曝氣生物濾池技術原理及其工藝應用

董浩 張卓婭

摘要：曝氣生物濾池作為一種典型的生物膜法污水處理技術工藝，能夠利用微生物的作用實現對污水當中有機物以及N元素的降解去除。本文分析了曝氣生物濾池的原理，簡述了曝氣生物濾池工藝的發展和應用，并對其未來發展做出了美好展望。

關鍵詞：曝氣生物濾池；原理；應用

1.曝氣生物濾池原理

曝氣生物濾池工藝是一種典型的生物膜法污水處理技術工藝。在曝氣生物濾池當中，濾料層充滿著填料，微生物能夠附著在填料表面大量繁殖生存。因此，當污水流經填料的表面的時候，微生物與污水進行了充分的接觸，能夠吸附污水當中的有機污染物質，同時氧分子能夠通過擴散作用進入到生物膜的內部，生物膜當中會發生一系列的生物氧化和吸附降解等作用，由此，污水當中的污染物質便能夠得到充分的氧化和降解了，這就實現了污水的生物凈化功能。生物膜有著強烈的生物吸附作用，能夠利用生物膜巨大的表面積實現對水中有機物的吸附降解，生物膜的表面往往會有一層很薄的水層附著，水層當中的有機物就會被生物膜當中大量的微生物所氧化，因此，曝氣生物濾池出水當中的有機物濃度比進水當中的有機物濃度低得多。廢水進入曝氣生物濾池，在填料表面緩慢流動，廢水當中的有機物從污水當中慢慢向著生物膜表面的水層當中進行轉移，最終會被生物膜吸附降解。由于曝氣生物濾池持續的向污水當中曝氣，因此空氣中的氧分子會逐漸通過生物膜表面的水層進入到生物膜里面。因此，有了氧分子的存在，生物膜里面的微生物就能夠在氧分子的參與之下，對污水當中的有機物進行好氧分解，并完成其微生物自身的新成代謝作用。有機物的分解伴隨著二氧化碳等一些無機物質的產生，這些無機物會沿著有機物被微生物降解的相反方向移動，即由生物膜通往附著在生物膜表面的水層，進入廢水當中，最終被排入空氣當中。

曝氣生物濾池吃對污水的經過過程比較復雜，整個污水凈化過程當中涉及到了比較復雜的傳質過程。由于生物膜就是由微生物細胞體所構成的一個復雜的混合的微生物的小型的生態系統，微生物細胞在胞外的聚合物基質中鑲嵌，在固體的填料表面附著。下面來分析一下生物膜的形成過程：首先，生物膜的形成需要有固體的填料，必須存在著生物膜能夠附著并且聚居的固體表面；在有了能夠生長生物膜的外在條件之后，一種有機的分子膜變會快速的生成；在生成了有機分子膜之后，聚集的生物細胞會比較松散的附著在其上；經過這些松散的微生物的繁殖之后，微生物的數量增多，因此會形成聚集的細菌在填料表面牢固的附著狀態；隨著微生物的大量繁衍和生長，慢慢就形成了微生物群落，微生物群落形成之后，變會產生大量的胞外聚合物質；群落產生之后變會逐漸向上層、向外層不斷擴展壯大，因此會形成一定的不規則的結構；生物膜逐漸發展成熟，隨著生物膜的成熟，會有很多新的微生物菌種進入到生物膜里面，并快速發展生存，因此生物膜的空間異相結構變形成了；隨著微生物菌種的增加，有些生物膜可能會被吞噬細菌的原生動物給吞噬掉；成熟的生物膜逐漸脫落，隨著成熟生物膜的脫落，新生的生物膜又出現，這樣循環往復，由此便形成了一種循環產生的微生物群落。

2.曝氣生物濾池工藝概述

曝氣生物濾池（BAF）于二十世紀末期九十年代初期，在普通生物濾池的基礎上，并適當借鑒了給水處理當中的濾池的工藝而發展起來的新型污水處理技術工藝。曝氣生物濾池最早用于污水的三級處理工藝當中，之后經過逐漸的發展，可以直接用于污水的二級處理當中。曝氣生物濾池的主要的特點為：采用了新型的粒狀的填料，由于新型粒狀大的填料比較粗糙，因此粗糙的填料表面具有很大的比表面積，這就為生物膜的附著和有機物的過濾提供了良好的條件，因此可以稱之為是“濾池”。曝氣生物濾池反應器為固定床種類的生物膜反應器。當污水進入曝氣生物濾池的時候，污水在流經濾料床的時候，污水中的有機物等污染物質首先會被過濾和吸附，然后會被微生物氧化和降解。因此，曝氣生物濾池需要定期的反沖洗，反沖洗水利用曝氣生物濾池處理的出水，反沖洗的作用在于能夠通過反沖洗的作用排除濾池當中的增殖的生物膜以及雜質。曝氣生物濾池最大的優點之一為，其后可以不用設置沉淀池，因此能夠大大的減少基建投資和管理費用等等，工藝流程簡單，運行管理方便。曝氣生物濾池不用設置二次沉淀池，僅僅通過反沖洗的作用就能夠實現曝氣生物濾池的周期運行功能。曝氣生物濾池在污水處理領域當中既能夠去除污水當中的有機污染物質，又能夠利用反硝化作用和硝化作用去除污水中的氮元素。

3.總結

曝氣生物濾池作為一種新型的污水處理技術，與接觸氧化技術幾乎在同樣的時間出現，曝氣生物濾池技術結合了生物接觸氧化技術以及給水處理當中的過濾技術，來進行對污水中有機污染物以及N元素的去除。曝氣生物濾池之后不用設置二次沉淀池，通過定期的反沖洗技術來實現其設備的周期性運行，排除脫落的生物膜以及濾料當中截留的雜質，因此曝氣生物濾池的運行效率高，同時其出水水質良好。曝氣生物濾池的污水處理負荷高，處理出水的水質很好，并且其占地面積小，在幾年來已經成為污水處理領域所關注的熱點。多種多樣的形式都在不斷的問世，許許多多的曝氣生物濾池形式已經實現了成功的運行，并且證明其污水處理的效果都十分理想。如果采用合適的預處理技術來于曝氣生物濾池處理技術聯用，其污水處理的效果將會得到大大的提升。但是，在我國，對于曝氣生物濾池的研究還不算普遍，并且也沒有多少成功的運行經驗，因此，我國在發展曝氣生物濾池的時候，可以適當借鑒國外的成功經驗，根據我國的具體國情以及當地的情況進行適當的調整，加快針對曝氣生物濾池的研究，曝氣生物濾池能夠有效的降低污水處理工藝的基建成本、運行管理費用、并且能夠減少占地面積，節省用地、同時曝氣生物濾池的出水水質能夠達到城市的一般回用水的標注，因此曝氣生物濾池技術適合我國的國情以及我國的污水處理現狀。針對曝氣生物濾池的研究工作，能夠為我國的污水處理領域注入新鮮的血液，為我國的污水處理事業的發展帶來進步，同時對于我國的社會經濟的發展以及國民經濟和人民的生活水平的提高、對我國水資源生態環境的保護都有著重大的意義。未來也將有著廣泛的應用空間。

參考文獻：

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[3]鄭俊、吳浩汀、程寒飛.曝氣生物濾池污水處理新技術及工程實例[M].化學工業出版社.2002.

作者簡介：

董浩（1996.11.19-）男，漢族，安徽省宣城市，身份證號：342501199611196634，本科生，研究方向：給排水科學與工程

張卓婭（1996.11.15-）女，漢族，河北省承德市，身份證號：130803199611150028，本科生，研究方向：給排水科學與工程