曝气生物滤池工艺介绍

　　曝气生物滤池(BAF)是上世纪八十年代末法国研制成功的污水处理新工艺，属第三代生物膜反应器，不仅具有生物膜工艺技术的优势，同时也起着有效的空间过滤作用。其基本原理是在**处理基础上，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为处理介质，充分发挥生物代谢作用、物理过滤作用、膜及膜和填料的物理吸附作用以及反应器内食物多级捕食作用，实现污染物在同一单元反应器内去除。通过使用特殊的滤料和正确的配气设计，使其与传统处理工艺相比具有优异的工艺性能。

曝气生物滤池的结构

　　曝气生物滤池简称BAF。曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形形式，也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式，即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒填料，以提供微生物膜生长的载体，并根据污水流向不同分为下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流过滤料层，在滤料层下部鼓风曝气，使空气与污水逆向或同向接触，使污水中的有机物与填料表面生物膜通过生化反应得到稳定，填料同时起到物理过滤作用。

　　根据污水在滤池运行中过滤方向的不同，曝气生物滤池可分为上向流和下向流滤池，除污水在滤池中的流向不同外，上向流和下向流滤池的池型结构基本相同。早期曝气生物滤池的应用形式大多都是下向流态，但随着上向流态曝气生物滤池比下向流滤池的众多优点被人们所认同。所以近年来国内外实际工程中绝大多数采用上向流曝气生物滤池结构。

　　曝气生物滤池从结构上共分为三个区域，及缓冲配水区：承托层、滤料层、出水区及出水槽、待处理污水由管道流入缓冲配水区，污水在向上流过滤料层时，经滤料上附着生长的微生物膜净化处理后经过出水和出水槽由管道排出。缓冲配水区的作用是使污水均匀流过滤池。在待处理污水进入滤池起，同时由鼓风机鼓风并通过管道向池内供给微生物膜代谢所需的空气(氧源)，生长在滤料上的微生物膜从污水中吸取可溶性有机污染物作为其生理活动所需的营养物质，在代谢过程中将有机污染物分解，使废水得到净化。在滤池反冲洗时，较轻的滤料有可能被水流带至出水口处，并在斜板沉淀区沉降，而回流至滤池内，以保证滤池内的微生物浓度。斜板沉淀器的倾斜角度是根据实际运行经验而设定，以保证脱落的微生物膜在运行或反冲洗时能随水流被带到池外，而滤料则不会带到池外。当运行到一定程度时，由于滤料上增厚微生物膜的脱落，出水中会带有部分脱落的微生物膜，使出水水质变差，这时必须关闭进水管阀门，启动反冲洗水泵，利用储备在清水池中的处理出水对滤池进行反冲洗，反冲洗采用气、水联合反冲洗。为保证布水、布气均匀，在滤料支撑板上均匀布置有曝气生物滤池专用的配水、配气滤头。

曝气生物滤池除有机物机理

　　曝气生物滤池是一种膜法生物处理工艺，微生物附着在载体表面，污水在流经载体表面过程中，通过有机营养物质的吸附，氧向生物膜内部的扩散以及生物膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物质进行氧化分解，使污水得以净化。

　　生物膜形成于自然环境和人工环境中，生物膜存在于几乎所有暴露于水中的固体表面上，代表了一些微生物群体，其中有各种寄居者，如固着**、原生动物等，这些微生物细胞以及非生物物质镶嵌在为深谷分泌的有机聚合物基质中。因此，生物膜可以定义为：一种活跃地生长发育着的单一或混合的微生物群体，其不可逆转地附着到一种活性或非活性的物质表面，并在其上生长和繁殖，由细胞内向外伸展的细胞外多聚物使得微生物细胞形成纤维状的纤结结构。

　　生物膜时由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统，细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中，并且附着在固体表面，生物膜发育形成的条件和事件序列大致为：①存在着可用于聚居的固体表面;②一种有机分子膜快速形成;③聚结的细胞松散地附着;④聚居的细胞牢固地附着;⑤微生物群落形成，产生胞外聚合物;⑥群落向上和向外扩散，形成规格和不规则结构;⑦生物膜成熟，新的菌种进入生物膜并生长，有机和无机碎片被结合，并且溶液梯度形成，导致了生物膜空间的异性结构;⑧生物膜可能被吞噬**的原生动物捕食;⑨成熟的生物膜可以脱落，使这种循环交替地重复进行;⑩形成一种**群落。

　　生物膜由细胞生物量和胞外聚合物组成，主要成分是蛋白质。从所有生物膜的胞外聚合物组分中可以提取腐殖酸、多糖糖醛酸和DNA，胞外聚合物在**生长和存活方面具有广泛的功能，包括附着作用、微小群落构成、絮凝物形成、防止重金属、防止**被捕食和环境的波动，对微生物试剂有很强的阻抗作用并决定胞外酶的定位等。在好氧异氧微生物反应器中形成的生物膜，胞外聚合物可能由**产生，可能为水解产物，也可能是来自废水中的有机纤维物，其胞外聚合物中多糖占65%，生物膜水含量为97%。

曝气生物滤池的特点

　　曝气生物滤池对生物滤池进行了**的革新：采用人工强制曝气，代替了自然透风;采用粒径小、比表面积大的滤料，明显进步了生物浓度;采用生物处理与过滤处理联合方式，省往了二次沉淀池;采用反冲洗的方式，免往了堵塞的可能，同时进步了生物膜的活性;采用生物膜加生物絮体联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。

　　(1) 曝气生物滤池同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得很高的出水水质，可达到回用水水质标准。

　　一般来说，对生活污水，二级处理即可达到普通工艺三级处理的水平。对产业废水，即使在可生化性不强的情况下，曝气生物滤池处理效果也优于一般的工艺，由于曝气生物滤池处理有机物不仅依靠于生物氧化，还存在明显的生物吸附和过滤作用，由于可往除粒径较大，可吸附往除一些可生化性不强的物质。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，一般不超过10mg/l，出水非常清澈透明;因不断的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄(一般为110微米左右)，活性很高。高活性的生物膜不仅体现在生物氧化、降解方面，更表现为生物絮凝、吸附作用。对一些难降解的物质，可将其吸附、截留在池中，得以往除。

　　(2) 占地面积小，基建投资省。

　　由于在曝气生物滤池反应器中,处理效果与填料高度成正相关,因此可以通过增加填料高度来减少占地面积。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省往二次沉淀池的占地和投资。曝气生物滤池占地面积仅为常规工艺的1/10—1/5。处理负荷高、停留时间短，因而池容较小，基建投资比常规工艺节省至少20-30%。

　　(3) 运行用度低。

　　供气能耗在所有好氧生物处理的运行用度中占了相当的比例，曝气生物滤池工艺氧的传输利用效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。氧的利用效率可达20-30%。主要原理为：

　　a) 因填料粒径很小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，加强了氧气的利用率。

　　b) 气泡在上升过程中，受到了填料的阻力，延长了停留时间，同样有利于氧气的传质。

　　c) 研究表明，在BIOFOR中，氧气可直接渗透进生物膜，因而加快了氧气的传质速度，减少了供氧量。

　　工程实践表明，曝气量为传统活性污泥法的1/20，为氧化沟的1/6，为SBR的1/4—1/3，在很大程度上节省了运行用度。曝气生物滤池水头损失较小，剩余污泥量少且轻易处理，维护量很少，这都将保证运行用度较低。

　　(4) 抗冲击负荷能力强，耐低温。

　　运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2-3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这一方面依靠于滤料的高比表面积，当外加有机负荷增加时，滤料表面的生物量可以快速增值;另一方面依靠于整体曝气生物滤池的缓冲能力。此外，生物曝气滤池一旦挂膜成功，可在6-10℃水温下运行，并具有较好的运行效果。

　　(5) 易挂膜，启动快。

　　曝气生物滤池在水温15℃左右，2至3周即可完成挂膜过程。在暂时不使用的情况下可封闭运行，此时滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。污水水温15℃左右，停止运行半月(滤柱内排空水且不曝气)，恢复运行后，三天后即完全恢复正常。这一特点使曝气生物滤池非常适合一些水量变化大地区的污水处理。在旅游地区，污水量受季节及旅游人数的变化影响非常大，在旅游淡季时，完全可以封闭部分曝气生物滤池，以减少不必要的运行用度，一旦需要，可在很短的时间内恢复设计处理能力。

　　(6) 曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改、扩建。

　　国内现有污废水处理工艺普遍存在一个缺点：当新增污废水处理量时，必须对原有工艺进行较彻底的修改，主要原因是由于这些工艺都不是模块化结构。曝气生物滤池完全模块化，非常利于后期的扩建和改建，仅需并列增加滤池数即可，不影响已有的工艺运行。

　　(7) 具有更高的生物浓度和更高的有机负荷。

　　曝气生物滤池中采用的粗糙多孔的粒状填料为微生物提供了更佳的生长环境,易于挂膜及稳定运行,可在填料表面保持较多的生物量,单位体积内微生物量远远大于活性污泥中的微生物量(可达10～15 g/ L) 。高浓度的微生物量使得曝气生物滤池的容积负荷增大,进而减少了池容积和占地面积, 使基建费用大大降低。

　　(8) 菌群结构合理。传统的活性污泥法,微生物的分布相对均匀,而在BAF 中从上到下形成了不同的优势生物菌种,因此使得除C、硝化/ 反硝化能在同一个池子中发生,简化了工艺流程。

曝气生物滤池工艺系统组成

　　曝气生物滤池(简称BAF)，是生物接触氧化池和过滤相结合的新型生物膜法工艺，它是生物滤池的一种变形，但克服了传统生物滤池有机负荷低、易堵塞等缺点，其池型可以进行模块组合，故适用于大、中、小各种规模的污水处理。

　　曝气生物滤池集曝气、生物氧化、生物絮凝、过滤、反冲洗更新等功能于一体，其运行多采用水、气同向的上向流，冲洗主要为气、水上向冲洗。曝气生物滤池运行时，经预处理后的污水由池底部进入池内，通过滤头均匀布水，同时通过曝气头曝气，气、水自下而上穿过滤层，实现对污水中含碳有机物(BOD)的降解，硝化氨氮、截流随污水进入的SS和脱落的生物膜，使*终出水满足排放要求。

　　滤池冲洗时滤料呈向上膨胀状态，冲洗出的污水通过回收池和回收泵送入预处理沉淀池。为防止滤料堵塞及减少冲洗次数，曝气生物滤池对进水SS浓度有一定限制，因此，需要设置**强化预处理;由于滤料粒径小，截留作用强，因此出水不再进行沉淀，不需设二沉池。

　　曝气生物滤池F工艺技术于20世纪80年代初，首先在法国使用成功，随后在欧美、日本等地得到推广应用。我国在20世纪90年代后期(九五计划期间)将BAF列入国家科技攻关项目，为该项技术在我国的推广应用取得了经验。

曝气生物滤池工艺流程

　　污水经格栅去除粗大漂浮、悬浮物后，进入出沉池或水解酸化池(强化预处理池)进行沉砂、除油和沉淀同时去除部分 SS 、 化学需氧量 、 BOD 等物质经预处理的污水进入*** BAF-C/N 滤池(或 DN 沉淀池)，绝大部分 化学需氧量 、 BOD 在此进行降解，部分氨氮进行硝化(或反硝化)接着污水进入**级 BAF-N 滤池(或 C/N 滤池)，进行氨氮的彻底硝化及化学需氧量,BOD 地进一步降解，同时进行化学除磷，以保证出水总磷≤ 0.5mg/l,NH3-N ≤ 5 mg/l,TN ≤ 10mg/l运行过程中，在一二级 BAF 底部进行供氧滤池运行一段时间后需对滤池进行反冲洗;反冲洗采用气水联合反冲洗，反冲洗污水通过排水缓冲池返回初沉池或水解酸化池，与原污水混和初沉池或水解酸化池的剩余污泥进行脱水处理，泥饼外运处置。若选用 DN 滤池 +C/N 滤池的脱氮工艺，则需将 C/N 滤池的出水回流 。

曝气生物滤池的工艺性能

　　1. 过滤速度：2～8m/h(反硝化时>10m/h) 反冲洗空气速度：60～90m/h

　　2. 固体负荷能力：4～7kg/ BOD 有机负荷：2～6kg/.d

　　3. 　化学需氧量 有机负荷： 4～12kg/.d 系统氧效率：30 ～35%

　　4. 城市污水处理吨水造价：800～1000元 硝化(10 ℃)：0.6～1.0kg/.d

　　5. 脱氮(10℃)：1.5～2.5kg/.d 反冲洗水量：5～6升/ ㎡.s

　　6. 产泥量：0.6～0.7kg/去除kgBOD.d 城市污水处理吨水电耗：0.2 ～0.25度

曝气生物滤池工艺的优势

　　总结曝气生物滤池的特点，其工艺优势主要表现在：

　　(1)处理流程简单，占地面积少;

　　(2)处理构筑物容积小，工程投资相对较低;

　　(3)氧利用效率高，电耗较低;

　　(4)运行费用低;

　　(5)出水水质好，脱氮、除磷能力强;

　　(6)可适应污水高、低浓度的变化，抗冲击负荷能力强;

　　(7)运行稳定，生物膜易培养，运行适应性强;

　　(8)对环境影响小;

　　(9)易实现自动化运行，运行管理简单;

　　(10)可单格建设��运行，适应水量规模变化。

　　由于以上明显的工艺优势，曝气生物滤池必将会在未来取得更为广泛的推广和应用。

曝气生物滤池工艺的应用

　　曝气生物滤池可广泛用于水体富营养化、生活污水、市政污水、生活杂排水、食品加工、酿造、化工、制药、印染等可生化的污水和废水处理：

　　1、作为工业污水处理中三级深化处理工艺;

　　2、 现有城镇污水处理厂提标，升级改造的**工艺;

　　3、 氨氮不达标废水处理工程升级改造的**工艺;

　　4、 小型生活污水处理站，及社区中水站的**工艺。