Στο τρέχον σύστημα τεχνολογίας επεξεργασίας νερού, τα βιολογικά αεριζόμενα φίλτρα (BAF) έχουν γίνει μια από τις κύριες επιλογές για την προηγμένη επεξεργασία αστικών λυμάτων και ορισμένων βιομηχανικών λυμάτων λόγω της ενσωμάτωσής τους στη βιοαποδόμηση και τη φυσική διήθηση. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή διαδικασία ενεργού λάσπης, η διαδικασία BAF έχει συμπαγές αποτύπωμα, υψηλή απόδοση επεξεργασίας και σταθερή ποιότητα εκροής. Ωστόσο, ο επιστημονικός έλεγχος των συνθηκών λειτουργίας του καθορίζει άμεσα το αποτέλεσμα θεραπείας και το λειτουργικό κόστος. Αυτό το άρθρο, συνδυάζοντας εφαρμογές μηχανικής και πειραματικά δεδομένα, αναλύει σε βάθος τα βασικά σημεία της λειτουργίας και του ελέγχου της διεργασίας BAF, ειδικά τις βασικές παραμέτρους όσον αφορά το φορτίο, την αναλογία νερού-αέρα, την αντίστροφη πλύση και τη διαχείριση λειτουργίας, και παρέχει αναφορές βάσει δεδομένων{4} για να βοηθήσει τους επαγγελματίες επεξεργασίας νερού να κατανοήσουν και να εφαρμόσουν καλύτερα αυτήν τη διαδικασία.
I. Βασική παράμετρος Λειτουργίας Διεργασίας BAF – Φορτίο
Στο σχεδιασμό και τη λειτουργία BAF, το φορτίο είναι ο πιο κρίσιμος παράγοντας ελέγχου. Δύο συνήθεις δείκτες φορτίου περιλαμβάνουν το υδραυλικό φορτίο και το ογκομετρικό φορτίο. Το ογκομετρικό φορτίο είναι συχνά BOD₅, NH3-N ή NO₃-N και διαφορετικοί στόχοι λειτουργίας απαιτούν διαφορετικά φορτία.
Τα ανθρακούχα BAF επιτρέπουν τον υψηλότερο ρυθμό ογκομετρικής φόρτισης και μπορούν να αντέξουν υψηλότερες συγκεντρώσεις οργανικής ύλης. Τα νιτροποιητικά BAF έχουν σχετικά χαμηλότερους ρυθμούς φόρτωσης και η απομάκρυνση του αζώτου της αμμωνίας βασίζεται σε μεγαλύτερους χρόνους συγκράτησης και σε πιο σταθερή παροχή διαλυμένου οξυγόνου. Τα απονιτροποιητικά BAF απαιτούν υψηλότερους ρυθμούς υδραυλικής φόρτισης για να διατηρηθεί η απόδοση απομάκρυνσης αζώτου. Η βελτιστοποίηση της διαδικασίας θα πρέπει να πραγματοποιείται με βάση τους πραγματικούς στόχους εκροής σε έργα μηχανικής. Για παράδειγμα, η λειτουργία ανθράκωσης υψηλού φορτίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για βιομηχανικά λύματα κυρίως για την αφαίρεση οργανικής ύλης, ενώ η αφαίρεση αζώτου αμμωνίας από τα αστικά λύματα απαιτεί μειωμένο ρυθμό ογκομετρικής φόρτισης. Επιπλέον, τα BAF καθοδικής ροής χρησιμοποιούν γενικά χαμηλότερους ρυθμούς φόρτωσης, ενώ τα BAF ανόδου μπορούν να χρησιμοποιήσουν υψηλότερους ρυθμούς φόρτωσης.
II. Αναλογία αέρα- προς-νερό – Ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει την αποτελεσματικότητα αφαίρεσης αζώτου
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διεργασίες ενεργοποιημένης λάσπης, τα BAF έχουν καλύτερες συνθήκες μεταφοράς μάζας και υψηλότερους ρυθμούς χρήσης οξυγόνου, επιτρέποντας έτσι μια σχετικά χαμηλότερη αναλογία-αέρα προς-νερό. Μελέτες δείχνουν ότι η αφαίρεση 1 kg BOD5 απαιτεί παροχή οξυγόνου 0,42–0,8 kg O2. Η μέση παροχή οξυγόνου του BAF είναι περίπου 0,51 kg O2/kg BOD, πολύ χαμηλότερη από τα 1,0–1,2 kg O2/kg BOD των συμβατικών διεργασιών ενεργοποιημένης ιλύος.
Για λειτουργία ανθρακούχου BAF, η συμβατική αναλογία αέρα-προς-νερού είναι (3–7):1. Εάν η αφαίρεση αζώτου αμμωνίας είναι ο πρωταρχικός στόχος, η παροχή αέρα που απαιτείται για την αφαίρεση 1 kg NH3-N είναι περίπου 70 m³. Αυτό σημαίνει ότι το BAF μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την κατανάλωση ενέργειας αερισμού, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα επαρκές διαλυμένο οξυγόνο, το οποίο αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα. Ωστόσο, στη μηχανική, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μια υπερβολικά χαμηλή αναλογία αέρα{10}}προς-νερό μπορεί να οδηγήσει σε ανεπάρκεια οξυγόνου στην κλίνη του φίλτρου και σε μείωση της απόδοσης νιτροποίησης. μια υπερβολικά υψηλή αναλογία αέρα-προς-νερού θα αυξήσει την κατανάλωση ενέργειας και μπορεί να επηρεάσει τη σταθερότητα του μέσου φίλτρου και του βιοφίλμ.
III. Ένταση και συχνότητα αντίστροφης πλύσης - Διασφάλιση δραστηριότητας κλίνης φίλτρου
Μετά από μια περίοδο λειτουργίας, η κλίνη φίλτρου μπορεί να φράξει λόγω της παγίδευσης αιωρούμενων στερεών και της πάχυνσης του βιοφίλμ. Ως εκ τούτου, η αντίστροφη πλύση είναι ένα ουσιαστικό λειτουργικό βήμα. Επί του παρόντος, η μέθοδος που χρησιμοποιείται συνήθως είναι η συνδυασμένη πλύση με αέρα-με νερό.
IV. Άλλα ζητήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τη λειτουργία
1. Έλεγχος SS
Για να αποφευχθεί η απόφραξη της κλίνης φίλτρου από αιωρούμενα στερεά, το εισερχόμενο SS θα πρέπει να ελέγχεται κάτω από 60–100 mg/L. Τα κοινά μέτρα προεπεξεργασίας περιλαμβάνουν καθίζηση ή επίπλευση. Διαφορετικά, όχι μόνο θα οδηγήσει σε αυξημένη πτώση πίεσης στην κλίνη του φίλτρου, αλλά θα αυξήσει και το βάρος της αντίστροφης πλύσης.
2. Φορτίο κρούσης της επιστροφής λυμάτων αντίστροφης έκπλυσης
Λόγω του σύντομου κύκλου και της υψηλής έντασης της οπισθόπλυσης, εάν το νερό επιστροφής εισέλθει απευθείας στην μπροστινή-μονάδα επεξεργασίας, μπορεί εύκολα να προκαλέσει φορτίο κρούσης. Οι λύσεις περιλαμβάνουν: εγκατάσταση μιας δεξαμενής εξισορρόπησης (ενδιάμεση δεξαμενή προσωρινής αποθήκευσης) για να ρυθμίσει τον όγκο νερού και τις διακυμάνσεις της ποιότητας του νερού. και εύλογος προγραμματισμός του χρόνου αντίστροφης πλύσης για να αποφευχθεί η επικάλυψη με τη μέγιστη ροή εισροής.
3. Συνεργιστικά Θέματα Αφαίρεσης και Απολύμανσης Φωσφόρου
Σε προηγμένη επεξεργασία ή επαναχρησιμοποίηση νερού, το BAF χρησιμοποιείται συχνά σε σειρά με μονάδες αφαίρεσης και απολύμανσης χημικού φωσφόρου. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στα εξής: την επίδραση χημικών παραγόντων στο βιοφίλμ, όπως η πιθανότητα υπερβολικής ποσότητας αλάτων σιδήρου ή αλουμινίου να αναστείλει τη βιολογική δραστηριότητα. και η σύζευξη του καθεστώτος αντίστροφης πλύσης και των υπολειμμάτων απολύμανσης για την αποφυγή δευτερογενούς ρύπανσης.
Συμπερασματικά, το BAF (Body Fluidization) είναι μια διαδικασία που συνδυάζει υψηλή απόδοση και συμπαγή και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην προηγμένη επεξεργασία αστικών λυμάτων, την επεξεργασία βιομηχανικών λυμάτων και τη χρήση ανακυκλωμένου νερού. Ωστόσο, δεν είναι «πανάκεια». Η μέγιστη αποτελεσματικότητά του μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω-συγκεκριμένης και εκλεπτυσμένης διαχείρισης του ιστότοπου στη λειτουργία και τον έλεγχο. Ο έλεγχος φορτίου καθορίζει εάν οι στόχοι θεραπείας μπορούν να επιτευχθούν. Η προσαρμογή της αναλογίας αέρα--του νερού σχετίζεται με την κατανάλωση ενέργειας και την αποτελεσματικότητα απομάκρυνσης αζώτου. Το backwashing είναι ο πυρήνας της διατήρησης της μακροπρόθεσμης σταθερής λειτουργίας. και SS (αιωρούμενα στερεά) και η διαχείριση του επιστρεφόμενου νερού είναι οι «κρυφές προϋποθέσεις» για τη διασφάλιση της υγιούς λειτουργίας του συστήματος. Στο μέλλον, με την ανάπτυξη τεχνολογιών έξυπνης διαχείρισης νερού και αυτοματοποιημένου ελέγχου, η λειτουργία και ο έλεγχος του BAF θα γίνει πιο εκλεπτυσμένος και έξυπνος και ο ρόλος του στα πράσινα και χαμηλά{8} συστήματα επεξεργασίας νερού θα γίνεται όλο και πιο σημαντικός.