曝气生物滤池

曝气生物滤池工艺

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摘要:作为污水生物处理的新工艺之一——曝气生物滤池工艺,有着活性污泥法的优点，但又与普通生物滤池有所不同。本文主要介绍曝气生

物滤池的发展、处理系统及结构、原理、工艺类型、组合形式介绍、工艺特点及问题与前景。

关键词：曝气生物滤池工艺类型工艺特点

曝气生物滤池(Biological Aerated Filter)简称BAF，是八十年代末九十年代初在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水生物处理新工艺。自从首座曝气生物滤池被发明，在科研人员和工程技术人员的共同努力下，BAF技术取得了长足的发展，工艺趋于更加成熟，功能更加完善。该技术不仅可用于污水处理厂的三级精处理和水体富营养化处理，而且广泛地适用于城市污水、小区生活污水、以及各类的工业废水处理。随着研究的深入，曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS、COD、BOD5、硝化、脱氮除磷、去除AOX（有害物质）的作用。

世界上首座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺，日本、韩国和中国台湾也先后引进了此项技术。目前世界上较大的环保公司如法国得利满公司、德国菲力普穆勒公司、法国VEOLIA公司均把它作为拳头产品在全世界推广。在国内，曝气生物滤池正处于推广阶段。

曝气生物滤池处理系统及结构如下：(1)池体滤料层高度2.5~4.5m，(2) 承托层高度0.3~0.4m，配水区高度1.2~1.5m，清水区高度1.0~1.3m，超高0.3~0.5m。(3)滤料为球型多孔生物滤料。(4)承托层、布水系统、布气系统、反冲洗系统、出水系统等。

曝气生物滤池处理污水的原理是反应器内填料上生长的生物膜中微生物氧化分解作用、填料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用。首先是微生物附着在填料表面上，污水在流经载体表面过程中 ,通过有机营养物的吸附,氧向生物膜内部的扩散以及膜中所发生的生物氧化作用,对污染物进行分解。在生物滤池中，污染物、溶解氧及各种必需的营养物质首先要经过液相扩散到生物膜表面，进而到生物膜内部，不但维持了膜上生物群的生长,而且扩散到生物膜表面或内部的污染物也有机会被生物膜生物所分解与转化，最终形成各种代谢产物(CO2、水等)。曝气生物滤池的过滤作用表现为填料本身就具有机械的截留作用和吸附作用，进水中的颗粒粒径较大的悬浮状物质被截留，经过培菌后滤料上生长有大量微生物，微生物新陈代谢作用产生的粘性物质如多糖类、酯类等起吸附架桥作用，与悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而被去除。

因此,生物滤池通过过滤作用就能去除部分污染物，与一般的生物接触氧化反应器仅靠微生物作用去除污染物相比，更具有优越性。由于生物膜生长，固着在比表面积较大的滤料表面上，这就使得池中容纳着大量微生物，从而在体现出容积负荷高、停留时间短的特点的同时，又能保证滤池在较低的污泥负荷下运行，为进一步降解污水中的有机污染物提供了可靠的保证，进而获得了优良的处理效果，保证了出水的稳定性。

曝气生物滤池的基本类型有如下分类：Biocarbone、Biostyr、Biofor （生物过滤氧化反应池）三种基本工艺。Biocarbone为早期形式，目前大多采用Biostyr和Biofor工艺。

(1)Biocarbone工艺，其滤料为密度比水大的球形陶粒，结构类似于普通快滤池，经预处理的污水从滤池顶部流入，向下流出滤池，在滤池中下部进行曝气，气水处于逆流，在反应器中，有机物被微生物氧化分解，NH3—N 被氧化成NO3—N，另外由于在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境，在硝化的同时能实现部分反硝化。

(2)Biostyr工艺是法国OTV公司对其原有BIOCARBONE的一个改进，其滤料为相对密度小于1的球形有机颗粒，漂浮在水中。经预处理的污水与经硝化的滤池出水按一定回流比混合后进入滤池底部。在滤池中间进行曝气，根据反硝化程度的不同将滤池分为不同体积的好氧和缺氧部分。

在缺氧区，一方面反硝化菌利用进水中的有机物作为碳源，将滤池中的NO3—N转化为N2，实现反硝化。另一方面，填料上的微生物利用进水中的溶解氧和反硝化产生的氧降解BOD，同时，一部分SS被截留在滤床内，这样便减轻了好氧段的固体负荷。经过缺氧段处理的污水然后进入好氧段，在好氧段微生物利用气泡中转移到水中的溶解氧进一步降解BOD，硝化菌将NH3—N氧化为NO3—N，滤床继续截留在缺氧段没有去除的SS。流出滤池的水经上部滤头排出，滤池出水分为：①排出处理系统；②按回流比与原水混合进行反硝化；③用作反冲洗。

(3)BIOFOR工艺是由Degremont公司开发的，其底部为气水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤料。Biofor（生物过滤氧化反应池）是得利满水务继滴滤池、Biodrof干式过滤系统之后的专为污水处理厂设计的第三代生物膜反应池。与其它类型的生物过滤工艺相比，Biofor主要具有下列特性：①向上流生物过滤进水自滤池底部流向顶部，上流过滤在滤池的整个高度上持续提供正压条件，与下向流过滤相比提供了许多优势。②使用特制的过滤及生物膜支持煤介：Biolite生物滤料确保获得较高的生物膜浓度和较大的截留能力，并加长了运行周期。③高性能曝气,Biofor采用了特制的曝气头：它不仅能高效的供氧，而且节约能源、使用安全、易于操作和维护。④流体完全均匀的分布：空气和水流为同向流。Biofor生物滤池的滤板配有25UB33e滤头，该滤头的防阻塞设计通过均匀的配水使过滤效果优化。

曝气生物滤池根据其在污水处理过程中去除污染物或营养物质的不

同，可分为除碳型（DC曝气生物滤池）、硝化型（N曝气生物滤池）、硝化/反硝化型、反硝化型以及除磷滤池等。

曝气生物滤池功能的调整是通过对曝气管道位置的设置，即好氧区及厌氧区的分配，来控制硝化反应和反硝化反应的程度（也可以单独进行硝化反应或反硝化反应），从而实现其相应的功能。此外，亦也经由进水水质调控得以实现的。（如出水回流、进水投加除磷混凝剂等）

⑴除碳型（DC曝气生物滤池）

主要用于处理可生化性较好的工业废水以及对氨氮等营养物质没有特殊要求的生活污水，其主要去除对象为污(废)水中的碳化有机物和截留污水中的悬浮物，也即去除BOD、COD、SS。纯以去除污(废)水中碳化有机物为主的曝气生物滤池称为DC曝气生物滤池。由于DC曝气生物滤池属于生物膜法处理工艺，所以当进水有机物浓度较高，同时有机负荷较大时，其生物反应的速度很快，微生物的增殖也很快，同时老化脱落的微生物膜也较多，使滤池的反冲洗周期缩短。所以对于采用DC曝气生物滤池处理污(废)水时，建议进水CODcr≤1500mg/L，BOD/COD≥0.3。

⑵硝化型（N曝气生物滤池）

硝化型曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行硝化，故称为N曝气生物滤池，适用于仅需要进行硝化反应的场合(即排放标准只对氨氮有做要求而对总氮则无规定)。在该段滤池中，供气较为充足整个滤床处于好氧状态，由于进水中的有机物浓度较低，异养微生物较少，优势生长的微生物为自养性硝化菌，将污水中的氨氮氧化成硝酸氮或亚硝酸氮。同样在该段滤池中，由于微生物的不断增殖，老化脱落的微生物膜也较多，所以间隔一定时间也需对该滤池进行反冲洗。

⑶反硝化型（DN曝气生物滤池）

反硝化型（DN）曝气生物滤池，不设曝气管道，只设有反冲洗布气管道。反硝化型（DN）曝气生物滤池整个滤床均处于厌氧状态，在厌氧条件下，NO3-N 和NO2-N 在硝化菌的作用下被还原为气态N2，从而实现脱氮作用；反硝化型（DN）曝气生物滤池适用对出水总N有要求的场合；

⑷硝化/反硝化型

具有硝化和反硝化功能的BAF生物滤池，其曝气管位于滤床中的经过计算的位置，将滤床分隔为下部厌氧区和上部好氧区，它可以去除所有可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，悬浮物(SS)，氨氮和硝酸盐(即总氮)。污水首先进入滤床下部的厌氧区，在此进行反硝化反应。即在厌氧条件下，NO3-N 和NO2-N 在硝化菌的作用下被还原为气态N2；然后进入上部的好氧区，在此将含碳污染物分解，将氨氮转化为硝态氮。

曝气生物滤池工艺特点介绍如下并与其他生物滤池比较：

特点：(1)采用新型填料；(2)采用气水平行上向流。

比较：（1）较小的池容和占地面积；（2）高质量的处理出水；（3）简化处理流程；（4）基建费用、运转费用节省；（5）管理简单；（6）设备可间断运行。

作为一种崭新的水处理工艺——曝气生物滤池正处在推广之中。根据目前的研究和应用情况，今后仍有很多问题有待研究：

生物膜的特点及其快速启动的方式；生物氧化功能和过滤功能之间的相互关系；反冲洗过程中生物膜的脱落规律；进一步拓宽曝气生物滤池的应用范围，研究其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理问题中如何与其他工艺相结合。

曝气生物滤池中核心介质――滤料的研究也会促进该工艺在中国的应用的范围，BIOSTYR、Biofor两种工艺功能比较强大，但在中国大范围的应用仍存在问题，如专利问题，再有它们从投资上都比较大，这也阻碍了这两种工艺在中国的大范围的应用。

所以特种滤料的的研究与生产的国产化将是曝气生物滤池在国内大范围的应用的关键。

参考文献：

1.水处理新技术、新工艺与设备白润英肖作义宋蕾

2.曝气生物滤池专题站 BAF工艺介绍

3.曝气生物滤池(BAF)的研究进展朱正齐姜佩华陈季华

4.曝气生物滤池(BAF)及其设计张诗化郑俊

5.生物处理技术，BAF曝气生物滤池工艺探讨