污水處理中曝氣生物濾池的使用研究

沈樂斌　喻冬冬

摘 要：曝氣生物濾池的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能燈有點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)水資源的再生利用，能夠改變我國水資源短缺的問題。現(xiàn)在BAF發(fā)展迅速，各種工藝形式推陳出新，在以后的水污染處理中將有著非常廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：污水處理；曝氣生物濾池；BAF

1 前 言

雖然我國水資源總量為28000億m3，占全球水資源的6%，但是人均占有水資源量只有2220m3，只有世界平均值的1/4。對于人口大國來說，我國的水資源還是相當(dāng)匱乏，特別是面對水環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，河流水資源已經(jīng)失誤了作為引用水源的功能。在城市生活中工業(yè)廢水和生活污水每天的排放量都很大，60%的污水都沒有經(jīng)過任何處理就直接排放，不僅嚴(yán)重污染的水源，還浪費(fèi)了水資源。如果能夠把城市污水轉(zhuǎn)化成城市用水源將能緩解水資源需求。在2005年，我國城市污水處理率達(dá)到45%，但是對于日益嚴(yán)重的水資源供需矛盾還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

城鎮(zhèn)居民和工業(yè)用水量逐年增加，水資源危機(jī)不僅制約了城市的發(fā)展，還對未來人類生活埋下隱患。在這種情況下，使用新的用水理念和用水方法迫在眉睫。城市中開發(fā)和應(yīng)用有優(yōu)勢的節(jié)水技術(shù)、清潔生產(chǎn)技術(shù)、防污防治技術(shù)是城市用水的重要課題。污水處理中曝氣生物技術(shù)就能減輕水的污染，對城市水資源的危機(jī)能夠有一定的緩解作用。

城市污水處理大多采用活性污泥法進(jìn)行二級生化處理。但是這種情況下很容易遺留一部分細(xì)菌、重金屬、污染物質(zhì)在里面，比BOD520～30mg·L-1；COD60～100mg·L-1；P6～10mg·L-1。這不僅對水資源的循環(huán)利用有一定的影響，如果排入河流中還會造成水體的富營養(yǎng)化。污水三級處理是在二級處理的基礎(chǔ)上進(jìn)一步凈化水質(zhì)，進(jìn)行物理、化學(xué)、生物處理，水中的各種性質(zhì)雜質(zhì)都能有效去除，達(dá)到城市用水需求。比如美國的污水處理率都是在二級以上，達(dá)到100%，不管是澆灌綠地還是沖廁、洗車都能使用。

2 曝氣生物濾池（BAF）的優(yōu)勢

曝氣生物濾池（BAF）起始于20世紀(jì)80年代，成熟于20世紀(jì)90年代。BAF技術(shù)在全球范圍內(nèi)收到追捧，歐洲BAF技術(shù)水廠有70個以上。我國對BAF的研究比國外遲十幾年，但是近些年我國BAF也積累了寶貴的經(jīng)驗，現(xiàn)在，我國對BAF有一定的研究和推廣。BAF最初用于三級處理，現(xiàn)在直接用于二級處理。它是生物膜強(qiáng)氧化降解能力和慮層截留懸浮固體的結(jié)合體，能夠去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、AOX等有害物質(zhì)。曝氣生物濾池（BAF）工藝具體流程為：污水廠二級出水進(jìn)入集水井，經(jīng)泵提升后，進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行好氧處理，同時向曝氣生物濾池內(nèi)投加鋁鹽，出水經(jīng)消毒處理后可進(jìn)行中水回用。

其優(yōu)勢有：

（1）容積負(fù)荷和水力負(fù)荷大。因為BAF采用高比表面積、易掛膜的細(xì)顆粒濾料和曝氣，為為生活提供了生存條件，單位內(nèi)的微生物量有10～10g·L-1，所以容易負(fù)荷高，水力負(fù)荷大；

（2）節(jié)省后續(xù)沉淀池，占地面積小。污水中SS和脫落的生物膜能夠高效截留，所以不用后續(xù)沉淀池，占地面積也相應(yīng)減小；

（3）基建投資少。因為不需要后續(xù)沉淀池，BAF的一次性投資只有傳統(tǒng)工藝的10～50%；

（4）出水水質(zhì)好。BAF有特殊構(gòu)造和運(yùn)行方式，能夠形成不同空間形式的“生態(tài)”去污功能，所以出水水質(zhì)能夠滿足回用水要求；

（5）抗沖擊能力強(qiáng)。濾池濾層內(nèi)有高濃度的生物量，對水質(zhì)、水量都有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，不會像活性去污泥法那么敏感；

（6）運(yùn)行費(fèi)用低。比傳統(tǒng)工藝運(yùn)行費(fèi)用低1/5。同時粒狀填料也能提高充氧效率，節(jié)省能源；

（7）組合方式強(qiáng)。BAF不僅能夠獨(dú)立使用，還能與其他工藝進(jìn)行完美配合。污水中COD、NH3-N濃度、色度、濁度等都不是很高時，單用BAF就可以達(dá)到很好的處理效果；當(dāng)處理水成分比較復(fù)雜，污染物濃度較高時，BAF與其他工藝組合，可達(dá)到令人滿意的處理效果；

（8）管理方便。BAF抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，沒有污泥膨脹，池內(nèi)微生物濃度較高。所以日常管理簡單方便。

3 曝氣生物濾池（BAF）的使用研究

3.1 濾 料

濾料是微生物固定、生長繁殖、脫離的重要影響因素。所以選擇合適的濾料能夠?qū)AF的處理效能和運(yùn)行速度有一定的決定性。濾料粒徑越小，處理效果越好。但是粒徑越小，濾池越容易堵塞，運(yùn)行周期相對縮短。同時對BAF的投資金額、運(yùn)行成本、操作方式都有著很大的影響。濾料一般分為懸浮式濾料和浸沒式濾料，兩種濾料是根據(jù)比重來進(jìn)行區(qū)分的。在去除SS、COD、NH4+-N方面，浸沒濾料優(yōu)于懸浮濾料；在抗低溫能力方面，懸浮濾料優(yōu)于浸沒濾料。

懸浮式濾料一般有聚苯乙烯等；浸沒式濾料一般有膨脹球形粘土、頁巖、陶粒、沸石等。我國主要研究和使用的新型填料有進(jìn)口專利填料BIOLTES、EPS、球形輕質(zhì)陶粒。天然沸石一直是許多研究人員的重點(diǎn)方向，它有緩沖進(jìn)水NH3-N沖擊負(fù)離子能力和優(yōu)良的吸附能力。國外BAF濾料研究以Arlita為主，認(rèn)為Arlita是最適合作為BAF的濾料。曹春艷等通過實驗對沸石、活性炭、建筑陶粒、工程陶粒四種填料的研究，表明在水力停留時間為1.5h，進(jìn)水COD為150mg/L，有機(jī)負(fù)荷為0.74kgCOD/（m3·d）時，工程陶粒是BAF的最佳濾料。國內(nèi)主要以陶粒為主，其強(qiáng)度大、空隙大、比表面積大、化學(xué)穩(wěn)定性好、生物附著能力強(qiáng)、截污能力強(qiáng)?，F(xiàn)代材料學(xué)的不斷發(fā)展將會給BAF的去污能力帶來新的契機(jī)。

3.2 反硝化

反硝化對TN的去除有著決定性作用。北美等地的污水廠出水TN控制在10mg/L以下。但是國內(nèi)對出水總氮的控制要求比較低，TN去除率能夠達(dá)到65%的比較少。國內(nèi)采用新型輕質(zhì)懸浮填料——BIOSTYR工藝的比較多，在曝氣位置、COD負(fù)荷、回流、溫度等因素對反硝化性能的研究上也比較多。在低溫環(huán)境下啟動BAF并且進(jìn)行定期反沖洗，能夠抑制亞硝酸菌的生長。研究表明，在進(jìn)水TN濃度較高的情況下，投入一定的碳源能夠強(qiáng)化反硝化的效果。

3.3 去 磷

去磷分為物理、生物、化學(xué)三種方式。滲透、電解等物理方法不但價格昂貴，收效也甚微；化學(xué)方法去磷可以達(dá)到85%。

4 總結(jié)及建議

BAF技術(shù)發(fā)展迅速，但是生物膜處理機(jī)理、除磷和反應(yīng)動力學(xué)以及反應(yīng)機(jī)理還需要進(jìn)一步深入研究。對于BAF以后的發(fā)展方向，筆者有一下見解：填料對污染去除的影響和污染物去除機(jī)制；生物膜的生長規(guī)律和快速啟動方式；BAF微生物層次結(jié)構(gòu)，生物氧化功能和過濾功能之間的相互關(guān)系；對難降解物質(zhì)去污機(jī)理的研究；硝化反硝化能力和工藝流程；反沖洗過程中生物膜的脫落規(guī)律和對反沖洗用水量的控制；反應(yīng)機(jī)理理論體系還需要在實踐經(jīng)驗中進(jìn)行完善。

參考文獻(xiàn)

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