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摘 要： 摘 要：詳細介紹了曝氣生物濾池在單級、多級工藝模式的基礎上，如何隨不同水質切換原設計工藝流程，適應水質成分的波動變化，達到設計出水標準。 關鍵詞： 曝氣生物濾池;運營模式; 曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，BAF)是一種新型污水生物處理技術
摘 要：詳細介紹了曝氣生物濾池在單級、多級工藝模式的基礎上，如何隨不同水質切換原設計工藝流程，適應水質成分的波動變化，達到設計出水標準。
關鍵詞： 曝氣生物濾池;運營模式;
曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，BAF)是一種新型污水生物處理技術。該工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，具有抗沖擊負荷、處理效率高、出水水質好、建設投資和運行成本低、便于現有污水處理工藝的后期升級改造等優點。由于該工藝的高效和經濟性，應用范圍較廣，受到環保部門及業內人士的廣泛關注和一致好評。通過對曝氣生物濾池進行超越切換巧妙設計，可實現隨不同水質切換運營模式的功能，進一步提升了污水處理廠抗風險能力。
1 工程背景
生物濾池可根據處理對象的不同分為N硝化曝氣生物濾池、C碳氧化曝氣生物濾池以及DN反硝化生物濾池。硝化曝氣生物濾池具有將來水中的氨氮氧化為硝態氮的功能;碳氧化曝氣生物濾池具有將來水中的有機物進行降解的功能;反硝化生物濾池在碳源充足的情況下具有將水中的硝態氮還原為氮氣的功能;硝化曝氣生物濾池和碳氧化曝氣生物濾池內應保持有足夠高的溶解氧水平以確保上述功能的實現，而反硝化濾池內則應保持有較低的溶解氧水平以確保上述功能的實現。單級曝氣生物濾池處理功能較為單一，將不同的單級曝氣生物濾池工藝進行靈活組合聯用，可去除多種不同的污染物指標。
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在設計中，設計人員常根據水質的特點、需去除的污染物指標、可用地范圍等靈活選擇單級生物濾池、多級生物濾池等，實現不同的水質需求。
單級生物濾池包括：單級DN濾池(去除TN，不曝氣)、單級N濾池(去除NH3-N，曝氣)、單級C濾池(去除CODcr，曝氣)、單級C/N濾池(去除NH3-N、CODcr，曝氣)。根據是否曝氣，單級生物濾池主要分為反硝化生物濾池(DN)、曝氣生物濾池(N、C、C/N)兩大類。
多級生物濾池包括：DN+N前置反硝化濾池、N+DN后置反硝化濾池、DN+N+DN中置硝化濾池、C/N+N兩級好氧濾池、DN+DN兩級反硝化濾池、C/N+N+DN、CN+DN+DN等。前三種工藝普遍用于市政污水廠二級處理以及提標深度處理，其他工藝在高碳、高氮的高濃度工業污水廠較為常用。
污水廠接納的排污企業眾多，隨著城市的發展，生產結構的改革，入駐企業的變更等等不確定因素都會導致實際污水廠進水水質與設計前期預判水質有偏差的情況。對設計人員來說，如何在設計之初考慮這種復雜多變性，使工藝具備強大的適應能力;對污水廠運營來說，如何花最小的代價對現有工藝的運營模式進行適當調整，以適應變化的水質需求，降本增效;筆者對曝氣生物濾池工藝在不同水質下切換運營模式的方法提出見解，供同行借鑒與探討。
2 單級曝氣生物濾池的運營模式切換
2.1 曝氣生物濾池改成反硝化生物濾池
當進水中含有大量硝酸鹽氮，需要將單級曝氣生物濾池改造為反硝化生物濾池時，可將現狀曝氣風機停用，創造厭氧環境，重新培養反硝化菌。曝氣生物濾池工藝采用粗糙多孔的球形輕質多孔生物濾料為載體，為生物膜提供了較佳的生長環境，易于掛膜及穩定運行，可在濾料表面、濾料內部和濾料間保持較多的生物量。在好氧生物濾池中，生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，由于氧在生物膜表層已耗盡，而在好氧層的深部由于擴散作用限制了溶解氧的滲透往往形成厭氧區，使生物膜內層的微生物處于厭氧狀態，內層富集了大量厭氧微生物。利用生物膜上微生物在種屬上的多樣性，可在厭氧條件下，短期內快速馴化反硝化菌，將以去除有機物和氨氮為主的曝氣生物濾池轉變為反硝化生物濾池，實現對TN的去除。當進水中內部碳源不足時，需在進水渠內投加碳源，有條件的污水廠可利用現狀堿液混合池。
改造前，設計人員需復核現狀池體的反硝化負荷、停留時間、上升流速設計參數。由于反硝化濾池所需停留時間較短，需保持一定的高濾速條件運行，現狀曝氣生物濾池需適當降低濾料高度，減緩板結風險，并酌情停運幾座。對于停運的濾池日常運營中需定期予以沖洗維護，避免濾料板結，以備切換運行時快速投入使用。 反硝化濾池所需的水頭高于曝氣生物濾池，也是改造前需復核的重要因素之一。
2.2反硝化生物濾池改成曝氣生物濾池
當進水中有機物、氨氮濃度較高，需要將原設計單級反硝化生物濾池改造為曝氣生物濾池時，需在反硝化濾池底部新增曝氣系統，并新增曝氣風機。由于硝化菌、異養菌時代周期長，好氧池需要較長的停留時間，在較低的濾速下運行。改造前，同樣需復核設計參數，酌情考慮是否采用加高濾料的方式來增加停留時間，或降低進水污染物負荷。
如工程項目為老廠改造，需校核新增的曝氣風機對廠區用電負荷的影響。
3 多級曝氣生物濾池的運營模式切換
結合設計水質與實測水質的差異，需要在設計中考慮一定的靈活性，增設必要的超越，以及在一定工況下通過必要的進水切換。對于兩級生物濾池，以下圖為例，可通過設中間提升水池的方式，實現DN+N前置反硝化、N+DN后置反硝化、單級N、單級DN四種運營模式。
運行模式一(DN+N)：當項目來水中的有機物濃度較高時，且進水中氮以部分硝氮形式存在時，生物濾池工藝路線采用DN+N前置反硝化生物濾池工藝。前端工藝出水經過渠道內的精細格柵截留纖維狀懸浮物后，進入生物濾池總配水渠，在機械攪拌作用下與外加碳源、堿液和后續回流的硝化液充分混合，然后進入格柵槽后的DN池配水渠，進入DN反硝化生物濾池，DN反硝化生物濾池在碳源充足的前提下，池中反硝化菌對進水中的硝態氮進行反硝化，使其轉化為氮氣排至空氣中。DN反硝化生物濾池出水自流經過DN池出水渠，進入中間提升水池，提升至N池配水渠，進入N曝氣生物濾池，N曝氣生物濾池對污水中的氨氮進行硝化作用將其轉化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，并同時降解剩余的有機物、截留部分SS。出水自流進入清水池，用于儲存硝化液用水和反沖洗用水。
運行模式二(N+DN)：當進水中有機物濃度較低，氮主要以氨氮形式存在時，設計采用N+DN后置反硝化濾池工藝。當生物濾池組合切換成后置反硝化生物濾池組合時，前端工藝出水經過渠道內的精細格柵截留纖維狀懸浮物后，進入生物濾池總配水渠，在機械攪拌作用下與外加堿液充分混合，然后進入格柵槽后的N池配水渠，進入N曝氣生物濾池，N曝氣生物濾池對污水中的氨氮進行硝化作用將其轉化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，并同時降解剩余的有機物、截留部分SS。N曝氣生物濾池出水自流經過N池出水渠，進入中間提升水池，提升至DN池配水渠，進入DN反硝化生物濾池中反硝化菌對進水中的硝態氮進行反硝化，使其轉化為氮氣排至空氣中。出水自流進入清水池，用于儲存硝化液用水和反沖洗用水。
運行模式三(單級N)：當生物濾池組合切換成單級曝氣生物濾池組合時，前端工藝出水經過渠道內的精細格柵截留纖維狀懸浮物后，進入生物濾池總配水渠，在機械攪拌作用下與外加堿液充分混合，然后進入格柵槽后的N池配水渠，進入N曝氣生物濾池，N曝氣生物濾池對污水中的氨氮進行硝化作用將其轉化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，并同時降解剩余的有機物、截留部分SS。N曝氣生物濾池出水自流經過N池出水渠，自流進入清水池，用于儲存反沖洗用水。
運行模式四(單級DN)：當生物濾池組合切換成單級反硝化生物濾池組合時，前端工藝出水經過渠道內的精細格柵截留纖維狀懸浮物后，進入格柵槽后的DN池配水渠，進入DN反硝化生物濾池，DN反硝化生物濾池在碳源充足的前提下，池中反硝化菌對進水中的硝態氮進行反硝化，使其轉化為氮氣排至空氣中。DN反硝化生物濾池出水經超越管自流進入清水池，用于儲存反沖洗用水。
注意事項：
1、上游構筑物的水頭需具備同時自流進入后續DN、N池的條件。
2、DN濾池、N濾池的進水需具備開啟、關閉切換的條件，出水需具備去往中間提升水池、清水池二者切換的條件。
3、增加中間提升水池后，中間提升水池需按回流后的水量進行設計預留設備，一定程度上影響了設備投資。由于中間提升泵連續運行，提高了廠區電耗。按單級濾池運營模式下，中間提升水池停用，一定程度上節約了廠區電耗。改造前，需對廠區水質有更準確的預估把控，判斷哪一種模式為常用模式。
4 不同運營模式切換運行的思索
1、對于老廠改造項目，通過對現狀濾池進行改造，根據不同的水質切換不同運營模式，有助于降本增效。
2、對于新建項目，在水質波動較大，水質風險高的情況下，設計之初充分預估各種水質的可能性，將不同運營模式考慮其中，可大大提高污水廠的抗風險能力。
3、設計中，需充分考慮到上游構筑物的高程，并對現狀池體在不同模式下設計參數詳細復核。
4、由于預留多種運營可能性的同時也增加了投資和閑置率。設計前需對新建項目水質有準確的預估和把控。
5結語
隨著城鎮污水處理廠出水標準的提高，對現有污水處理廠進行升級改造勢在必行。為節約改造成本，增加污水廠的抗風險能力，在設計過程中，設計者在充分利用原有設施的基礎上進行改造并對原有系統做了進一步的優化，使工程設計更加合理，同時也為國內類似污水處理廠的設計提供了寶貴的經驗。——論文作者：劉冬琴
