曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF):在RAS中,生物滤池作为整个系统的核心处理单元,一般分为固定床(固定式毛刷填料)和流动床(多孔悬浮填料)两级处理。其原理主要是通过填料吸附截留作用、微生物代谢作用以及反应池内沿水流方向食物链分级捕食作用去除系统内污染物的过程。生物滤池将养殖废水中对养殖生物有害的污染物(TAN、NO2--N、有机物等)绝大部分转化为无毒害作用的硝酸盐(或未达到养殖生物毒害浓度)以及其它无机物。由于RAS系统的成败直接取决于生物滤池的运行效果,因此确定最佳的生物滤池运行条件将尤为重要,这也是今后研究RAS系统的主要方向。
滴流式过滤器:多为柱形,水自上部喷淋流经滤料,由底部排出,滤料之间不被水充满,而是被水喷淋。滤料表面形成水膜层,滤料(生物滤球、弹性填料等)处于气水交替附着状态,可以得到很好的充气,水中气态废物(N2、CO2、CO)在滴滤中溢出脱气。氧气可直接来自空气,有时可配置风机,以增大气流供氧。滴滤器不能反冲,不允许形成过量生物膜。在滤器之前安置微滤机或砂滤器可以显著的减少有机物的数量。滴流式过滤器取材简单,固体基物的堆积可深可浅。滴滤可以通过水的级联保持自净,不易阻塞。结构有罐式外、多个塑料箱(底部有漏孔)层叠而成的滴滤池形式,经济、合理、实用。滴滤器其比表面积可达250 m2/ m3。
拆分回路:氨硝化为亚硝酸盐并随后为硝酸盐的过程, 增大通过生物过滤器的流量会对硝化速率和系统性能的稳定性产生不利影响。为了降低了投资和运营成本,使用拆分回路这种设计使这过程被分隔开来。通过独立地系统调整使鱼的要求始终得到满足。确保系统中所有的组件得以完全利用,由于根据广泛经验和周密的计算, 通常只将30%的水量导入到生物过滤器里,可确保正确的滞留及细菌接触时间, 从而保证高效的硝化作用和更有效的控制病原体。采用拆分回路设计,可使生物过滤器的尺寸不常规需要增缩小三倍, 以获得同样的效果。
拆分回路设计的优点:
即使在总的氨水平较低时硝化速率也比较高、水质稳定;
饲料利用率比较高;
病原体控制得以改进、死亡率降低;
生产过程更快且具有更高的可预测性、运营成本下降、投资减少。
生物滤器的作用:
生物滤器通过反应器内微生物群体的生物氧化作用和生物絮凝作用、填料的吸附截留过滤作用以及微生物生态系统的食物链分级捕食作用等,高效去除污水中的氨氮、有机物和SS等。
生物滤器中微生物固定生长,微生物在反应器内获得较长的停留时间,亚硝化细菌和硝化细菌有足够的时间进行积累,达到对氨氮良好的去除效果。它是所有(海水、淡水)封闭循环水处理系统成功运行的关键,同时生物滤器也是封闭循环水处理系统投资和能耗最大的水处理单元。
生物滤器原理与其它类型污水处理方式相同,区别在于养鱼场的水其污物浓度比其它类型污水低得多。不需要较高的有机物负荷的污水处理方法。
生物滤池的设计要点:
生物滤池是依照其去除有机物和把氨硝化成硝酸盐的能力需要而设计。
生物滤池是由填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触,使污水得到净化。
生物滤池内有单位体积表面积尽可能大的过滤元件(分解一定数量的废物,需一定数量的填料面积)。
水可自由流动,生物膜不能堵塞滤器,保证有充足的氧气供给和输送。
生物滤池应满足如下要求:
1)生物滤池的处理效果在任何季节都能满足各地最严格的环保要求。
2)不产生二次污染。
3)填料中的微生物能够依靠水中有机质生长,无须另外投加营养剂。停工后再使用启动速度快。
4)生物滤池缓冲容量大,能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作,耐冲击负荷的能力强。
5)运行采用全自动控制,非常稳定,无须人工操作。易损部件少,维护管理非常简单,基本可以实现无人管理,工人只需巡视是否有机器发生故障。
6)生物滤池的池体采用组装式,便于运输和安装;在增加处理容量时只需添加组件,易于实施;也便于气源分散条件下的分别处理。
7)生物滤池能耗低。
生物转盘:生物转盘水产养殖污水处理系统生物转盘上生物膜的形成、生长以及其降解有机污染物的机理,与生物滤池基本相同。
生物转盘与生物滤池的主要区别是:
生物转盘以一系列转动的圆盘代替固定的滤料,转盘由几十片圆盘片组成,两片间有一定间距,通过机械传动,使盘面慢速旋转。圆盘结构装置部分浸没于污水中,部分在空气中,并不断地旋转,使盘片交替进出水面。保持了良好的通气效果及与养殖污水的接触的功能,盘片表面逐步繁殖微生物,形成了“生物膜”,“生物膜”是由各种微生物、原生动物等构成的微生物群落。微生物以水中污染物质为营养,再转入空气中呼吸大量氧气而不断滋长生物膜。生物膜”有两层结构,外层主要由丝状菌等好氧微生物组成,内层由包括脱硫弧菌在内的厌氧微生物构成,具有去除氨氮、BOD及无机物等有害物质的功能。
利用生物转盘除去氨氮降解有机污染物,其作用原理是利用生物转盘上附生的藻类和硝化细菌吸收和转化水中的氨氮,除去氨氮的效率可达80%以上。特点有:微生物浓度高,约55g/L;比表面积大,约3300 m2/m3;具有硝化和反硝化的功能;有机物容积负荷大,COD为10~40kg/(cm3·d);兼具活性污泥法均匀接触条件所形成的高效率和生物膜法耐负荷冲击的优点。运行稳定,占地很少,状态均匀,混合强烈,接触充分,适用范围广,污泥产生量少,且易于沉淀。,氧则是在盘片转出水面与空气接触时,从空气中吸取,不需人工曝气和污泥回流装置,动力消耗低,不产生污泥膨胀和二次污染问题,便于维护和管理,运行费用低、安全可靠、无噪音。
转盘式是由固定在水平转轴上一列平行排列的塑料圆盘和一个与其相配的半圆形水槽组成。转盘一半暴露在空气中,一半浸入水中,工作几天后,盘片的表面生长出一层由细菌等组成的白色透明的生物膜(厚约0.8~1.3毫米)。电机带动转盘缓慢旋转(2~3次/分),使生物膜与大气和水交替接触。当盘片夹带水体离开液面,水体沿着生物膜表面下流时,空气的氧气通过吸收、混合、渗透等作用,不断溶解在水膜中。微生物从水膜中吸收溶解氧,将复杂有机物氧化分解成无机物,并使微生物自身得以繁殖。又因为转盘有着巨大的表面积,反复旋转使整个水体得到了搅拌及充气增氧,水体中有机物浓度下降,溶解氧增高,水得到净化.
生物转盘的设置:根据养殖废水的水质、水量、净化要求及现场条件等因素确定,生物转盘采用单轴单级、单轴多级或多轴多级。根据废水净化要求达到的程度来确定级数的多少,转盘的多级设置可以避免水流短路、改进停留时间的分配。增加级数,可相应提高处理效果。但是,随着级数的递增,处理效果的增加率减慢。因为生物酶氧化有机物的速度正比于有机物的浓度,在多级转盘中,转盘的第一级进水口处有机物浓度最高,氧化速度也最快,随着级数的增加,有机物浓度逐渐降低,代谢产物逐渐增多,氧化速度也逐渐减慢,因此,转盘的分级不宜过多,且养殖废水有机物浓度较低,转盘的级数不超过两级。
活性砂过滤器:活性砂过滤器它能替代传统的固定床过滤系统,应用于工厂化循环水处理系统,过滤与洗砂同时进行,能够24小时连续自动运行,无需停机反冲洗,提砂和洗砂结构代替了传统大功率反冲洗系统,实现了连续过滤,滤层连续自动清洗更新。用于养鱼业滤后悬浮物(mg/L)≤5~10mg /L能耗极低。系统无需维护和看管,管理简便。
运行原理:整个砂滤器包括水路、砂路、气路、洗砂器和控制系统五个部分组成:
一、水路:需要净化的水由入口1进入砂滤器,水通过进水管2和分配器3从系统底部向上流动穿过砂滤层4.在上流过程中,水体通过砂滤层时得到净化,并经砂滤系统顶部的溢流堰5流出系统。
二、砂路:过滤介质砂粒在水流上升的同事,在重力作用下不停地向下流动。肮脏的砂粒6在底部通过中心上升管8,在气提作用下上升到顶部再生并得以清洗,随后释放的干净砂粒7又回到砂滤层的顶部。
三、气路:砂粒的循环依靠压缩空气的气提作用,驱使脏砂和水沿着中心上升管8上流。强烈的冲洗作用使砂粒和赃物完全分离。在上升管的顶部空气被释放,同时脏水通过排污管9排出砂滤器;砂粒在洗砂器10中沉降。
四、洗砂器:水力设计良好的洗砂器10是环绕中心上升管8的套管。砂粒在重力作用下沿着洗砂器的曲径落下,并在洗砂器中被一小股反向流动的干净滤液冲洗。冲洗后的脏水在溢流堰5和排污管9液位差的作用下被排出砂滤系统。
五、监控和控制系统:在线监控砂粒循环的均匀性, 调节系统,在不同进水水质和进水条件下,优化整个砂滤器的运行参数,达到稳定工艺运行的目标。