關(guān)于曝氣生物濾池工藝探討

李春輪 黃彬

（1海南銳博科技有限公司 2海口市環(huán)境科學(xué)研究院 海南海口 570100）

1 曝氣生物濾池概況

曝氣生物濾池（簡稱BAF）是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上，引入給水凈化過濾機制而形成的一種新型的污水生物處理工藝。其突出的特點，是在一級處理的基礎(chǔ)上，將生物氧化和過濾結(jié)合在一起（濾池后不設(shè)二沉淀池），通過反沖洗再生實現(xiàn)濾池的周期性運行。曝氣生物濾池集生物氧化、生物絮凝、過濾、反沖洗更新等處理功能于一體，通過濾料上生長的高濃度生物膜對污染物的生物降解以及濾層的機械攔截和生物絮凝對懸浮物的綜合截留作用，實現(xiàn)對污水中污染物的有效去除。

2 曝氣生物濾池的優(yōu)點

2.1 占地面積少，基建費用低

BAF工藝對懸浮物的綜合截留作用，可將出水中的SS控制在很低水平，能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)而不需設(shè)置二沉池和污泥回流系統(tǒng)；再加上BAF所采用的集成式布置方式，緊密地集濾池、鼓風(fēng)機房、泵房、反沖洗清水池、污水回收池等于一體，又進一步節(jié)省了相關(guān)處理構(gòu)筑物的占地面積。

2.2 可承載較大處理負荷，污水處理后水質(zhì)較高

作為第三代生物濾池，BAF這一反應(yīng)器是對活性污泥法和生物膜法綜合利用的技術(shù)，在具體應(yīng)用中可承載較大的處理負荷，且污水處理后獲得的水質(zhì)較高。在對生活污水進行處理時，BAF二級處理即可實現(xiàn)普通處理中三級處理的相應(yīng)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。即使處理的是可生化性較差的工業(yè)廢水，BAF也比一般工藝的處理效果更為優(yōu)越，這是由于BAF在對有機物進行處理時，不僅可利用生物氧化作用加以實現(xiàn)，同時還可利用有效過濾作用與生物吸附作用，將部分大粒徑、可生化性差的物質(zhì)吸附去除。同時，因為表面生物膜法具有生物絮凝功能，填料本身具有很強的截留能力，可以實現(xiàn)較低的出水SS，出水水質(zhì)明顯優(yōu)于其他處理工藝。

2.3 對沖擊負荷有較強抗性，耐低溫能力強

已有實踐表明，在短期高沖擊負荷如正常負荷的2-3倍沖擊下，BAF仍可正常運行，且出水水質(zhì)不會出現(xiàn)明顯變化。BAF之所以具有高抗沖擊負荷能力，是因為濾料比表面積較大，當(dāng)外界負荷變大時，濾料表面生物量可大量增加。同時，生物濾池的整體曝氣使之具有很強緩沖能力。另外，BAF完成掛膜后，當(dāng)水溫為6-10℃時仍可正常運行，同時運行效果十分優(yōu)良。

2.4 掛膜便捷，能夠快速啟動

BAF掛膜十分便捷，如水溫為15℃左右時整個掛膜過程只需二至三周即可完成。在BAF暫時不用時，可將之關(guān)閉，關(guān)閉期間濾料上層生物膜轉(zhuǎn)變成孢子形式繼續(xù)存在，不會死亡，當(dāng)再次通水曝氣后，孢子可在短時間內(nèi)恢復(fù)生長。以15℃污水水溫為例，在排空濾柱中空水、不曝氣的停運15d后，一旦恢復(fù)運行，整個系統(tǒng)只需3天即可完全恢復(fù)，這一優(yōu)勢使BAF在水量變化較大的污水處理中極為適用。

2.5 自動化程度高，運行管理簡單

BAF可采用完全自動化控制，管理非常簡單。同時由于其本身的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因而也無需龐雜的自控設(shè)備，更無需大量的人員技術(shù)培訓(xùn)。

2.6 不產(chǎn)生臭氣、環(huán)境質(zhì)量高

一般活性污泥污水處理廠的腥臭氣味，主要來自曝氣池的氣溶膠擴散，且影響范圍較大，而格柵、提升泵站、沉砂池等構(gòu)筑物雖然容納的是原污水，但由于它們基本處于相對靜置狀態(tài)，無氣溶膠擴散，其臭味強度和影響范圍卻相對較小，一般在10m之外已基本感覺不到臭味。

2.7 BAF采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴建

我國現(xiàn)階段使用的廢水、污水處理工藝有一個普遍存在的缺陷，即污水處理量增大時，由于原工藝并非模塊化結(jié)構(gòu)，因此常需徹底修改原工藝。而BAF采的是模塊化結(jié)構(gòu)，后期改、擴建極為便利，只需根據(jù)實際需要進行濾池數(shù)量的并列增加即可，不會對原有工藝的正常運行造成影響。

3 曝氣生物濾池工作原理

3.1 工作原理

BAF工藝具有多種形式，且操作方法較為繁多，但是基本原理一致，均是通過將表面粗糙、粒徑較小的大量填料填充至濾池內(nèi)，利用馴化、培養(yǎng)的方式促進有用生物膜在填料上附著，通過高濃度生物膜的生物絮凝作用和生物降解功能對污水有機物進行處理，對填料具備的過濾功能充分利用，完成對懸浮物的有效截留，如果生物膜脫落時可防止其與水一起流出。待BAF運行一定時間后，常會因為阻力損失變大致使處理能力減弱，此時需要反沖洗濾池，以便將截留懸浮物沖洗干凈，對生物膜進行更新。BAF曝氣裝置的存在可將濾池分隔成缺氧區(qū)與好氧區(qū)兩個區(qū)域，可分別展開反硝化與硝化作用，從而實現(xiàn)脫氨效果，保證經(jīng)處理的污水在NH3-N指標(biāo)上符合相應(yīng)要求。如果在這一過程中適當(dāng)增加除磷劑，還能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良除磷效果。

3.2 主要形式

BAF根據(jù)水流方向可分為上向流和下向流兩種，下向流BAF(如BIOCARBONE)納污效率不高，運行周期短，現(xiàn)已被上向流BAF逐步取代。上向流BAF有BIOFOR,BIOSTYR,COLOX等多種形式，其中BIOFOR應(yīng)用最為廣泛。

BIOFOR結(jié)構(gòu)示意

3.3 工藝流程

BAF反應(yīng)器為周期運行，從開始過濾至反沖洗完畢為一完整周期，其典型工藝流程如圖：

典型BAF工藝流程

通過BAF展開生化處理的工藝流程為:污水先經(jīng)格柵、沉砂池和初沉池相應(yīng)處理，將SS去除，避免濾池多次反沖洗的麻煩，同時經(jīng)硝化處理的濾池出水根據(jù)回流比進行混合，經(jīng)由濾池進水管流至濾池底部，向上流過填料層中缺氧區(qū)域。此時反沖洗空氣管處于關(guān)閉狀態(tài)。缺氧區(qū)內(nèi)，一方面反硝化細菌利用進水中的有機物作為碳源將濾池進水中的N02-、NO3-轉(zhuǎn)化為N2，實現(xiàn)反硝化脫氮；另一方面，填料上的微生物利用進水中的溶解氧降解COD，同時，SS也通過一系列復(fù)雜的物化過程被填料及其上面的生物膜吸附截留在濾床內(nèi)。經(jīng)過缺氧區(qū)處理的污水流經(jīng)填料層內(nèi)的曝氣管后即進人了好氧區(qū)，并與空氣泡均勻混合繼續(xù)向上流經(jīng)填料層。水氣在上升過程，該區(qū)填料上的微生物利用氣泡轉(zhuǎn)移到水中的溶解氧進一步降解COD，濾床繼續(xù)去除SS，污水中NH3-N被轉(zhuǎn)化為N03-、NO2-，發(fā)生硝化反應(yīng)。流出填料層的廢水經(jīng)凈化后通過濾池擋板上的出水濾頭排出濾池，出路分為:(1)排出處理系統(tǒng)外;(2)按回流比例與原污水混合進人濾池實現(xiàn)反硝化;(3)用作反沖洗水。隨著過濾的進行，由于填料層內(nèi)生物膜逐漸增厚，SS不斷積累，過濾水頭損失逐步加大，在一定進水壓力下，設(shè)計流量將得不到保證，此時即應(yīng)進行反沖洗再生以去除濾床內(nèi)過量的生物膜及SS，恢復(fù)濾池的處理能力。

4 改進型BAF工藝在工業(yè)廢水中的應(yīng)用

工業(yè)廢水的水質(zhì)復(fù)雜，在工業(yè)廢水處理中，要有效地應(yīng)用BAF工藝，必須確保設(shè)備在運行中不發(fā)生堵塞現(xiàn)象。為此，須對傳統(tǒng)的BAF設(shè)備進行改進。

改進內(nèi)容集中在BAF的底部結(jié)構(gòu)上。首先，去掉濾頭，采用穿孔管收集出水，并在收集管上部置砂礫層。其次，把工藝空氣擴散管從濾料層降低到砂礫層中，目的是防止脫落的生物膜或濾料碎屑堵塞工藝空氣擴散孔。工藝改進后促進了氣泡均勻分布，使整個濾層成為一個好氧區(qū)，并在其中進行著有效的好氧生物處理，有助于節(jié)省曝氣量。

目前國內(nèi)已有很多采用經(jīng)過改進的BAF工藝處理工業(yè)廢水的案例，經(jīng)過處置后的出水水質(zhì)較好，并有能耗低，處理效率高等特點。

5 結(jié)語

BAF污水處理工藝，具有處理效果好、占地小、運行穩(wěn)定、管理方便、對周邊環(huán)境基本無影響等一系列優(yōu)點，對于城市污水處理，是較為適宜的處理工藝。此外，經(jīng)過改進的BAF工藝在逐步用于工業(yè)廢水的處理，這對于保護水環(huán)境質(zhì)量，節(jié)約水資源，降低處理成本都具有重要的意義。

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