一、曝氣生物濾池的工作原理與工藝特征

曝氣生物濾池（BAF－BiologicalAeratedFilters）也叫淹沒式曝氣生物濾池（SBAF-SubmergedBiologicalAeratedFilters），是在普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，被稱為第三代生物濾池（TheThirdGenerationFilter）。國(guó)外在二十世紀(jì)二十年代開始進(jìn)行研究，于八十年代末基本成型，后不斷改進(jìn)，并開發(fā)出多種形式。

在開發(fā)過程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路，即需曝氣、高過濾速度、截留懸浮物、需定期反沖洗等特點(diǎn)。其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長(zhǎng)著高活性的生物膜，濾池內(nèi)部曝氣。污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料的高比表面積帶來的高濃度生物膜的氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時(shí)，污水流經(jīng)時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物以及更新生物膜，此為反沖洗過程。

一般說來，曝氣生物濾池具有以下特征：

（1）用粒狀填料作為生物載體，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等。

（2）區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除BOD、氨氮時(shí)需進(jìn)行曝氣。

（3）高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷及高的生物膜活性。

（4）具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能，生物處理單元之后不需再設(shè)二次沉淀池。

（5）需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的SS以及更新生物膜。

二、曝氣生物濾池工藝的主要優(yōu)點(diǎn)

（1）曝氣生物濾池是第三代生物濾池，是真正集生物膜法與活性污泥法于一身的反應(yīng)器，出水水質(zhì)高、處理負(fù)荷大。

滴濾池（普通生物濾池）被稱為第一代生物濾池，也是生物濾池最初的雛形，高負(fù)荷生物濾池、生物濾塔是在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的第二代生物濾池，主要特征是增加了處理負(fù)荷。曝氣生物濾池對(duì)生物濾池進(jìn)行了全面的革新：采用人工強(qiáng)制曝氣，代替了自然通風(fēng)；采用粒徑小、比表面積大的濾料，顯著提高了生物濃度；采用生物處理與過濾處理聯(lián)合方式，省去了二次沉淀池；采用反沖洗的方式，免去了堵塞的可能，同時(shí)提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮體聯(lián)合處理的方式，同時(shí)發(fā)揮了生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。

曝氣生物濾池同時(shí)具有生物氧化降解和過濾的作用，因而可獲得很高的出水水質(zhì)，可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，對(duì)生活污水，二級(jí)處理即可達(dá)到普通工藝三級(jí)處理的水平。對(duì)工業(yè)廢水，即使在可生化性不強(qiáng)的情況下，曝氣生物濾池處理效果也優(yōu)于一般的工藝，因?yàn)槠貧馍餅V池處理有機(jī)物不僅依賴于生物氧化，還存在顯著的生物吸附和過濾作用，因?yàn)榭扇コ捷^大，可吸附去除一些可生化性不強(qiáng)的物質(zhì)。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超過10mg/l，出水非常清澈透明；因不斷的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄（一般為110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不僅體現(xiàn)在生物氧化、降解方面，更表現(xiàn)為生物絮凝、吸附作用。對(duì)一些難降解的物質(zhì)，可將其吸附、截留在池中，得以去除。

德國(guó)某公司為我國(guó)大連馬欄河污水處理廠設(shè)計(jì)即采用二級(jí)BIOFOR工藝，出水可達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)。處理量為120，000m3/d。

曝氣生物濾池具有很高的處理負(fù)荷：水力負(fù)荷、容積負(fù)荷顯著高于傳統(tǒng)污水處理工藝（水力負(fù)荷可達(dá)到6－8m3/m2h；容積負(fù)荷可達(dá)3－6kgBOD5/m3d）,停留時(shí)間短（單級(jí)可達(dá)到0.5－0.66h）。

（2）占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。曝氣生物濾池占地面積僅為常規(guī)工藝的1/10—1/5。處理負(fù)荷高、停留時(shí)間短，因而池容較小，基建投資比常規(guī)工藝節(jié)省至少20－30%。

（3）運(yùn)行費(fèi)用低。供氣能耗在所有好氧生物處理的運(yùn)行費(fèi)用中占了相當(dāng)?shù)谋壤貧馍餅V池工藝氧的傳輸利用效率很高，曝氣量小，供氧動(dòng)力消耗低。氧的利用效率可達(dá)20－30%。主要原理為：

ⅰ.因填料粒徑很小，氣泡在上升過程中，不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸面積，加強(qiáng)了氧氣的利用率。

ⅱ.氣泡在上升過程中，受到了填料的阻力，延長(zhǎng)了停留時(shí)間，同樣有利于氧氣的傳質(zhì)。

ⅲ.研究表明，在BIOFOR中，氧氣可直接滲透入生物膜，因而加快了氧氣的傳質(zhì)速度，減少了供氧量。

工程實(shí)踐表明，曝氣量為傳統(tǒng)活性污泥法的1/20，為氧化溝的1/6，為SBR的1/4—1/3，在很大程度上節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。曝氣生物濾池水頭損失較小，剩余污泥量少且容易處理，維護(hù)量很少，這都將保證運(yùn)行費(fèi)用較低。

（4）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，曝氣生物濾池可在正常負(fù)荷2－3倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，而其出水水質(zhì)變化很小。這一方面依賴于濾料的高比表面積，當(dāng)外加有機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，濾料表面的生物量可以快速增值；另一方面依賴于整體曝氣生物濾池的緩沖能力。此外，生物曝氣濾池一旦掛膜成功，可在6－10℃水溫下運(yùn)行，并具有較好的運(yùn)行效果。

（5）易掛膜，啟動(dòng)快。曝氣生物濾池在水溫15℃左右，2至3周即可完成掛膜過程。在暫時(shí)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，此時(shí)濾料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝氣，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常。污水水溫15℃左右，停止運(yùn)行半月（濾柱內(nèi)排空水且不曝氣），恢復(fù)運(yùn)行后，三天后即完全恢復(fù)正常。這一特點(diǎn)使曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大地區(qū)的污水處理。在旅游地區(qū)，污水量受季節(jié)及旅游人數(shù)的變化影響非常大，在旅游淡季時(shí)，完全可以關(guān)閉部分曝氣生物濾池，以減少不必要的運(yùn)行費(fèi)用，一旦需要，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)設(shè)計(jì)處理能力。

（6）曝氣生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴(kuò)建。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污廢水處理工藝普遍存在一個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)新增污廢水處理量時(shí)，必須對(duì)原有工藝進(jìn)行較徹底的修改，主要原因是因?yàn)檫@些工藝都不是模塊化結(jié)構(gòu)。曝氣生物濾池完全模塊化，非常利于后期的擴(kuò)建和改建，僅需并列增加濾池?cái)?shù)即可，不影響已有的工藝運(yùn)行。

（7）采用自動(dòng)化控制，易于管理。曝氣生物濾池可采用完全自動(dòng)化控制，管理非常簡(jiǎn)單。同時(shí)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)。

（8）不產(chǎn)生臭氣、環(huán)境質(zhì)量高。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠的環(huán)境質(zhì)量普遍較差，臭氣彌漫、蒼蠅等昆蟲較多，曝氣生物濾池不產(chǎn)生臭氣，采用該工藝的污水廠環(huán)境質(zhì)量很高。

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