曝氣生物濾池在水處理中的應用

摘要：曝氣生物濾池（BAF）是一種集生物氧化、過濾、吸附于一體的新型生物膜污水處理技術(shù)。本文介紹了曝氣生物濾池的發(fā)展應用現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)形式、工藝特點以及工作原理，闡述了 BAF 在我司河水預處理中的應用情況。作為一種高效的生物膜污水處理工藝，曝氣生物濾池日益受到水處理專家的關注，指出BAF作為一種深度處理工藝是非常適合于我國國情的水處理技術(shù)，尤其對我國今后中水回用、企業(yè)污水閉路循環(huán)以及“零排放”具有重要意義，應加大研發(fā)和開發(fā)力度，推廣其應用。

關鍵詞：曝氣生物濾池；原理；應用；水處理

1、前言

近年來隨著城市建設和發(fā)展，大量不達標污廢水的排放不僅使環(huán)境遭受嚴重污染，并且造成了水資源的短缺。對此，尋找經(jīng)濟效率高的污水處理技術(shù)，對提高水環(huán)境的恢復功能和污水回用的發(fā)展有著重要的意義。自20世紀，80年代來，BAF就開始引起人們廣泛關注，是一種發(fā)展很快的新型生物處理技術(shù)，已成為一個熱門的研究。曝氣生物濾池的基本原理在于為介質(zhì)的顆粒填料，通過附著在填料和胞外聚合物吸附截留的生物膜，微生物氧化分解，形成沿食物鏈捕食層次角色實現(xiàn)從水中去除污染物的目的流動方向。同時利用好氧反應器中，缺氧區(qū)的存在，實現(xiàn)脫氮除磷功能。該技術(shù)具有出水水質(zhì)良好、水力停留時間短、占地面積小、投資和運行成本相對較低、抗沖擊負荷能力強大和管理方便等優(yōu)點，是一種環(huán)保、經(jīng)濟、高效節(jié)能的污水處理技術(shù)。它不僅可以用于污水的二級和三級處理，而且還可用于微污染水源水預處理等。比較適合我國水處理事業(yè)所面臨的技術(shù)水平低以及資金不足的狀況。因此深入了解其性能、機理及其在水處理中的應用情況，將有助于提高人們對該項技術(shù)的認識及應用水平。

2. BAF在我司河水處理中的應用

2.1概況

以河水為水源，建設設計規(guī)模為96000m3/d，水廠自用水率為5%，預處理部分設計流量為100800 m3/d。處理后產(chǎn)水直接補充電廠涼水塔。處理工藝主要采用：“曝氣生物濾池+機械加速攪拌澄清+纖維束過濾罐”的主體處理工藝。來水污染程度較高，氨氮必然存在超標的可能，尤其在上游來水和降雨量較少的冬春秋季節(jié)，河流稀釋和自凈能力降低，增加生物預處理對去除氨氮和有機物，改善混凝效果非常重要。濁度升高一般在雨季出現(xiàn)，此時有機物和氨氮降低，可以超越BAF 運行。

設計進水水質(zhì)：pH6～9；濁度≤200NTU；BOD5≤30mg/L；CODcr≤80mg/L。出水水質(zhì)參照《污水再生利用工程設計規(guī)范》GB/T50335-2002中循環(huán)冷卻水補充水水質(zhì)標準即：pH6～9；濁度≤5NTU；BOD5≤10mg/L；CODcr≤60mg/L。

2.2BAF工藝的性能

（1）采用氣水平行上向流，使得氣水進行極好均分，防止了氣泡在濾料層中凝結(jié)核氣堵現(xiàn)象，氧的利用率高，能耗低；

（2）與下向流過濾相反，上向流過濾維持在整個濾池高度上提供正壓條件，可以更好的避免形成溝流或短流，從而避免通過形成溝流來影響過濾工藝而形成的氣阱；

（3）上向流形成了對工藝有好處的半柱推條件，即使采用高過濾速度和負荷，仍能保證BAF工藝的持久穩(wěn)定性和有效性；

（4）采用氣水平行上向流，使空間過濾能被更好的運用，空氣能將固體物質(zhì)帶入濾床深處，在濾池中能得到高負荷、均勻的固體物質(zhì)，從而延長了反沖洗周期，減少清洗時間和清洗時用的氣水量；

（5）濾料層對氣泡的切割作用事使氣泡在濾池中的停留時間延長，提高了氧的利用率；

（6）由于濾池極好的截污能力，使得BAF后面的機械加速澄清池用藥量少、出水效果好。

經(jīng)過近八年運行，BAF運行穩(wěn)定，其經(jīng)濟性能及耐污染沖擊得到了驗證。我們采用目前較先進的火山巖填料，相比于傳統(tǒng)的生物濾池具有以下性能提升：

（1）高負荷的有機物，高濃度的生物，較短的水力停留時間，抗沖擊能力突出，處理水的質(zhì)量是好的。曝氣生物濾池可以在正常負荷的2至3倍運行負載下工作，其水質(zhì)變化也不會大；

（2）濾池的封閉或半封閉結(jié)構(gòu)，降低了污水處理廠的氣味，無污泥膨脹問題，沒有污泥回流，在處理設施能運行起來，有利于系統(tǒng)的恢復的開始；

（3）占地面積小，是傳統(tǒng)工藝1 / 4到1 / 5，節(jié)省大量的土地及地面處理成本，模塊化設計的需要，使操作更方便管理。

3. BAF應用前景及存在的問題

3.1 BAF在水處理過程中的應用前景

曝氣生物濾池工藝發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)取得了很大的成就，但其在除磷、反應機理、反應動力學和影響因素等方面有待進一步研究。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展的同時，也將為BAF提供更好的分析技術(shù)和檢測方法的膜技術(shù)更先進的分析。曝氣生物濾池工藝具有占地面積小、處理效果好、投低資、易于管理、于污水過濾深度生物處理于一身，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代水處理工藝。曝氣生物濾池可以應用于受污染的原水預處理，污水深度處理技術(shù)，結(jié)合其他的處理。通過對新型填料的開發(fā)高效的性能增強的預處理，與高級氧化技術(shù)組合等，可以強化曝氣生物濾池的性能和一些難降解污染物的去除能力，使曝氣生物濾池在污水處理中發(fā)揮更大作用。

3.2存在的問題

（1）對進水的SS要求較高，SS一般不超過100mg/L，最好控制在60 mg/L以下。

（2）生物除磷效果不好，最好采用化學法除磷。

（3）溫度是影響生物濾池運行效果的因素之一。研究表明，20℃是反應器中氨氮去除率的臨界溫度，低于20℃，去除率較低；20℃時，氨氮去除率上升；高于20℃，去除率增長隨著溫度的升高逐漸緩慢。

4.結(jié)論

BAF作為一種新型高效生物膜污水處理技術(shù)和工藝。近些年來，已成為國內(nèi)外研究的熱門領域，既可以作為污水的二級處理，也可用于深度處理。是一個適合中國國情的污水處理技術(shù)，具有廣闊的應用前景。隨著分子生物學，納米技術(shù)和生物檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，對曝氣生物濾池生物膜特性的研究將是提高曝氣生物濾池組合工藝的發(fā)展和擴大其應用范圍，解決我們的水資源短缺的有效途徑。尤其對我國今后中水回用、企業(yè)污水閉路循環(huán)以及“零排放”具有重要意義，應加大研發(fā)和開發(fā)力度，推廣其應用。

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作者簡介：石超杰，（1977-）男，河南尉氏人，學士學位，工程師，一直從事化學環(huán)保工程設計、運行管理及技術(shù)監(jiān)督工作。

（作者單位：聊城信源集團有限公司）