A jelenlegi vízkezelési technológiai rendszerben a biológiai levegőztetett szűrők (BAF) a kommunális szennyvíz és egyes ipari szennyvizek korszerű tisztításának egyik fő választásává váltak a biológiai lebomlás és a fizikai szűrés integrálása miatt. A hagyományos eleveniszapos eljáráshoz képest a BAF-eljárás kompakt alapterülettel, magas kezelési hatékonysággal és stabil szennyvízminőséggel rendelkezik. Működési körülményeinek tudományos ellenőrzése azonban közvetlenül meghatározza a kezelés hatását és az üzemeltetési költséget. Ez a cikk a mérnöki alkalmazásokat és a kísérleti adatokat ötvözi, mélyrehatóan elemzi a BAF-folyamatok működésének és vezérlésének kulcsfontosságú pontjait, különösen a terhelés, a víz{3}}levegőarány, a visszamosás és a működésirányítás szempontjából kulcsfontosságú paramétereket, valamint adatokon alapuló-hivatkozásokat kínál, amelyek segítenek a vízkezelési szakembereknek jobban megérteni és alkalmazni ezt a folyamatot.
I. A BAF folyamat működésének fő paramétere – terhelés
A BAF tervezésében és üzemeltetésében a terhelés a legkritikusabb szabályozási tényező. Két általános terhelési index a hidraulikus terhelés és a térfogati terhelés. A térfogati terhelés gyakran BOD₅, NH₃-N vagy NO₃-N, és a különböző működési célok eltérő terhelést igényelnek.
A szénsavas BAF-ok a legnagyobb térfogati terhelést teszik lehetővé, és ellenállnak a nagyobb szervesanyag-koncentrációnak; a nitrifikáló BAF-ok viszonylag alacsonyabb terhelési sebességgel rendelkeznek, és az ammónia-nitrogén eltávolítása hosszabb retenciós időn és stabilabb oldott oxigénellátáson alapul; A denitrifikáló BAF-ek nagyobb hidraulikus terhelést igényelnek a nitrogéneltávolítási hatékonyság fenntartása érdekében. A folyamatoptimalizálást a mérnöki projektekben a tényleges szennyvízcélok alapján kell elvégezni. Például a nagy-terhelésű karbonizálási művelet ipari szennyvizeknél elsősorban szerves anyagok eltávolítására használható, míg a kommunális szennyvízből az ammónia-nitrogén eltávolítása csökkentett térfogati terhelést igényel. Ezenkívül a lefelé irányuló BAF-ok általában alacsonyabb terhelési arányt, míg a felfelé irányuló BAF-ok magasabb terhelést alkalmazhatnak.
II. Levegő-víz arány
A hagyományos eleveniszapos eljárásokhoz képest a BAF-ek jobb anyagátviteli feltételekkel és magasabb oxigénfelhasználással rendelkeznek, így viszonylag alacsonyabb levegő{0}}víz arányt tesz lehetővé. A vizsgálatok azt mutatják, hogy 1 kg BOD5 eltávolításához 0,42–0,8 kg O₂ oxigénellátásra van szükség. A BAF átlagos oxigénellátása hozzávetőlegesen 0,51 kg O2/kg BOI, jóval alacsonyabb, mint a hagyományos eleveniszapos eljárások 1,0-1,2 kg O2/kg BOI értéke.
A szénsavas BAF működéséhez a hagyományos levegő{0}}víz arány (3–7):1. Ha az ammónia-nitrogén eltávolítása az elsődleges cél, akkor az 1 kg NH₃-N eltávolításához szükséges levegőmennyiség körülbelül 70 m³. Ez azt jelenti, hogy a BAF hatékonyan csökkentheti a levegőztetési energiafogyasztást, miközben elegendő oldott oxigént biztosít, ami jelentős előny. A mérnöki munkában azonban kulcsfontosságú megjegyezni, hogy a túl alacsony levegő{10}}víz arány oxigénhiányhoz vezethet a szűrőágyban, és csökkenti a nitrifikációs hatékonyságot; a túl magas levegő{12}}víz arány növeli az energiafogyasztást, és hatással lehet a szűrőanyag és a biofilm stabilitására.
III. A visszamosás intenzitása és gyakorisága - A szűrőágy működésének biztosítása
Egy bizonyos üzemidő után a szűrőágy eltömődhet a lebegő szilárd anyagok beszorulása és a biofilm megvastagodása miatt. Ezért a visszamosás elengedhetetlen műveleti lépés. Jelenleg a leggyakrabban használt módszer a kombinált levegős{2}}vizes visszamosás.
IV. Egyéb problémák, amelyeket figyelembe kell venni a működés során
1. SS Control
Annak elkerülése érdekében, hogy a lebegő szilárd anyagok eltömítsék a szűrőágyat, a befolyó SS-t 60-100 mg/L alá kell szabályozni. A gyakori előkezelési intézkedések közé tartozik az ülepítés vagy a flotáció. Ellenkező esetben ez nemcsak megnövekedett nyomáseséshez vezet a szűrőágyban, hanem növeli a visszamosási terhet is.
2. A visszamosó szennyvíz sokkterhelése
A rövid ciklus és a nagy intenzitású visszamosás miatt, ha a visszatérő víz közvetlenül az elülső{0}}végső kezelőegységbe kerül, az könnyen lökésterhelést okozhat. A megoldások a következők: kiegyenlítő tartály (köztes puffertartály) felállítása a vízmennyiség és a vízminőség ingadozások pufferelésére; és ésszerűen ütemezze be a visszamosási időt, hogy elkerülje az átfedést a csúcs befolyó áramlással.
3. A foszfor eltávolításának és fertőtlenítésének szinergikus kérdései
A fejlett kezelésben vagy a visszanyert víz újrafelhasználásában a BAF-ot gyakran sorosan használják kémiai foszforeltávolító és fertőtlenítő egységekkel. Különös figyelmet kell fordítani a következőkre: kémiai ágensek hatása a biofilmre, például annak lehetősége, hogy a túlzott vas- vagy alumíniumsók gátolhatják a biológiai aktivitást; valamint a visszamosási rendszer és a fertőtlenítési maradékok összekapcsolása a másodlagos szennyezés elkerülése érdekében.
Összefoglalva, a BAF (Body Fluidization) egy olyan eljárás, amely egyesíti a nagy hatékonyságot és a tömörséget, és széles körben alkalmazzák a fejlett települési szennyvízkezelésben, az ipari szennyvízkezelésben és a visszanyert víz hasznosításában. Ez azonban nem "csodaszer". Maximális hatékonysága csak a webhely--specifikus és kifinomult működési és vezérlési menedzsmenttel érhető el. A terhelésszabályozás meghatározza, hogy a kezelési célok teljesíthetők-e; a levegő-/víz arány beállítása az energiafogyasztásra és a nitrogéneltávolítás hatékonyságára vonatkozik; a visszamosás a hosszú távú, -stabil működés megőrzésének alapja; valamint az SS (lebegőanyag) és a visszatérő vízgazdálkodás a rendszer egészséges működésének "rejtett feltételei". A jövőben az intelligens vízgazdálkodási és automatizált vezérlési technológiák fejlesztésével a BAF működése és vezérlése kifinomultabbá és intelligensebbé válik, és szerepe a zöld és alacsony szén-dioxid-kibocsátású vízkezelő rendszerekben egyre fontosabbá válik.
