BIOSMEDI工藝BIOSMEDI工藝的應用

BIOSMEDI工藝最早應用于上海徐涇自來水廠。現(xiàn)以徐涇自來水廠為例討論BIOSMEDI工藝的應用：

BIOSMEDI工藝原水水量及水質(zhì)

上海徐涇自來水廠生物預處理工程規(guī)模為7萬m3/d。

上海徐涇自來水廠原水采用淀浦河水，水中色度較高，氨氮、亞硝酸鹽、耗氧量及鐵、錳的含量偏高，進水中氨氮平均值一般約4～5 mg/L，最高達7 mg/L左右，原水中的錳含量約0.1～ 0.3 mg/L，最高在0.4 mg/L以上，因此決定增加生物預處理工藝以改善原水水質(zhì)。

BIOSMEDI工藝工藝的選擇

上海徐涇自來水廠常規(guī)處理工藝已經(jīng)建成，根據(jù)水廠預處理場地小，一級泵房富裕揚程小，進水氨氮含量高等特點，要求預處理阻力小，占地面積小，同時處理效率高。

生物預處理工藝中填料是影響生物濾池運行的關鍵，填料的種類決定了處理構(gòu)筑物的形式、工程投資及運行管理方式。目前常用的填料有彈性填料、陶粒及輕質(zhì)濾料等。為了指導工程設計和運行，曾對三種不同填料利用某水廠原水對氨氮的預處理效果進行中試，不同生物預處理形式對氨氮去除的部分數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下所示：

表1 不同生物預處理形式對氨氮去除的數(shù)據(jù)統(tǒng)計

時間（數(shù)據(jù)數(shù)量） 0319～0428* (28組) 0508～0524** (12組) 0525～0703** (21組)

原水氨氮(平均)(mg/L) 0.3～1(0.72) 0.5～1.2(0.8) 0.8～2.5（1.37）

彈性填料

停留時間 （h ） 1 1 1

氨氮(平均mg/L) 0.1～0.5(0.25) 0.1～0.42 (0.26) 0.2～1 (0.47)

去除率(%) 65 67 65

陶粒濾池

濾速(m/h) 4～8 7 5.5

氨氮(mg/L} 0.08 0.16 0.31

去除率(%) 88 80 77

BIOSMEDI濾池

濾速(m/h) 7～14 10.5 10.5

氨氮(mg/L} 0.08 0.13 0.27

去除率(%) 88 84 80

注：*"para" label-module="para">

試驗結(jié)果表明：BIOSMEDI工藝采用顆粒濾料，處理效果相對較好，而且采用氣水同向流，具有運行時阻力小，反沖洗設備簡單，工程造價低及占地面積小等優(yōu)點，因此工程中推薦采用 BIOSMEDI生物濾池預處理工藝，工藝流程圖《BIOSMEDI工藝預處理流程》所示：

BIOSMEDI工藝生物濾池設計參數(shù)

輕質(zhì)濾料生物濾池共12座，成雙排布置，中間設走道及控制室，總平面尺寸為47.65 m×23 .3 m。濾池進水設有XGC-1300機械細格柵2臺，以去除較大垃圾。整個濾池設有進水總槽，進水分配溢流堰和出水總槽。濾池通過堰跌落均勻配水，每格濾池有效面積為6.5 m×6 m ，濾池總深度為5.5 m，考慮進水氨氮較高，采用濾速為6.5 m/h，有效水力停留時間為45 min。每座濾池分為2格，兩格中間上部設有出水槽，下部設有濾池反沖洗氣囊。每格濾池設有DN300進水管、DN350排泥管、DN300放氣管、DN100曝氣管及放空管等。濾料放氣采用DN300氣動快開閥門，便于快速開啟。每格濾池上部采用閥門連通，便于反沖洗時濾池上部出水相互補充。濾料采用輕質(zhì)顆料濾料，粒徑為5～6 mm, 濾層厚度為2 m。

濾池曝氣采用羅茨風機4臺（3用1備），每臺風機流量20 m3/min ，功率30 kW，氣水比可根據(jù)需要控制為(0.4～1.2)∶1。考慮到濾料對氣體的剪切及阻擋作用，使氧的利用率大大提高，生物濾池曝氣采用穿孔管進行曝氣，穿孔管孔徑為3 mm。反沖洗風機2臺（1用1備），每臺風機流量3 m3/min，功率7.5 kW。

濾池下部沉淀的懸浮物質(zhì)及濾池反沖洗的生物膜通過穿孔排泥管排至廠區(qū)污泥池。

BIOSMEDI工藝運行情況

工程于2003年2月竣工，進行設備調(diào)試。

3月13日開始微生物培養(yǎng)，此時水廠原水水溫為8～14 ℃，平均運行水量為5萬～6萬m3/d。

到4月初，生物預處理對氨氮的去除效果明顯上升。

4月10日，生物濾池對氨氮的去除已達到設計的去除效果，進水氨氮在3～4 mg /L的情況下，出水氨氮在1 mg/L以下，微生物培養(yǎng)結(jié)束。

工程運行結(jié)果表明：經(jīng)生物預處理后，在進水氨氮4～5 mg/L的情況下，水中的氨氮去除率達80%左右。在開啟1臺風機的情況下，出水溶解氧能基本在5 mg/L以上，水廠沉淀池加藥量降低約20%。同時生物預處理前，水廠出水色度約10～12度，經(jīng)生物預處理后，出水色度約5 ～9度，水廠出水的色度明顯降低，水中的嗅味得到明顯改善，總體感官性狀指標大為改善，工程達到預期效果。

濾池反沖洗頻率為4～8 d/次，濾層阻力保持在0.5 m以下。經(jīng)反沖洗耗水量測定，每次每池反沖洗水量在150～180 m3左右，反沖洗耗水量控制在1%以下。

BIOSMEDI工藝工程效益分析

工程投資

生物預處理工程直接投資約為690萬元（包括地基處理費用50萬元），整個生物預處理工程若不考慮樁基部分則單位直接工程造價約92元/m3 。

處理成本

生物預處理工程的動力費用由兩部分組成。一部分是因在常規(guī)處理工藝前增加生物預處理工藝，需要一級泵房增加提升1.5 m，另一部分是鼓風曝氣的動力費用，生化池常規(guī)運行的氣水比只需(0.5～0.7)∶1 即可。以上兩部分動力費用的單位成本約 0.87分/m3(電費以 0.61元/(kW·h)計 ）。

BIOSMEDI工藝運行流程

生物濾池為周期運行，從開始過濾到反沖洗結(jié)束為一個周期。正常運行時，原水通過進水分配槽進入濾池下部，在布水系統(tǒng)及濾料阻力的作用下使濾池進水均勻?？諝獠細夤馨惭b在濾層下部，采用穿孔布氣管進行布氣。由于濾料表面附著大量的微生物，利用進水中的溶解氧降解一部分有機物及氨氮，出水由上部集水槽收集。

BIOSMEDI工藝反洗流程

隨著過濾的進行，填料上的生物膜增厚，此時需要對濾層進行反沖洗。

濾池采用脈沖反沖洗，沖洗過程如下：當某格濾池需要反沖洗時，首先關閉進水閥及曝氣管，再打開反沖洗氣囊進氣管，當氣囊中空氣達到一定容積后，打開快速放氣閥；這時濾池中的水迅速補充至氣囊中，導致濾料突然向下膨脹，在水流剪切力作用下，附著在濾料上的懸浮物質(zhì)脫落；同時通過水的輸送作用，把濾池下部沉淀污泥送到氣囊中；最后打開排泥閥，利用其他正在運行的生物濾池出水對濾層進行水漂洗，同時排出下部污泥，達到有效清潔濾料的目的。

①根據(jù)原水水質(zhì)情況設計輕質(zhì)濾料濾床及與濾料相適應的濾板；②為反沖洗設置的獨特的脈沖反沖洗系統(tǒng)；

③配水及均勻出水收集系統(tǒng)；

④曝氣管道系統(tǒng)。根據(jù)工程的需要還可增設回流系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)。

BIOSMEDI生物預處理與常規(guī)生物預處理不同，經(jīng)過較長時間的試驗及工程實踐，下面就上海徐涇自來水廠工程設計過程中的主要方面對BIOSMEDI工藝進行討論 。

BIOSMEDI工藝濾池濾料

濾料采用特定的輕質(zhì)顆粒人工合成濾料。濾料比表面積大，價格便宜，化學穩(wěn)定性好，并可根據(jù)不同的水質(zhì)要求選擇合適的粒徑。濾料粒徑是設計過程中考慮的重要因素，直接影響到濾池的運行和處理效果。粒徑偏小，濾料容易從上部穿孔濾板跑失，運行過程中濾層阻力損失增加較快，反沖洗頻率增加。反之，則濾料比表面積減少，可能對去除效果存在一定的影響。因此需要根據(jù)原水水質(zhì)，穿孔濾板縫隙大小及工程運行綜合考慮，在上海徐涇自來水廠工程中，濾料粒徑采用5～6 mm,在工程運行過程中，沒有出現(xiàn)濾料流失現(xiàn)象。

該工藝采用顆粒濾料濾池，單位體積內(nèi)附著的生物量大，增大了生物濾池的容積負荷，使生物濾池去除效率大大提高；另外，在運行過程中，強烈的水、氣流作用及周期性的反沖洗，使生物膜內(nèi)的生物大多停留在細菌、菌膠團、原生生物階段。一些附著型生物及水生生物難以在濾料內(nèi)生長，而且由于生物膜厚度較薄，具有較高的活性，有利于對水中污染物的去除。

BIOSMEDI工藝穿孔濾板

濾池上部出水濾板是影響B(tài)IOSMEDI濾池能否正常運行的重要因素。根據(jù)工藝的特點，濾板必須滿足以下基本要求：

①濾板需要承受濾料的浮力及反沖洗時產(chǎn)生的阻力；

②由于濾料粒徑較小，濾板需要密封，確保正常運行時濾料不逸出；

③濾板必須有較大的開孔率，以滿足出水要求；

④濾板長期浸泡在水中，要具有較好的防腐能力。

另外，濾板還需考慮便于濾料安裝、拆卸，價格便宜等因素。本工程根據(jù)要求設計高強度玻璃鋼多孔濾板，濾板總開孔率控制在10%以上，運行過程中無濾料跑出，工程達到預定要求。

BIOSMEDI工藝布氣方式

傳統(tǒng)的微孔曝氣器易堵塞，易損壞?？紤]到濾料對氣泡的剪切和阻擋作用，有利于氧氣的傳質(zhì)，因此設計采用較簡單的穿孔布氣管。曝氣風機為3臺，氣水比為(0.4～1.2)∶1，設計氧利用率取15%。 實際運行過程中，在進水氨氮較高的情況下，僅開1臺風機，實際運行時氣水比為(0.5～0.7)∶1，出水溶解氧基本在5 mg/L以上，說明實際氧利用率遠高于設計氧利用率。因此該工藝布氣可采用穿孔管，不僅可節(jié)省工程投資，而且曝氣設備維修和管理方便。

BIOSMEDI工藝濾層阻力

該生物濾池采用氣水同向流，在保證去除效果的條件下，可以允許較高的濾速。一方面可提高濾池內(nèi)傳質(zhì)效果，提高處理效率，降低工程投資及占地面積。另一方面避免了氣水逆向流時水流速度和氣流速度的相對抵消而造成的能量浪費。 BIOSMEDI工藝濾料粒徑較均勻，濾層的孔隙率較大，濾池運行時的水頭損失較小，因此本工程濾池進水槽水位與濾池出水水位總體設計高差為0.8 m(包括進水堰跌落和進水管道損失)。由于濾層阻力小，從而能較好地與后續(xù)反應沉淀池銜接。

BIOSMEDI工藝濾池脈沖反沖洗方式

采用脈沖反沖洗方法是本工藝的主要特點之一。由于濾料介質(zhì)輕，傳統(tǒng)的水反沖、氣水反沖均難以奏效。該濾池采用獨特的反沖洗形式，在濾池下部及側(cè)邊設置反沖洗氣囊，利用濾池下部的氣囊池壁組成泥斗，結(jié)合反沖洗氣囊及排泥的雙重功能。 反沖洗時在濾池氣囊中充氣，達到設定液面后，快速打開放氣閥，利用氣釋放速度較快的特點，形成水流向下反沖 洗，經(jīng)測定水反沖洗強度可達80～100 L/(s·m2)，在水流的剪切作用下，達到對濾料沖洗的目的。因此，這種反沖洗不需要設置專門的反沖洗水泵及反沖洗貯水池，減少了反沖洗設備，節(jié)約工程造價。

新型BIOSMEDI生物預處理工藝以輕質(zhì)顆粒濾料為介質(zhì)及與濾料相適應的脈沖反沖洗方式，采用氣水同向流，穿孔管布氣，對水中有機物、氨氮、錳及色度等有較好的去除效果，能有效降低水中嗅味，同時減少后續(xù)處理的混凝劑投加量及氯消耗量，有效改善出水水質(zhì)，具有工程投資較低，占地面積小，運行管理方便，反沖洗耗水和耗氣量小，濾層阻力損失小及與后續(xù)處理銜接方便等優(yōu)點。2100433B

采煤工藝爆破采煤工藝

爆破采煤工藝，簡稱“炮采”，用爆破方法破煤的采煤工藝。 炮采工藝系統(tǒng)的特點是采用打眼放炮方法進行破煤（爆破破煤）。此時，裝煤變成了一項單獨的工藝，可用機械裝置或人工方法完成。在這種工藝系統(tǒng)中體力勞動工作量和強度都大大地增加了，產(chǎn)量和效率也相應地降低了，一般平均月產(chǎn)在9000t左右。但是，它所采用的設備簡單，對復雜地質(zhì)條件適應性強。因此，在我國仍大量采用，其產(chǎn)量占總產(chǎn)量的45%左右。

炮采工作面支架布置形式與普采工作面支架布置形式基本相同，爆破破煤的生產(chǎn)過程包括打眼、裝藥、填炮泥、聯(lián)炮線和起爆等工序。通常，在爆破中要求：保證進度，煤塊破碎均勻，保持工作面煤壁平直，不留頂?shù)酌?，不破壞頂板，不崩倒棚子和崩翻輸送機等。

采煤工藝普通機械化采煤工藝

普通機械化采煤工藝，簡稱“普采”，用機械方法破煤和裝煤，輸送機運煤和單體支柱支護的采煤工藝。 其特點是用采煤機械同時完成落煤和裝煤工序，而運煤、頂板支護和采空區(qū)處理與炮采工藝基本相同。普通機械化采煤工藝系統(tǒng)是指在回采工作面中，利用滾筒式采煤機或刨煤機與單體支柱配套進行采煤的工藝系統(tǒng)。它與綜采工藝的差別是支護、放頂工序需人工進行。因此，這種工藝系統(tǒng)的體力勞動量較大，在技術經(jīng)濟效果上，以及安全程度上都遠不及綜采工藝系統(tǒng)好。

在一般機械化工作面中，單體支柱可使用金屬摩擦支柱或單體液壓支柱。使用金屬摩擦支柱時，通常稱為普通機械化采煤工藝，簡稱為普采工藝。使用液壓支柱時，與摩擦支柱相比，其力學性能，支護與控制頂板的效果都較好，而且往往配用大功率的采煤機和輸送機，是一種高檔次的普通機械化。所以亦俗稱為高檔普采采煤工藝。無論是在哪種普采工作面中，單體支柱的布置形式很多，可以因頂板條件不同而異。

采煤工藝綜合機械化采煤工藝

綜合機械化采煤工藝，簡稱“綜采”，用機械方法破煤和裝煤，輸送機運煤和液壓支架支護的采煤工藝。 它是指回采工作面中采煤的全部生產(chǎn)工序如破煤、裝煤、運煤、支護和管理頂板等過程都實現(xiàn)了機械化。此外，順槽中的運輸也實現(xiàn)了相應地機械化，以便充分發(fā)揮綜采設備的生產(chǎn)效能。綜合機械化采煤工作面是指用采煤機、可彎曲刮板輸送機和自移液壓支架等主要設備組合配套，進行生產(chǎn)的回采工作面。

采煤工藝螺旋鉆采煤工藝

螺旋鉆采煤工藝，用螺旋鉆機破煤、裝煤和運煤的采煤工藝。

采煤工藝水力采煤工藝

水力采煤，簡稱“水采”，利用水力或水力-機械開采和水力或機械運輸提升的水力機械化采煤技術。水力采煤工藝，水力采煤各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有機組合的總稱。

水力采煤是利用水槍射流破煤，借助于一定的坡度使碎煤隨水從采垛（采面）中流出，沿巷道以“無壓水力運輸”方法運到煤水倉中，再由井底煤水倉用煤漿泵把煤與水混合而成的煤漿提升到地面。圖示為水采礦井的生產(chǎn)工藝流程圖。顯然，水力采煤使一般機械化采煤的多工序、多環(huán)節(jié)的生產(chǎn)過程得到了簡化。水力采煤工藝系統(tǒng)是指由采垛（回采工作面）破煤，將煤漿運到采區(qū)煤水倉的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，簡稱為水采工藝系統(tǒng)。