I dagens vannbehandlingsteknologisystem har biologiske luftfiltre (BAF) blitt et av hovedvalgene for avansert behandling av kommunalt kloakk og noe industrielt avløpsvann på grunn av deres integrering av biologisk nedbrytning og fysisk filtrering. Sammenlignet med den tradisjonelle aktivert slamprosessen har BAF-prosessen et kompakt fotavtrykk, høy behandlingseffektivitet og stabil avløpskvalitet. Imidlertid bestemmer den vitenskapelige kontrollen av driftsforholdene direkte behandlingseffekten og driftskostnadene. Denne artikkelen, som kombinerer ingeniørapplikasjoner og eksperimentelle data, analyserer nøkkelpunktene for BAF-prosessdrift og -kontroll, spesielt nøkkelparametrene når det gjelder belastning, vann-luftforhold, tilbakespyling og driftsstyring, og gir datadrevne-referanser for å hjelpe fagfolk innen vannbehandling bedre å forstå og anvende denne prosessen.
I. Kjerneparameter for BAF-prosessoperasjon – Last
I BAF design og drift er last den mest kritiske kontrollfaktoren. To vanlige lastindekser inkluderer hydraulisk last og volumetrisk last. Volumetrisk belastning er ofte BOD₅, NH₃-N eller NO₃-N, og forskjellige driftsmål krever forskjellige belastninger.
Karboniserte BAF-er tillater den høyeste volumetriske belastningshastigheten og tåler høyere konsentrasjoner av organisk materiale; nitrifiserende BAF-er har relativt lavere belastningshastigheter, og fjerning av ammoniakknitrogen er avhengig av lengre retensjonstider og en mer stabil tilførsel av oppløst oksygen; denitrifiserende BAF-er krever høyere hydrauliske belastningshastigheter for å opprettholde effektiviteten av nitrogenfjerning. Prosessoptimalisering bør utføres basert på faktiske avløpsmål i ingeniørprosjekter. For eksempel kan høy-karboniseringsoperasjon brukes for industrielt avløpsvann primært for fjerning av organisk materiale, mens fjerning av ammoniakknitrogen fra kommunalt avløpsvann krever en redusert volumetrisk belastningshastighet. Videre bruker nedstrøms BAF-er generelt lavere lastehastigheter, mens oppstrøms-BAFer kan bruke høyere lastehastigheter.
II. Luft-til-forhold – en nøkkelfaktor som påvirker effektiviteten til fjerning av nitrogen
Sammenlignet med tradisjonelle aktivert slam-prosesser har BAF-er bedre masseoverføringsforhold og høyere oksygenutnyttelseshastigheter, og gir dermed et relativt lavere forhold mellom luft-til-vann. Studier viser at fjerning av 1 kg BOD₅ krever en oksygentilførsel på 0,42–0,8 kg O₂. Den gjennomsnittlige oksygentilførselen til BAF er omtrent 0,51 kg O₂/kg BOD, langt lavere enn 1,0–1,2 kg O₂/kg BOD for konvensjonelle aktivert slamprosesser.
For karbonisert BAF-drift er det konvensjonelle luft-til-forholdet (3–7):1. Hvis fjerning av ammoniakknitrogen er hovedmålet, er lufttilførselen som kreves for å fjerne 1 kg NH₃-N ca. 70 m³. Dette betyr at BAF effektivt kan redusere luftingsenergiforbruket samtidig som det sikrer tilstrekkelig med oppløst oksygen, noe som er en stor fordel. I ingeniørfag er det imidlertid viktig å merke seg at et for lavt forhold mellom luft-til-vann kan føre til oksygenmangel i filtersengen og en reduksjon i nitrifikasjonseffektiviteten; et for høyt luft-til-forhold vil øke energiforbruket og kan påvirke stabiliteten til filtermediet og biofilmen.
III. Intensitet og frekvens for tilbakespyling - Sikrer filtersengaktivitet
Etter en driftsperiode kan filtersjiktet bli tilstoppet på grunn av oppfanging av suspenderte stoffer og fortykning av biofilm. Derfor er tilbakespyling et viktig operasjonelt trinn. For tiden er den vanligste metoden kombinert luft-vanntilbakeskylling.
IV. Andre problemer å vurdere under drift
1. SS-kontroll
For å forhindre at suspenderte faste stoffer tetter til filtersjiktet, bør innstrømmende SS kontrolleres under 60–100 mg/L. Vanlige forbehandlingstiltak inkluderer sedimentasjon eller flotasjon. Ellers vil det ikke bare føre til økt trykkfall i filtersengen, men også øke tilbakespylingsbelastningen.
2. Sjokkbelastning av returspyling
På grunn av den korte syklusen og den høye intensiteten til tilbakespyling, kan det lett forårsake sjokkbelastning hvis returvannet kommer direkte inn i behandlingsenheten på forsiden-. Løsninger inkluderer: å sette opp en utjevningstank (mellombuffertank) for å buffere vannvolum og vannkvalitetssvingninger; og rimelig tidsplan for tilbakespyling for å unngå overlapping med topp innflytende strømning.
3. Synergistiske problemer med fjerning av fosfor og desinfeksjon
Ved avansert behandling eller gjenbruk av gjenvunnet vann brukes BAF ofte i serie med kjemiske fosforfjernings- og desinfeksjonsenheter. Spesiell oppmerksomhet må rettes mot: virkningen av kjemiske midler på biofilmen, for eksempel muligheten for at overdreven jern- eller aluminiumsalter kan hemme biologisk aktivitet; og kobling av tilbakespylingsregimet og desinfeksjonsrester for å unngå sekundær forurensning.
Avslutningsvis er BAF (Body Fluidization) en prosess som kombinerer høy effektivitet og kompakthet, og har blitt mye brukt i avansert kommunalt avløpsvannbehandling, industriell avløpsvannbehandling og gjenvunnet vannutnyttelse. Det er imidlertid ikke et "universalmiddel". Maksimal effektivitet kan bare oppnås gjennom nettstedsspesifikk og raffinert drift og kontroll. Belastningskontroll avgjør om behandlingsmålene kan nås; justering av luft-til-vann forholdet er relatert til energiforbruk og nitrogenfjerningseffektivitet; tilbakespyling er kjernen i å opprettholde langsiktig-stabil drift; og SS (suspended solids) og returvannhåndtering er de "skjulte betingelsene" for å sikre sunn drift av systemet. I fremtiden, med utviklingen av smart vannstyring og automatiserte kontrollteknologier, vil driften og kontrollen av BAF bli mer raffinert og intelligent, og dens rolle i grønne og-lavkarbonvannbehandlingssystemer vil bli stadig viktigere.
