。當(dāng)對(duì)出水有脫氮要求時(shí),一般需采用兩級(jí)曝氣生物濾池,通過(guò)控制供氧在濾層內(nèi)分別造就缺氧或好氧環(huán)境,令生物膜上繁殖的優(yōu)勢(shì)菌種分別為好氧異養(yǎng)菌或硝化菌、反硝化菌,從而達(dá)到除碳及脫氮目的。除磷則以化學(xué)絮凝法為主(濾前投加鐵鹽或鋁鹽),濾池內(nèi)聚磷菌在厭氧與好氧交替情況下對(duì)污水中磷的過(guò)剩攝取能力進(jìn)行生物除磷為輔。



此外,我國(guó)還有在給水預(yù)處理上應(yīng)用曝氣生物濾池的范例。它成功地降低了微污染原水的COD、NH3-N、NO2和AOC,提高出廠水的水質(zhì)和生物穩(wěn)定性。曝氣生物濾池具有流程筒單,水力負(fù)荷及容積負(fù)荷大,占地小,投資省,運(yùn)行成本較低,出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn),既適用于大中小型的城市生活污水及某些工業(yè)廢水處理(如啤酒、印染、食品加工廢水),也可用于給水預(yù)處理。但是,它的池體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,設(shè)備較多,自動(dòng)化程度較高,要求較高的建造質(zhì)量及運(yùn)行管理水平。本文結(jié)合工程實(shí)踐討論污水處理上向流曝氣生物濾池(UBAF)設(shè)計(jì)施工應(yīng)注意的若干問(wèn)題。



1.主要參數(shù)



進(jìn)水水質(zhì)(mg/l)∶COD 100-1000BOD5 50-350SS 50-350TKN 15-60NH3-N10-40



出水水質(zhì)(mg/l)∶COD<40BOD5<20SS<20NH3-N<10TKN<15



容積負(fù)荷NS∶2-6 kg BOD5/(m3.d)4-12 kgCOD/(m3.d)



NS取值與進(jìn)水、出水水質(zhì)密切相關(guān)。有機(jī)物容積負(fù)荷越高,出水中有機(jī)物剩余濃度也越大。例如,城市污水要求出水BOD510-20 mg/l,NS可取3.5-5.0,當(dāng)要求出水BOD55-10 mg/l時(shí),NS則應(yīng)降為2.5-3.2。當(dāng)NS>3時(shí),NH3-N的去除受抑制,NS>4時(shí),NH3-N的去除受明顯抑制。有硝化脫氮要求時(shí),還應(yīng)考慮硝化負(fù)荷,一般為0.3-0.8kgNH3-N/(m3.d)。故應(yīng)根據(jù)原水性質(zhì)及處理要求選取合適的NS值。



水力負(fù)荷∶3-6m3/m2.h



去除率∶COD>90% BOD5>90%NH3-N>90%SS>90%



濾料∶濾料選擇除粒度、密度、空隙率、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、不含毒、害物質(zhì)等方面的要求外,*重要的是比表面積。比表面積越大,單位濾料中生長(zhǎng)的微生物量越多,生化處理效率越高。材質(zhì)可用輕質(zhì)陶粒、無(wú)煙煤、石英砂、塑料等,以?shī)W林濾材園形輕質(zhì)生物陶粒濾料較佳。粒徑3-6mm,濾層厚度2.5-4.5m。



沖洗強(qiáng)度∶水4-10 l/m2.s ,氣12-20 l/m2.s ,濾層膨脹率約10%。



沖洗方式∶長(zhǎng)柄濾頭配水配氣。先氣洗3-5min,然后氣水聯(lián)合洗3-5min,*后單水洗3-5min。通過(guò)沖洗把濾層內(nèi)截留的污泥及老化的生物膜排出,但沖洗強(qiáng)度不可過(guò)大,以保留足夠的活性生物膜,為下一周期生化處理能力的恢復(fù)創(chuàng)造條件。沖洗耗水量為濾水量的7-10%。



曝氣∶為微生物提供生長(zhǎng)繁殖所需的溶解氧,并有攪動(dòng)濾層,促進(jìn)老化膜脫落更新的功能。需氧量約0.42-0.8kgO2/kg BOD5,可用安裝于濾板面上的穿孔管或空氣擴(kuò)散器(曝氣頭)配氣。為防止水倒流,反沖洗空氣干管及曝氣干管的管底應(yīng)局部抬高至濾池*高水位之上500mm。



工作周期∶24-48h



單格過(guò)濾面積∶50-100m2



2. 池型



為了保證反沖洗效果,單池面積不宜太大(≤100 m2),平面上通常采用矩形,單側(cè)配水配氣,縱橫向長(zhǎng)度比1∶1.2-1∶1.5,縱向(短邊)長(zhǎng)≤8 m并應(yīng)在橫向(長(zhǎng)邊)前端沿全長(zhǎng)設(shè)配水配氣室均勻地配水配氣。進(jìn)水孔位于濾池底板面上。進(jìn)氣孔頂應(yīng)與濾板底持平或稍低,孔徑(50-80mm)不宜過(guò)大。某工程設(shè)計(jì)池橫向兩端各一米多長(zhǎng)無(wú)進(jìn)水進(jìn)氣孔,濾梁頂面又無(wú)平衡孔;進(jìn)氣孔位于濾板底下300mm處,孔徑d100mm,導(dǎo)致反沖洗時(shí)濾池兩側(cè)由于濾梁阻隔沒(méi)有反洗空氣通過(guò),中部則發(fā)生嚴(yán)重的射流,布?xì)怙@然無(wú)均勻可言。



3.濾板、濾梁



曝氣生物濾池濾板、濾梁的設(shè)計(jì)施工要求與給水V型濾池相同,濾梁設(shè)計(jì)除了保證縱向強(qiáng)度外還應(yīng)具備必要的橫向剛度,以抵御濾板安裝時(shí)可能發(fā)生的水平力的作用。濾板、濾梁的強(qiáng)度應(yīng)比池體砼提高一級(jí),其制作、安裝的精度要求很高,一般土建單位難以達(dá)到,應(yīng)交由專業(yè)廠家用專用鋼模生產(chǎn)。濾板宜采用臥式模具,每次生產(chǎn)一塊,脫模時(shí)間為24h(夏季高溫時(shí)應(yīng)不少于16h即兩天三脫模)。為縮短制作、安裝周期,有人曾采用ABS板材制作底模整體現(xiàn)澆濾板,但因底模凹凸不平,配氣配水不夠均勻,且造價(jià)與預(yù)制相比增加50-100%。 某單位采用立式模具,據(jù)稱每次可生產(chǎn)五塊。但模具內(nèi)氣體排除困難,所產(chǎn)濾板氣泡很多,強(qiáng)度很低;鋼筋位置難固定,露筋多;濾板邊緣密實(shí)度更低,毛刺、缺損、掉角甚多,導(dǎo)致全部翻工重做。某工程把濾梁交由濾池土建單位現(xiàn)場(chǎng)澆制,雖然施工時(shí)費(fèi)煞了苦心,但拆模后檢查仍有不少預(yù)埋螺栓偏位過(guò)大(濾板安裝位置不足,一格池甚至多達(dá)20塊濾板放不下),梁身彎曲不直(突出部位濾頭桿插入受阻,凹陷部位濾板支承面不夠,應(yīng)力過(guò)于集中),梁頂面*大水平誤差竟達(dá)19mm,直接影響濾板的安裝和使用壽命。



4.濾頭與開(kāi)孔率



曝氣生物濾池通常采用小阻力配水系統(tǒng)(長(zhǎng)柄濾頭)。濾池進(jìn)水雖然已經(jīng)預(yù)處理,其中的懸浮物質(zhì)仍然較多,且較粗大,特別是生活污水粘稠物質(zhì)多,水中混有許多塑料薄膜碎片,對(duì)濾頭危害很大。為了避免堵塞,濾頭縫隙應(yīng)比給水濾頭寬(2.0-2.5mm),每個(gè)濾頭縫隙總面積約250-350 mm2。開(kāi)孔比可比給水濾池大,約0.011-0.015。配氣孔直徑2.0-2.5 mm,位置應(yīng)在濾桿絲扣之下或與濾板底面平,它與濾桿下端的配水條形孔的距離應(yīng)保持150-200mm以上。開(kāi)孔比過(guò)大除了影響反沖洗均勻性外,還導(dǎo)致配水配氣穩(wěn)定性下降(對(duì)反洗系統(tǒng)內(nèi)其它因素的微小變化敏感)。某工程采用開(kāi)孔比0.027,濾頭配氣孔(d=4mm)位置偏低(距濾板底238mm,距配水條形孔僅50mm),試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)不僅沖洗不均勻,產(chǎn)生了強(qiáng)烈的脈沖;而且當(dāng)空氣壓力變化氣墊層下界面發(fā)生波動(dòng)時(shí),大量空氣從下界面降低的區(qū)域內(nèi)之濾頭(通過(guò)配水條形孔)噴射而出,即產(chǎn)生所謂“氣墊層擊穿”現(xiàn)象。



5.承托層



給水V型濾池濾頭縫隙窄(0.25-0.3mm),開(kāi)孔比?。s0.008-0.01)配水較均勻,濾料一般采用均粒(0.9-1.2mm)石英砂,礫石承托層可簡(jiǎn)化為一層(粒徑2-4mm,厚100-150mm)。曝氣生物濾池濾頭縫隙寬,開(kāi)孔比大,沖洗強(qiáng)度較大,濾料為3-6mm的陶粒濾料,礫石承托層建議分為2-4mm,4-8mm,8-16mm三層布置,每層厚50-100mm。



6.濾頭防堵



上向流曝氣生物濾池從濾板下進(jìn)水,水中含較多懸浮物(特別是塑料薄膜碎片),長(zhǎng)期運(yùn)行濾頭堵塞難以避免,一旦出現(xiàn)很難清洗。某污水廠曾因此而導(dǎo)致反沖洗時(shí)把濾板掀翻這樣的嚴(yán)重后果。設(shè)計(jì)上除在池壁濾板底高度下設(shè)檢修人孔外,還應(yīng)考慮必要時(shí)利用濾池水位迅速地從上而下逆向沖洗濾頭把堵塞物排走的相應(yīng)措施。



7.壓縮空氣系統(tǒng)



曝氣生物濾池與給水V型濾池一樣通常采用氣動(dòng)蝶閥控制。后者的動(dòng)力是壓縮空氣。壓縮空氣應(yīng)經(jīng)過(guò)仔細(xì)的過(guò)濾、干燥然后通過(guò)管道輸送到各氣動(dòng)閥門(mén)的電磁閥上。壓縮空氣系統(tǒng)的管道由于接頭多,施工時(shí)應(yīng)注意其氣密性。否則會(huì)由于漏氣導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁起動(dòng),既浪費(fèi)能源又影響空壓機(jī)的壽命。為減少空壓機(jī)起動(dòng)頻率,系統(tǒng)內(nèi)另配一個(gè)較大的貯氣罐是必要的。管道材質(zhì)*好采用不銹鋼管(或無(wú)縫鋼管),焊接接頭。通往各格濾池或設(shè)備(反洗水泵、鼓風(fēng)機(jī))的支管前端應(yīng)有控制閥門(mén)(法蘭連接),便于分段檢修。鍍鋅鋼管(絲扣連接)接頭氣密性較差;長(zhǎng)期運(yùn)行內(nèi)壁生銹,銹斑一旦脫落便會(huì)堵塞電磁閥。某工程采用鋁塑復(fù)合管,雖可防止銹蝕,但因其剛度不足,運(yùn)行時(shí)在空氣壓力作用下接頭處容易脫開(kāi)。



8.土建質(zhì)量



曝氣生物濾池對(duì)土建施工質(zhì)量的要求與給水V型濾池相同。一般土建施工單位對(duì)此往往不了解或不重視。設(shè)計(jì)院及監(jiān)理公司必須反復(fù)強(qiáng)調(diào),加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)控,逐條逐項(xiàng)落實(shí)。尤其是某些關(guān)鍵部位,如池壁平直度,相鄰池壁垂直度,進(jìn)氣進(jìn)水孔孔中心標(biāo)高、間距、方向,進(jìn)出水溢流堰堰頂水平度及標(biāo)高,預(yù)留孔、預(yù)埋件的位置及其固定程度,模板支撐的可靠性等等,更應(yīng)層層把關(guān),反復(fù)檢查驗(yàn)收。池內(nèi)壁下部四周的凸緣(支承濾板及不銹鋼壓板用)應(yīng)與池壁同時(shí)澆筑,否則凸緣與池壁砼分離,反沖洗時(shí)接合面容易漏氣。預(yù)埋鋼板螺栓、防水套管的安裝定位也是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié),必須在模板安裝時(shí)把它們固死,防止?jié)补囗胚^(guò)程中移位,否則會(huì)給后續(xù)的設(shè)備、管道安裝帶來(lái)很大的困難。某工程澆灌池壁后發(fā)現(xiàn)預(yù)埋不銹鋼螺栓(固定濾板用)少了十多支,便采用同口徑不銹鋼膨脹螺栓補(bǔ)足。這顯然是錯(cuò)誤的。因?yàn)槁菟變?nèi)混凝土在水的侵蝕下一旦溶化,磨擦力便喪失殆盡。此情況下,建議采用化學(xué)錨著不銹鋼螺栓補(bǔ)救,但費(fèi)用較高。某工程進(jìn)氣孔采用預(yù)埋d=100mmPVC短管形式,短管與該處池壁同厚(580mm)。由于設(shè)計(jì)文件對(duì)該孔安裝精度沒(méi)提要求,施工單位也疏忽大意安裝不牢,結(jié)果各孔高低不一(實(shí)測(cè)*大誤差達(dá)95 mm),方向各異(指短管走向,明顯地向上下左右偏移的約占一半),參差不齊,對(duì)配氣均勻性影響很大。



9.空氣管道吹掃



曝氣生物濾池的空氣管道有壓縮空氣管、反沖氣管及曝氣管,它們?cè)谕ㄋ疀_洗、壓力試驗(yàn)并排干水分后均需使用空氣進(jìn)行吹掃(曝氣管吹掃應(yīng)在曝氣頭安裝前進(jìn)行)。操作的依據(jù)是?工業(yè)金屬管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(GB50235-97)?,吹掃風(fēng)速宜不低于20m/s。應(yīng)先吹掃壓縮空氣管道,后吹掃反沖氣管及曝氣管。吹掃氣源*好分別利用已安裝好的空壓機(jī)、反洗鼓風(fēng)機(jī)和曝氣風(fēng)機(jī)。吹掃順序應(yīng)按(離氣源)先近后遠(yuǎn),逐段吹掃(其余段應(yīng)關(guān)閉相應(yīng)支管的控制閥門(mén))。驗(yàn)收合格的標(biāo)準(zhǔn)是:待出風(fēng)口目測(cè)無(wú)水漬、粉塵后,在該處放置一塊涂上白漆的木制靶板,5min內(nèi)靶板上不發(fā)現(xiàn)鐵銹、塵土、水分及其它雜物,即為合格。



10.調(diào)試


曝氣生物濾池的配水配氣及曝氣系統(tǒng)安裝過(guò)程應(yīng)進(jìn)行以下項(xiàng)目的驗(yàn)收測(cè)試∶



1、濾板安裝平整度測(cè)試


濾板制作的外表質(zhì)量(指單塊表面平整度、外形幾何尺寸誤差等)是保證安裝質(zhì)量的前提條件之一,其目的是使濾板安裝后上、下表面盡可能水平、光滑,所有濾頭桿上的氣孔、配水條形孔保持在同一高度上,以提高氣水反沖洗均勻性和穩(wěn)定性。安裝平整度測(cè)試在濾板安裝后進(jìn)行。用水平儀抽檢(以毫米刻度的鋼直尺為標(biāo)尺)濾板的上表面,要求單塊濾板安裝平整度誤差≤1 mm,單格濾池內(nèi)安裝平整度誤差≤5 mm。



2、濾板嵌縫氣密性測(cè)試


濾板嵌縫養(yǎng)護(hù)完成后,檢查嵌縫應(yīng)平整、無(wú)氣孔、無(wú)裂紋;不銹鋼壓板安裝應(yīng)平穩(wěn)牢固。向全部濾頭座擰上堵頭(除其中一個(gè)接出氣壓表外),往池內(nèi)注入約500px深水,開(kāi)動(dòng)反洗風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)供氣,通過(guò)排氣閥調(diào)整濾板下壓力。試驗(yàn)壓力0.04-0.05Mpa,恒壓10min。所有嵌縫均無(wú)氣泡冒出為合格。否則應(yīng)詳細(xì)記錄漏點(diǎn)位置,排水修復(fù)后重新試驗(yàn)直至合格為止。本項(xiàng)測(cè)試務(wù)必控制好試驗(yàn)壓力,壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致掀翻、打爛濾板濾梁。



3、濾頭配氣均勻性測(cè)試


卸下堵頭擰上濾頭。濾頭安裝應(yīng)由有經(jīng)驗(yàn)的師傅使用扭矩鈑手進(jìn)行,防止用力不均。檢查濾頭無(wú)損壞,位置正確,安裝牢固。放水入池,水位以淹沒(méi)濾頭頂部為準(zhǔn)(此時(shí)已有足夠水量通過(guò)濾頭滲至濾板下面)。開(kāi)動(dòng)反洗風(fēng)機(jī)向該池供氣。俟風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,觀察檢查濾頭有無(wú)損壞、松脫(個(gè)別濾頭出氣特別大),反沖洗配氣是否均勻。



4、曝氣頭配氣均勻性測(cè)試


曝氣頭及其配氣管道安裝完成后,檢查支架及曝氣頭安裝位置是否正確,有無(wú)松動(dòng)。往池內(nèi)注水,水位高于曝氣頭頂約500px。啟動(dòng)曝氣風(fēng)機(jī),俟其運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,觀察檢查曝氣頭有無(wú)損壞、松動(dòng)(個(gè)別曝氣頭出氣特別大),配氣是否均勻。



結(jié)語(yǔ)


曝氣生物濾池(BAF)是一種新型的給水、污水生物處理工藝,具有處理效率高、出水水質(zhì)好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),值得進(jìn)一步研究推廣。但是其構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜,建造質(zhì)量要求較高,必須在設(shè)計(jì)、施工中認(rèn)真對(duì)待,妥善解決。


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