曝氣生物濾池在水處理中的應(yīng)用

摘要：曝氣生物濾池（BAF）是一種集生物氧化、過(guò)濾、吸附于一體的新型生物膜污水處理技術(shù)。本文介紹了曝氣生物濾池的發(fā)展應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)形式、工藝特點(diǎn)以及工作原理，闡述了 BAF 在我司河水預(yù)處理中的應(yīng)用情況。作為一種高效的生物膜污水處理工藝，曝氣生物濾池日益受到水處理專家的關(guān)注，指出BAF作為一種深度處理工藝是非常適合于我國(guó)國(guó)情的水處理技術(shù)，尤其對(duì)我國(guó)今后中水回用、企業(yè)污水閉路循環(huán)以及“零排放”具有重要意義，應(yīng)加大研發(fā)和開(kāi)發(fā)力度，推廣其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池；原理；應(yīng)用；水處理

1、前言

近年來(lái)隨著城市建設(shè)和發(fā)展，大量不達(dá)標(biāo)污廢水的排放不僅使環(huán)境遭受?chē)?yán)重污染，并且造成了水資源的短缺。對(duì)此，尋找經(jīng)濟(jì)效率高的污水處理技術(shù)，對(duì)提高水環(huán)境的恢復(fù)功能和污水回用的發(fā)展有著重要的意義。自20世紀(jì)，80年代來(lái)，BAF就開(kāi)始引起人們廣泛關(guān)注，是一種發(fā)展很快的新型生物處理技術(shù)，已成為一個(gè)熱門(mén)的研究。曝氣生物濾池的基本原理在于為介質(zhì)的顆粒填料，通過(guò)附著在填料和胞外聚合物吸附截留的生物膜，微生物氧化分解，形成沿食物鏈捕食層次角色實(shí)現(xiàn)從水中去除污染物的目的流動(dòng)方向。同時(shí)利用好氧反應(yīng)器中，缺氧區(qū)的存在，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷功能。該技術(shù)具有出水水質(zhì)良好、水力停留時(shí)間短、占地面積小、投資和運(yùn)行成本相對(duì)較低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)大和管理方便等優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效節(jié)能的污水處理技術(shù)。它不僅可以用于污水的二級(jí)和三級(jí)處理，而且還可用于微污染水源水預(yù)處理等。比較適合我國(guó)水處理事業(yè)所面臨的技術(shù)水平低以及資金不足的狀況。因此深入了解其性能、機(jī)理及其在水處理中的應(yīng)用情況，將有助于提高人們對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用水平。

2. BAF在我司河水處理中的應(yīng)用

2.1概況

以河水為水源，建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)模為96000m3/d，水廠自用水率為5%，預(yù)處理部分設(shè)計(jì)流量為100800 m3/d。處理后產(chǎn)水直接補(bǔ)充電廠涼水塔。處理工藝主要采用：“曝氣生物濾池+機(jī)械加速攪拌澄清+纖維束過(guò)濾罐”的主體處理工藝。來(lái)水污染程度較高，氨氮必然存在超標(biāo)的可能，尤其在上游來(lái)水和降雨量較少的冬春秋季節(jié)，河流稀釋和自凈能力降低，增加生物預(yù)處理對(duì)去除氨氮和有機(jī)物，改善混凝效果非常重要。濁度升高一般在雨季出現(xiàn)，此時(shí)有機(jī)物和氨氮降低，可以超越BAF 運(yùn)行。

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)：pH6～9；濁度≤200NTU；BOD5≤30mg/L；CODcr≤80mg/L。出水水質(zhì)參照《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50335-2002中循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)即：pH6～9；濁度≤5NTU；BOD5≤10mg/L；CODcr≤60mg/L。

2.2BAF工藝的性能

（1）采用氣水平行上向流，使得氣水進(jìn)行極好均分，防止了氣泡在濾料層中凝結(jié)核氣堵現(xiàn)象，氧的利用率高，能耗低；

（2）與下向流過(guò)濾相反，上向流過(guò)濾維持在整個(gè)濾池高度上提供正壓條件，可以更好的避免形成溝流或短流，從而避免通過(guò)形成溝流來(lái)影響過(guò)濾工藝而形成的氣阱；

（3）上向流形成了對(duì)工藝有好處的半柱推條件，即使采用高過(guò)濾速度和負(fù)荷，仍能保證BAF工藝的持久穩(wěn)定性和有效性；

（4）采用氣水平行上向流，使空間過(guò)濾能被更好的運(yùn)用，空氣能將固體物質(zhì)帶入濾床深處，在濾池中能得到高負(fù)荷、均勻的固體物質(zhì)，從而延長(zhǎng)了反沖洗周期，減少清洗時(shí)間和清洗時(shí)用的氣水量；

（5）濾料層對(duì)氣泡的切割作用事使氣泡在濾池中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，提高了氧的利用率；

（6）由于濾池極好的截污能力，使得BAF后面的機(jī)械加速澄清池用藥量少、出水效果好。

經(jīng)過(guò)近八年運(yùn)行，BAF運(yùn)行穩(wěn)定，其經(jīng)濟(jì)性能及耐污染沖擊得到了驗(yàn)證。我們采用目前較先進(jìn)的火山巖填料，相比于傳統(tǒng)的生物濾池具有以下性能提升：

（1）高負(fù)荷的有機(jī)物，高濃度的生物，較短的水力停留時(shí)間，抗沖擊能力突出，處理水的質(zhì)量是好的。曝氣生物濾池可以在正常負(fù)荷的2至3倍運(yùn)行負(fù)載下工作，其水質(zhì)變化也不會(huì)大；

（2）濾池的封閉或半封閉結(jié)構(gòu)，降低了污水處理廠的氣味，無(wú)污泥膨脹問(wèn)題，沒(méi)有污泥回流，在處理設(shè)施能運(yùn)行起來(lái)，有利于系統(tǒng)的恢復(fù)的開(kāi)始；

（3）占地面積小，是傳統(tǒng)工藝1 / 4到1 / 5，節(jié)省大量的土地及地面處理成本，模塊化設(shè)計(jì)的需要，使操作更方便管理。

3. BAF應(yīng)用前景及存在的問(wèn)題

3.1 BAF在水處理過(guò)程中的應(yīng)用前景

曝氣生物濾池工藝發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)取得了很大的成就，但其在除磷、反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和影響因素等方面有待進(jìn)一步研究。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展的同時(shí)，也將為BAF提供更好的分析技術(shù)和檢測(cè)方法的膜技術(shù)更先進(jìn)的分析。曝氣生物濾池工藝具有占地面積小、處理效果好、投低資、易于管理、于污水過(guò)濾深度生物處理于一身，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代水處理工藝。曝氣生物濾池可以應(yīng)用于受污染的原水預(yù)處理，污水深度處理技術(shù)，結(jié)合其他的處理。通過(guò)對(duì)新型填料的開(kāi)發(fā)高效的性能增強(qiáng)的預(yù)處理，與高級(jí)氧化技術(shù)組合等，可以強(qiáng)化曝氣生物濾池的性能和一些難降解污染物的去除能力，使曝氣生物濾池在污水處理中發(fā)揮更大作用。

3.2存在的問(wèn)題

（1）對(duì)進(jìn)水的SS要求較高，SS一般不超過(guò)100mg/L，最好控制在60 mg/L以下。

（2）生物除磷效果不好，最好采用化學(xué)法除磷。

（3）溫度是影響生物濾池運(yùn)行效果的因素之一。研究表明，20℃是反應(yīng)器中氨氮去除率的臨界溫度，低于20℃，去除率較低；20℃時(shí)，氨氮去除率上升；高于20℃，去除率增長(zhǎng)隨著溫度的升高逐漸緩慢。

4.結(jié)論

BAF作為一種新型高效生物膜污水處理技術(shù)和工藝。近些年來(lái)，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱門(mén)領(lǐng)域，既可以作為污水的二級(jí)處理，也可用于深度處理。是一個(gè)適合中國(guó)國(guó)情的污水處理技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著分子生物學(xué)，納米技術(shù)和生物檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)曝氣生物濾池生物膜特性的研究將是提高曝氣生物濾池組合工藝的發(fā)展和擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，解決我們的水資源短缺的有效途徑。尤其對(duì)我國(guó)今后中水回用、企業(yè)污水閉路循環(huán)以及“零排放”具有重要意義，應(yīng)加大研發(fā)和開(kāi)發(fā)力度，推廣其應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]鄧征宇，楊春平等.曝氣生物濾池技術(shù)進(jìn)展，環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，[8]：88-93

[2]王奕，復(fù)合型生物膜反應(yīng)器處理污水的研究，大連理工大學(xué)，2003，[2]：188-190

[3]李冰等，BAF的工藝特性，科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2004，55（42）：273-279.

[4]劉衛(wèi)華，微污染原水化學(xué)預(yù)氧化處理技術(shù)試驗(yàn)研究，天津大學(xué)，2005，10（5）：201-245

[5]王煒亮等，曝氣生物濾池的發(fā)展、應(yīng)用以及特性，青島建筑工程學(xué)院學(xué)，2004，22（10）：288-301.

作者簡(jiǎn)介：石超杰，（1977-）男，河南尉氏人，學(xué)士學(xué)位，工程師，一直從事化學(xué)環(huán)保工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理及技術(shù)監(jiān)督工作。

（作者單位：聊城信源集團(tuán)有限公司）