曝气生物滤池及其组合工艺在污水再生处理中的应用_叶正芳

17污水再生利用的产业政策与技术研究水工业市场2010年第8期曝气生物滤池及其组合工艺在污水再生处理中的应用水资源是人类赖以生存的基本物质之一。近年来随着我国城市建设和工业发展，一方面城市用水量急剧增加，城市严重缺水；另一方面每年排放大量废水污水，不仅污染了环境和水源，更加剧了水资源短缺和水质恶化的状况。而提高污水再生水利用率是缓解水资源短缺与大量污水排放带来环境风险这对矛盾的重要途径，因此，寻求经济高效的污水再生处理回用技术有着重要的现实意义。生物法是污水处理的基本方法，然而传统污水生物处理工艺具有占地面积比较大、处理系统复杂、处理效能低下、出水难以达到回用要求等缺点。曝气生物滤池(BAF)是近年发展起来的新的生物膜处理技术，具有相对体积小、适应性强、出水水质好、具模块化结构并可自动化操作等优点，目前在污水处理与回用领域已崭露头角。高效生物曝气滤池用于污水回用技术已被列入2009年国家鼓励发展的环境保护技术目录。作为一种新型污水处理技术，曝气生物滤池及其组合工艺仍处于发展完善过程中。本文从原理、特点、效能和应用几方面，对曝气生物滤池及其组合工艺在国内污水回用领域的应用做一综述。一、曝气生物滤池的工艺原理及特点曝气生物滤池是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型的污水处理技术，可在一个单元反应器内同时完成生物氧化和固液分离的功能。随着环境对出水水质要求的提高，该技术在全世界城市污水处理中获得了广泛的推广应用。目前，在全球已有数百座大小各异的污水处理厂采用了BAF技术进行污水回用处理，并取得了良好的处理效果。1、工艺原理曝气生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理工艺。其基本原理为：在滤池中装填一定量的滤料，滤池内部曝气，滤料表面生长着大量生物膜，水流经时利用滤料上高浓度生物膜量的氧化降解能力对水进行快速净化。反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用，也有利于实现污染物的高效清除，利用反应器内好氧、缺氧区域的存在，还可实现脱氮除磷的功能。同时，水流经过时滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留水中的悬浮物。运行一段时间以后，因水头损失增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜。2、工艺特点曝气生物滤池与传统生物处理工艺相比具有如下特点[1]：(1)具有生物氧化降解和截留SS的双重功能，生物处理单元之后无需再设二次沉淀池，处理流程简化，占地面积小。(2)BAF采用的粗糙多孔的小颗粒填料作为生物载体，可在填料表面保持较高的生物量(可达10～15g/L)，并且生物相复杂，菌群结构合理，反应器内具有明显的空间梯度特征，能耐受较高的有机和水力冲击负荷，不同的污染物可以在同一反应器被渐次去除，同步发挥生物氧化作用、生物吸附絮凝和物理截留作用，出水水质好，可满足回用要求；(3)由于粒状填料层具有较高的氧转移效率，曝气量低，运行能耗较低；(4)BAF滤池为半封闭或全封闭构筑物，其生化反应受外界温度影响小，适合于寒冷地区污水处理；(5)高浓度的微生物量增大了BAF的容积负荷，进而降低了池容积和占地面积，使基建费用大大降低；(6)曝气生物滤池对进水的SS要求较高，滤池运行过程中通过反冲洗去除滤层中截留的污染物和文/叶正芳武荣成（北京大学环境工程系北京100871）18专题水工业市场2010年第8期脱落的生物膜；(7)减少了污水厂异味，无污泥膨胀问题，无需污泥回流。3、应用工艺形式近年来曝气生物滤池发展迅速，工艺形式不断推陈出新，根据所填滤料、进水方式及布气曝气方式等不同，曾先后出现过向下流的BIOCARBON、向上流曝气生物滤池I-BAF/G-BAF、BIOFOR、BIOSTYR、BIOSMEDI、BIOPUR、COLOX、DeepBed等形式，现在曝气生物滤池则多采用BIOFOR和BIOSTYR形式。二、曝气生物滤池的效能曝气生物滤池在去除COD、生物脱氮等方面均显示出了良好的处理效果，国内外学者对曝气生物滤池的应用进行了大量研究，在曝气生物滤池对有机物和悬浮物的去除、硝化和反硝化效能等方面研究已取得巨大进展，并在实际工程中获得了广泛应用。1、对污染物的去除效能曝气生物滤池工艺原理上的独特性及明显的空间梯度特征决定了其对污染物去除的高效性。(1)对有机污染物和悬浮物的去除曝气生物滤池内填料的物理吸附和过滤截留作用以及大量生物膜的生物氧化作用决定了池内SS和有机物的高效去除，国内外该领域的研究及应用也充分证明了上述观点。PastorelliG.等[2]对中试规模的淹没式生物滤池连续进行18个月的试验研究表明BOD5和SS去除率均大于95%。GilbertDesbos等[3]在研究SS和COD的去除率同滤速之间的关系时发现，当负荷的增大是由于更高的流量和短的停留时间时，去除效率仍相当稳定，总的SS去除率