【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(jī)理與深床過(guò)濾機(jī)理有機(jī)結(jié)合的新型污水生物處理技術(shù)。本文對(duì)曝氣生物濾池的工藝原理、工藝特點(diǎn)、工藝形式進(jìn)行了綜合評(píng)述，對(duì)其在城市生活污水處理中去污效能、啟動(dòng)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(duì)目前曝氣生物濾池存在的優(yōu)點(diǎn)與不足進(jìn)行了針對(duì)性的分析。對(duì)曝氣生物濾池的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行深入探討，并進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)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(guó)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(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。近年來(lái)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(jì)高效的污水處理技術(shù)，對(duì)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(shí)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(yùn)行管理難度大、處理效能低下等缺點(diǎn)，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(lái)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(guò)濾的思想被引入到污水處理中來(lái)，于是體積小、出水水質(zhì)好、具有模塊化結(jié)構(gòu)并可自動(dòng)化操作的曝氣生物濾池(biological aerated filter，BAF)就應(yīng)運(yùn)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(guò)程中。深入了解其性能、機(jī)理并對(duì)其在實(shí)際工程中的應(yīng)用回顧與評(píng)述，將有助于提高人們對(duì)該項(xiàng)新技術(shù)的認(rèn)知水平，對(duì)曝氣生物濾池在我國(guó)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(diǎn)曝氣生物濾池是20世紀(jì)80 年代末在歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型的污水處理技術(shù)，它是由滴濾池發(fā)展而來(lái)并借鑒了快濾池形式，在一個(gè)單元反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)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(guó)，隨著環(huán)境對(duì)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(jì)思路，將生物降解與吸附過(guò)濾兩種處理過(guò)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(zhǎng)著大量生物膜，當(dāng)污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強(qiáng)氧化分解作用以及濾料粒徑較小的特點(diǎn)，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(jí)捕食作用，實(shí)現(xiàn)污染物的高效清除，同時(shí)利用反應(yīng)器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在，實(shí)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(diǎn):(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(yùn)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(jī)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(shí)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(yùn)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(fèi)用大大降低； (6)濾池運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)反沖洗去除濾層中截留的污染物和脫落的生物膜，無(wú)需二沉池，簡(jiǎn)化了工藝流程，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使運(yùn)行管理更加方便； ( 7)減少了污水廠異味，無(wú)污泥膨脹問(wèn)題，無(wú)需污泥回流。不同類型曝氣生物濾池構(gòu)造特點(diǎn)序號(hào)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(shí)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(dòng)反沖洗、沖洗時(shí)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(duì)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(jī)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(guò)10∶1； 填料粒徑為2～8 mm；填料高度為2～4m；單級(jí)反沖周期24 ～48 h；多級(jí)反沖周期24 ～48h，硝化反硝化濾池運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)；單池反沖水量約占產(chǎn)水量的8%左右，或?yàn)閱纬靥盍象w積的3倍左右；反沖時(shí)間20～30 min，反沖洗水強(qiáng)度15～35 L /m2 ?s，氣強(qiáng)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(dú)特性及明顯的空間梯度特征決定了其對(duì)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(guò)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(jī)物的高效去除，國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的研究及應(yīng)用也充分證明了上述觀點(diǎn)。[3]對(duì)中試規(guī)模的淹沒(méi)式生物濾池連續(xù)進(jìn)行18 個(gè)月的試驗(yàn)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(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)負(fù)荷的增大并不是因?yàn)檫M(jìn)水中更多的SS，而是由于更高的流量和低停留時(shí)間時(shí)，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(dòng)。國(guó)內(nèi)，齊兵強(qiáng)等[5]采用B IOFOR工藝，以生活污水為處理對(duì)象， C