曝气生物滤池概述_曹国欣

科技信息2009年第7期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION1．基本原理曝气生物滤池(BAF)工艺属于一种生物膜法污水处理技术。该工艺是20世纪80年代末90年代初在微污染水源水处理中过滤的基础上，借鉴污水生物接触氧化处理工艺的思想而产生的一种污水处理新工艺。1990年法国OTV公司建造了世界第一座曝气生物滤池，称之为“淹没式固定生物膜曝气滤池”[1]。由于它克服了活性污泥法占地面积大、易散发臭气及运行不稳定等缺点而备受关注。目前全世界建成运行的曝气生物滤池已达几百座。其工作原理是，在滤池中填装一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面及滤料内部微孔生长生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物量的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，污水流过时，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中大量悬浮物，并且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留吸附作用；当滤池运行一段时间后，因水头损失增大，需对其进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，使滤池的处理性能得到恢复。2．基本结构与设计曝气生物滤池属于生物膜法的范畴，又兼具有活性污泥法某些特点。滤池内放置直径只有几个毫米的多孔滤料作为生物群落的附着繁殖介质，通过设在滤层下面的配气系统（也有置于滤层中间者）向生物群落供气（气源为鼓风机）。对污水的净化除主要依靠滤料上的生物膜外，滤层内还截留了大量类似活性污泥的悬浮生物，对污染物质也具有吸附、降解作用。其水流方向多采用上向流式，即池底进水池顶出水，有的也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水，钢筋混凝土滤板及滤头则安装于池的顶部，以阻挡滤料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系统。轻质多孔滤料粒径小、比表面积大，容积负荷可以很高，滤池面积可大大缩小。由于水流方向与滤料压密方向一致，可同时完成生物接触氧化与固液分离，通常可省去后续的二沉池。随着过滤进程，生物膜不断增厚、老化、脱落，滤层截留的悬浮物也逐渐增多，过滤阻力同步增加，需定期进行反冲洗以恢复其净化能力。冲洗方式为三段式气水反冲洗，即先气洗，气水联合冲洗然后单独水洗。反洗空气由鼓风机通过池底的配气系统提供。反洗水流方向则自上而下（上向流滤池）或自下而上（下向流滤池）。上向流滤池的冲洗水贮存于滤板之上，利用同组滤池的出水进行重力冲洗，不需要冲洗水泵。其基本结构如图1所示。图1BAF基本结构示意图3．技术特点曝气生物滤池可用作不同用途的污水生物处理。如用于去除污水中COD，BOD5，SS或进一步硝化去除氨氮。在厌氧和好氧条件下运行还可以达到脱氮除磷的效果。其主要优点[2][3][4][5]如下：(1)采用小粒径颗粒填料作为过滤介质和生物载体，有机物容积负荷高，占地面积小，反应器结构简单，基建费用低，运行管理方便。(2)同步发挥生物氧化作用、生物絮凝、吸附和物理截留作用，生物相复杂多样，处理效率高。(3)颗粒填料床具有较高的氧转移效率，采用低曝气量即可以达到供氧要求，运行能耗较低。(4)具有较高的处理效率，能耐受较高的有机物负荷，硝化和反硝化效率高，应用范围广。(5)反应器运行过程中，通过反冲洗去除滤层中截留的污染物和脱落的生物膜，不需要污泥处理设施，进一步减少了占地面积，并简化了工艺流程，使运行管理更加方便。(6)充分借鉴了单元反应器原理，采用模块化结构设计，为整个工艺的紧凑化、设备化、自动化及进一步改扩建提供了有利条件。(7)反应器内具有明显的空间梯度特征，不同的污染物可以在统一反应器被渐次去除。此外，BAF对病原菌的去除率也较高。文献报道，BAF与生物滤池相比，其出水中的大肠杆菌数要低1-2个数量级。以往的研究认为，细菌的去除与滤池填料的总表面积有关，因此可知，BAF对大肠杆菌去除能力强主要是由于BAF的填料细小而粗糙，具有巨大比表面积。曝气生物滤池存在的主要问题：(1)对进水悬浮物浓度要求较高，BAF单元的进水SS浓度要求尽可能低，SS较大时，运行周期短，反冲洗频繁，容易造成填料堵塞。(2)反冲洗污泥活性强但稳定性较差；(3)同步生物除磷效果不好，药耗较大，在有厌氧、好氧交替工作环境的情况下，生物除磷会有一定提高，但还需结合化学除磷。(4)系统总水头损失较大。4．国内外应用情况[6][7][8][9]最初的曝气生物滤池是针对原有污水二级生物处理不能满足欧洲严格的污水排放新标准而出现的，因此较早的BAF均应用于对原有二级生物处理系统的升级，以降低出水中的氨氮和总氮。最具代表性的实际工程是英国最大的污水处理厂之一Davyhulme的改造，BAF出水NH3-N<5mg/L，工艺流程如图2所示。图2英国Davyhulme污水处理厂工艺流程图在BAF用于三级深度处理强化硝化效果的同时研究者们发现若控制操作条件可在单个三级BAF