【正文】 曝氣生物濾池淺析摘要：曝氣生物濾池是一種將生物氧化機理與深床過濾機理有機結(jié)合的新型污水生物處理技術(shù)。本文對曝氣生物濾池的工藝原理、工藝特點、工藝形式進(jìn)行了綜合評述，對其在城市生活污水處理中去污效能、啟動方式、反沖洗形式及理想填料的應(yīng)用與最新研究進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)介紹，尤其對目前曝氣生物濾池存在的優(yōu)點與不足進(jìn)行了針對性的分析。對曝氣生物濾池的運行機理進(jìn)行深入探討，并進(jìn)一步加強對曝氣生物濾池與其他工藝組合的優(yōu)化研究，將完善曝氣生物濾池的工藝體系，拓寬其使用范圍。因此，曝氣生物濾池將在我國污水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵字：污水處理、曝氣生物濾池、脫氮除磷、應(yīng)用進(jìn)展水資源是人類賴以生存的基本物質(zhì)之一，已成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。近年來隨著城市建設(shè)和工業(yè)的發(fā)展，城市用水量急劇增加，大量不達(dá)標(biāo)污廢水的排放不僅污染了環(huán)境和水源，更加重了水資源的日益短缺和水質(zhì)的日益惡化，從而導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的惡性循環(huán)。尋求經(jīng)濟高效的污水處理技術(shù)，對促進(jìn)污水回用的發(fā)展和水環(huán)境的恢復(fù)有著現(xiàn)實和深遠(yuǎn)的意義。生物法是污水處理的基本方法，然而傳統(tǒng)污水生物處理工藝不可避免的具有占地面積比較大、處理系統(tǒng)復(fù)雜、運行管理難度大、處理效能低下等缺點，而且隨著城市發(fā)展步伐的加快及城市區(qū)域的拓展，污水處理設(shè)施離城區(qū)越來越近，有的甚至建在城區(qū)，污水廠土地的使用也受到嚴(yán)格的限制[1]。在這種背景下，生物過濾的思想被引入到污水處理中來，于是體積小、出水水質(zhì)好、具有模塊化結(jié)構(gòu)并可自動化操作的曝氣生物濾池(biological aerated filter，BAF)就應(yīng)運而生了。作為一種新型污水處理技術(shù)，曝氣生物濾池工藝尚處于發(fā)展完善過程中。深入了解其性能、機理并對其在實際工程中的應(yīng)用回顧與評述，將有助于提高人們對該項新技術(shù)的認(rèn)知水平，對曝氣生物濾池在我國污水處理中的應(yīng)用起到積極的促進(jìn)作用。一、曝氣生物濾池的工藝原理及特點曝氣生物濾池是20世紀(jì)80 年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型的污水處理技術(shù)，它是由滴濾池發(fā)展而來并借鑒了快濾池形式，在一個單元反應(yīng)器內(nèi)同時完成了生物氧化和固液分離的功能。世界上首座曝氣生物濾池于1981年誕生在法國，隨著環(huán)境對出水水質(zhì)要求的提高，該技術(shù)在全世界城市污水處理中獲得了廣泛的推廣應(yīng)用[2]。目前，在全球已有數(shù)百座大小各異的污水處理廠采用了BAF技術(shù)，并取得了良好的處理效果。曝氣生物濾池是充分借鑒污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計思路，將生物降解與吸附過濾兩種處理過程合并在同一單元反應(yīng)器中。以濾池中填裝的粒狀填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)為載體，在濾池內(nèi)部進(jìn)行曝氣，使濾料表面生長著大量生物膜，當(dāng)污水流經(jīng)時，利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強氧化分解作用以及濾料粒徑較小的特點，充分發(fā)揮微生物的生物代謝、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級捕食作用，實現(xiàn)污染物的高效清除，同時利用反應(yīng)器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在，實現(xiàn)脫氮除磷的功能。曝氣生物濾池雖是生物膜處理方法的一種，但與傳統(tǒng)生物濾池相比，仍具有明顯特點:(1)BAF采用的粗糙多孔的小顆粒填料作為生物載體，可在填料表面保持較高的生物量(可達(dá)10～15 g/L) ，易于掛膜且運行穩(wěn)定； (2)生物相復(fù)雜，菌群結(jié)構(gòu)合理，反應(yīng)器內(nèi)具有明顯的空間梯度特征， 能耐受較高的有機和水力沖擊負(fù)荷，不同的污染物可以在同一反應(yīng)器被漸次去除，同步發(fā)揮生物氧化作用、生物吸附絮凝和物理截留作用，出水水質(zhì)好，可滿足回用要求； (3)區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除BOD、氨氮時需進(jìn)行曝氣，但粒狀填料層具有較高的氧轉(zhuǎn)移效率，曝氣量低，運行能耗較低，硝化和反硝化效率高； (4) BAF濾池為半封閉或全封閉構(gòu)筑物，其生化反應(yīng)受外界溫度影響較小，適合于寒冷地區(qū)進(jìn)行污水處理； (5)高濃度的微生物量增大了BAF的容積負(fù)荷，進(jìn)而降低了池容積和占地面積，使基建費用大大降低； (6)濾池運行過程中通過反沖洗去除濾層中截留的污染物和脫落的生物膜，無需二沉池，簡化了工藝流程，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使運行管理更加方便； ( 7)減少了污水廠異味，無污泥膨脹問題，無需污泥回流。不同類型曝氣生物濾池構(gòu)造特點序號工藝形式進(jìn)出水方式填料曝氣管位置反沖洗方式1B IOCARBON上進(jìn)下出石英砂濾池中下部氣水聯(lián)合反沖、底部設(shè)反沖洗進(jìn)氣、水裝置2B IOFOR下進(jìn)上出陶粒濾池底部氣水聯(lián)合反沖、氣水同時進(jìn)入混合室3B IOSTYR下進(jìn)上出聚苯乙烯濾池中下部氣水聯(lián)合反沖、反沖水采用下向流4B IOSMED I下進(jìn)上出合成輕質(zhì)濾料濾池底部脈動反沖洗、沖洗時下部形成空氣室5B IOPUR上進(jìn)下出規(guī)整波紋板濾池底部氣水聯(lián)合反沖、底部設(shè)反沖洗進(jìn)氣、水裝置隨著人們對曝氣生物濾池研究的深入， BAF反應(yīng)器的關(guān)鍵工藝參數(shù)也有了較大的調(diào)整，其工藝參數(shù)大致如下；容積負(fù)荷與要求出水水質(zhì)相關(guān)，一般情況下有機物負(fù)荷為2～10 kg BOD5 /m3 ?d；硝化0. 5～3 kgNH32N /m3 ?d；反硝化018～7 kg NO32N /m3 ?d； 水力負(fù)荷6～16 m3 /m2 ?h；氣水比(1～3)∶1，最大不超過10∶1； 填料粒徑為2～8 mm；填料高度為2～4m；單級反沖周期24 ～48 h；多級反沖周期24 ～48h，硝化反硝化濾池運行時間較長；單池反沖水量約占產(chǎn)水量的8%左右，或為單池填料體積的3倍左右；反沖時間20～30 min，反沖洗水強度15～35 L /m2 ?s，氣強度15～45 L /m2 ?s。二、曝氣生物濾池的效能曝氣生物濾池工藝上的獨特性及明顯的空間梯度特征決定了其對污染物去除的高效性。曝氣生物濾池內(nèi)填料的物理吸附和過濾截留作用以及生物膜的生物氧化作用決定了池內(nèi)SS和有機物的高效去除，國內(nèi)外該領(lǐng)域的研究及應(yīng)用也充分證明了上述觀點。[3]對中試規(guī)模的淹沒式生物濾池連續(xù)進(jìn)行18 個月的試驗研究表明BOD5和SS去除率均大于95%。Gilbert Desbos等[4]在研究SS和COD的去除率同濾速之間的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)荷的增大并不是因為進(jìn)水中更多的SS，而是由于更高的流量和低停留時間時，去除效率是相當(dāng)穩(wěn)定的，總的SS去除率在80% ～90%之間，而COD去除率在70% ～80%之間波動。國內(nèi)，齊兵強等[5]采用B IOFOR工藝，以生活污水為處理對象， C