В современной технологической системе очистки воды биологические аэрированные фильтры (БАФ) стали одним из основных вариантов современной очистки городских и некоторых промышленных сточных вод благодаря интеграции функций биоразложения и физической фильтрации. По сравнению с традиционным процессом с активным илом, процесс BAF имеет компактные размеры, высокую эффективность очистки и стабильное качество сточных вод. Однако научный контроль условий его эксплуатации напрямую определяет эффект лечения и стоимость эксплуатации. В этой статье, сочетающей инженерные приложения и экспериментальные данные, глубоко анализируются ключевые моменты эксплуатации и управления процессом BAF, особенно ключевые параметры с точки зрения нагрузки, соотношения воды-воздуха, обратной промывки и управления операциями, а также предоставляются-справочные материалы, которые помогут специалистам по очистке воды лучше понять и применить этот процесс.
I. Основной параметр технологического процесса БАФ – нагрузка
При проектировании и эксплуатации БАФ нагрузка является наиболее важным фактором управления. Два общих индекса нагрузки включают гидравлическую нагрузку и объемную нагрузку. Объемная нагрузка часто равна БПК₅, NH₃-N или NO₃-N, и разные рабочие задачи требуют разных нагрузок.
Карбонизированные БАФ обеспечивают самую высокую объемную скорость загрузки и выдерживают более высокие концентрации органических веществ; нитрифицирующие БАФ имеют относительно более низкие скорости загрузки, а удаление аммиачного азота зависит от более длительного времени удерживания и более стабильной подачи растворенного кислорода; денитрифицирующие БАФ требуют более высоких скоростей гидравлической загрузки для поддержания эффективности удаления азота. Оптимизация процесса должна выполняться на основе фактических показателей сбросов в инженерных проектах. Например, операцию карбонизации с высокой-нагрузкой можно использовать для промышленных сточных вод, главным образом, для удаления органических веществ, тогда как для удаления аммиачного азота из городских сточных вод требуется пониженная объемная скорость загрузки. Кроме того, BAF с нисходящим потоком обычно используют более низкие скорости загрузки, тогда как BAF с восходящим потоком могут использовать более высокие скорости загрузки.
II. Соотношение воздуха-к-воды — ключевой фактор, влияющий на эффективность удаления азота
По сравнению с традиционными процессами с активным илом, BAF имеют лучшие условия массообмена и более высокие коэффициенты использования кислорода, что позволяет обеспечить относительно низкое соотношение воздуха-к-воде. Исследования показывают, что для удаления 1 кг БПК₅ требуется подача кислорода в количестве 0,42–0,8 кг O₂. Средний запас кислорода в BAF составляет примерно 0,51 кг O₂/кг БПК, что намного ниже, чем 1,0–1,2 кг O₂/кг БПК в традиционных процессах с активным илом.
Для работы с карбонизированным BAF обычное соотношение воздуха-к-воде составляет (3–7):1. Если основной целью является удаление аммиачного азота, то подача воздуха, необходимая для удаления 1 кг NH₃-N, составляет примерно 70 м³. Это означает, что BAF может эффективно снизить потребление энергии на аэрацию, обеспечивая при этом достаточное количество растворенного кислорода, что является основным преимуществом. Однако в технике важно учитывать, что слишком низкое соотношение воздуха-к-воде может привести к дефициту кислорода в фильтрующем слое и снижению эффективности нитрификации; слишком высокое соотношение воздуха-к-воде приведет к увеличению энергопотребления и может повлиять на стабильность фильтрующего материала и биопленки.
III. Интенсивность и частота обратной промывки - Обеспечение активности фильтрационного слоя
После периода эксплуатации фильтрующий слой может засориться из-за улавливания взвешенных частиц и утолщения биопленки. Поэтому обратная промывка является важным этапом эксплуатации. В настоящее время широко используемым методом является комбинированная воздушно--обратная промывка водой.
IV. Другие вопросы, которые следует учитывать во время эксплуатации
1. Контроль СС
Чтобы предотвратить засорение фильтрующего слоя взвешенными веществами, уровень входящего СС следует контролировать на уровне ниже 60–100 мг/л. Обычные меры предварительной обработки включают седиментацию или флотацию. В противном случае это приведет не только к увеличению перепада давления в фильтрующем слое, но и к увеличению нагрузки на обратную промывку.
2. Ударная нагрузка возврата сточных вод обратной промывки
Из-за короткого цикла и высокой интенсивности обратной промывки, если возвратная вода попадает непосредственно в установку предварительной-очистки, это может легко вызвать ударную нагрузку. Решения включают в себя: установку уравнительного резервуара (промежуточного буферного резервуара) для буферизации объема воды и колебаний качества воды; и разумное планирование времени обратной промывки, чтобы избежать совпадения с пиковым притоком.
3. Синергетические вопросы удаления фосфора и дезинфекции
При современной очистке или повторном использовании очищенной воды BAF часто используется последовательно с установками химического удаления и дезинфекции фосфора. Особое внимание необходимо уделять: воздействию химических веществ на биопленку, например, возможности того, что чрезмерное количество солей железа или алюминия может ингибировать биологическую активность; и сочетание режима обратной промывки и остатков дезинфекции во избежание вторичного загрязнения.
В заключение, BAF (Body Fluidization) — это процесс, который сочетает в себе высокую эффективность и компактность и широко используется в современной очистке городских сточных вод, очистке промышленных сточных вод и использовании оборотной воды. Однако это не «панацея». Максимальная эффективность может быть достигнута только за счет-специфического и усовершенствованного управления эксплуатацией и контролем. Контроль нагрузки определяет, могут ли быть достигнуты цели лечения; регулировка соотношения воздуха-к-воды связана с потреблением энергии и эффективностью удаления азота; обратная промывка — это основа поддержания долгосрочной-стабильной работы; а SS (взвешенные твердые вещества) и управление возвратными водами являются «скрытыми условиями» для обеспечения нормальной работы системы. В будущем, с развитием интеллектуального управления водными ресурсами и технологий автоматического контроля, работа и контроль BAF станут более совершенными и интеллектуальными, а его роль в экологически чистых и низкоуглеродных системах очистки воды станет все более важной.
