曝氣生物濾池技術(shù)原理及其工藝應(yīng)用

董浩 張卓婭

摘要：曝氣生物濾池作為一種典型的生物膜法污水處理技術(shù)工藝，能夠利用微生物的作用實(shí)現(xiàn)對(duì)污水當(dāng)中有機(jī)物以及N元素的降解去除。本文分析了曝氣生物濾池的原理，簡(jiǎn)述了曝氣生物濾池工藝的發(fā)展和應(yīng)用，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展做出了美好展望。

關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池；原理；應(yīng)用

1.曝氣生物濾池原理

曝氣生物濾池工藝是一種典型的生物膜法污水處理技術(shù)工藝。在曝氣生物濾池當(dāng)中，濾料層充滿(mǎn)著填料，微生物能夠附著在填料表面大量繁殖生存。因此，當(dāng)污水流經(jīng)填料的表面的時(shí)候，微生物與污水進(jìn)行了充分的接觸，能夠吸附污水當(dāng)中的有機(jī)污染物質(zhì)，同時(shí)氧分子能夠通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入到生物膜的內(nèi)部，生物膜當(dāng)中會(huì)發(fā)生一系列的生物氧化和吸附降解等作用，由此，污水當(dāng)中的污染物質(zhì)便能夠得到充分的氧化和降解了，這就實(shí)現(xiàn)了污水的生物凈化功能。生物膜有著強(qiáng)烈的生物吸附作用，能夠利用生物膜巨大的表面積實(shí)現(xiàn)對(duì)水中有機(jī)物的吸附降解，生物膜的表面往往會(huì)有一層很薄的水層附著，水層當(dāng)中的有機(jī)物就會(huì)被生物膜當(dāng)中大量的微生物所氧化，因此，曝氣生物濾池出水當(dāng)中的有機(jī)物濃度比進(jìn)水當(dāng)中的有機(jī)物濃度低得多。廢水進(jìn)入曝氣生物濾池，在填料表面緩慢流動(dòng)，廢水當(dāng)中的有機(jī)物從污水當(dāng)中慢慢向著生物膜表面的水層當(dāng)中進(jìn)行轉(zhuǎn)移，最終會(huì)被生物膜吸附降解。由于曝氣生物濾池持續(xù)的向污水當(dāng)中曝氣，因此空氣中的氧分子會(huì)逐漸通過(guò)生物膜表面的水層進(jìn)入到生物膜里面。因此，有了氧分子的存在，生物膜里面的微生物就能夠在氧分子的參與之下，對(duì)污水當(dāng)中的有機(jī)物進(jìn)行好氧分解，并完成其微生物自身的新成代謝作用。有機(jī)物的分解伴隨著二氧化碳等一些無(wú)機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)生，這些無(wú)機(jī)物會(huì)沿著有機(jī)物被微生物降解的相反方向移動(dòng)，即由生物膜通往附著在生物膜表面的水層，進(jìn)入廢水當(dāng)中，最終被排入空氣當(dāng)中。

曝氣生物濾池吃對(duì)污水的經(jīng)過(guò)過(guò)程比較復(fù)雜，整個(gè)污水凈化過(guò)程當(dāng)中涉及到了比較復(fù)雜的傳質(zhì)過(guò)程。由于生物膜就是由微生物細(xì)胞體所構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜的混合的微生物的小型的生態(tài)系統(tǒng)，微生物細(xì)胞在胞外的聚合物基質(zhì)中鑲嵌，在固體的填料表面附著。下面來(lái)分析一下生物膜的形成過(guò)程：首先，生物膜的形成需要有固體的填料，必須存在著生物膜能夠附著并且聚居的固體表面；在有了能夠生長(zhǎng)生物膜的外在條件之后，一種有機(jī)的分子膜變會(huì)快速的生成；在生成了有機(jī)分子膜之后，聚集的生物細(xì)胞會(huì)比較松散的附著在其上；經(jīng)過(guò)這些松散的微生物的繁殖之后，微生物的數(shù)量增多，因此會(huì)形成聚集的細(xì)菌在填料表面牢固的附著狀態(tài)；隨著微生物的大量繁衍和生長(zhǎng)，慢慢就形成了微生物群落，微生物群落形成之后，變會(huì)產(chǎn)生大量的胞外聚合物質(zhì)；群落產(chǎn)生之后變會(huì)逐漸向上層、向外層不斷擴(kuò)展壯大，因此會(huì)形成一定的不規(guī)則的結(jié)構(gòu)；生物膜逐漸發(fā)展成熟，隨著生物膜的成熟，會(huì)有很多新的微生物菌種進(jìn)入到生物膜里面，并快速發(fā)展生存，因此生物膜的空間異相結(jié)構(gòu)變形成了；隨著微生物菌種的增加，有些生物膜可能會(huì)被吞噬細(xì)菌的原生動(dòng)物給吞噬掉；成熟的生物膜逐漸脫落，隨著成熟生物膜的脫落，新生的生物膜又出現(xiàn)，這樣循環(huán)往復(fù)，由此便形成了一種循環(huán)產(chǎn)生的微生物群落。

2.曝氣生物濾池工藝概述

曝氣生物濾池（BAF）于二十世紀(jì)末期九十年代初期，在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，并適當(dāng)借鑒了給水處理當(dāng)中的濾池的工藝而發(fā)展起來(lái)的新型污水處理技術(shù)工藝。曝氣生物濾池最早用于污水的三級(jí)處理工藝當(dāng)中，之后經(jīng)過(guò)逐漸的發(fā)展，可以直接用于污水的二級(jí)處理當(dāng)中。曝氣生物濾池的主要的特點(diǎn)為：采用了新型的粒狀的填料，由于新型粒狀大的填料比較粗糙，因此粗糙的填料表面具有很大的比表面積，這就為生物膜的附著和有機(jī)物的過(guò)濾提供了良好的條件，因此可以稱(chēng)之為是“濾池”。曝氣生物濾池反應(yīng)器為固定床種類(lèi)的生物膜反應(yīng)器。當(dāng)污水進(jìn)入曝氣生物濾池的時(shí)候，污水在流經(jīng)濾料床的時(shí)候，污水中的有機(jī)物等污染物質(zhì)首先會(huì)被過(guò)濾和吸附，然后會(huì)被微生物氧化和降解。因此，曝氣生物濾池需要定期的反沖洗，反沖洗水利用曝氣生物濾池處理的出水，反沖洗的作用在于能夠通過(guò)反沖洗的作用排除濾池當(dāng)中的增殖的生物膜以及雜質(zhì)。曝氣生物濾池最大的優(yōu)點(diǎn)之一為，其后可以不用設(shè)置沉淀池，因此能夠大大的減少基建投資和管理費(fèi)用等等，工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便。曝氣生物濾池不用設(shè)置二次沉淀池，僅僅通過(guò)反沖洗的作用就能夠?qū)崿F(xiàn)曝氣生物濾池的周期運(yùn)行功能。曝氣生物濾池在污水處理領(lǐng)域當(dāng)中既能夠去除污水當(dāng)中的有機(jī)污染物質(zhì)，又能夠利用反硝化作用和硝化作用去除污水中的氮元素。

3.總結(jié)

曝氣生物濾池作為一種新型的污水處理技術(shù)，與接觸氧化技術(shù)幾乎在同樣的時(shí)間出現(xiàn)，曝氣生物濾池技術(shù)結(jié)合了生物接觸氧化技術(shù)以及給水處理當(dāng)中的過(guò)濾技術(shù)，來(lái)進(jìn)行對(duì)污水中有機(jī)污染物以及N元素的去除。曝氣生物濾池之后不用設(shè)置二次沉淀池，通過(guò)定期的反沖洗技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)其設(shè)備的周期性運(yùn)行，排除脫落的生物膜以及濾料當(dāng)中截留的雜質(zhì)，因此曝氣生物濾池的運(yùn)行效率高，同時(shí)其出水水質(zhì)良好。曝氣生物濾池的污水處理負(fù)荷高，處理出水的水質(zhì)很好，并且其占地面積小，在幾年來(lái)已經(jīng)成為污水處理領(lǐng)域所關(guān)注的熱點(diǎn)。多種多樣的形式都在不斷的問(wèn)世，許許多多的曝氣生物濾池形式已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了成功的運(yùn)行，并且證明其污水處理的效果都十分理想。如果采用合適的預(yù)處理技術(shù)來(lái)于曝氣生物濾池處理技術(shù)聯(lián)用，其污水處理的效果將會(huì)得到大大的提升。但是，在我國(guó)，對(duì)于曝氣生物濾池的研究還不算普遍，并且也沒(méi)有多少成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此，我國(guó)在發(fā)展曝氣生物濾池的時(shí)候，可以適當(dāng)借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)我國(guó)的具體國(guó)情以及當(dāng)?shù)氐那闆r進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，加快針對(duì)曝氣生物濾池的研究，曝氣生物濾池能夠有效的降低污水處理工藝的基建成本、運(yùn)行管理費(fèi)用、并且能夠減少占地面積，節(jié)省用地、同時(shí)曝氣生物濾池的出水水質(zhì)能夠達(dá)到城市的一般回用水的標(biāo)注，因此曝氣生物濾池技術(shù)適合我國(guó)的國(guó)情以及我國(guó)的污水處理現(xiàn)狀。針對(duì)曝氣生物濾池的研究工作，能夠?yàn)槲覈?guó)的污水處理領(lǐng)域注入新鮮的血液，為我國(guó)的污水處理事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)進(jìn)步，同時(shí)對(duì)于我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民的生活水平的提高、對(duì)我國(guó)水資源生態(tài)環(huán)境的保護(hù)都有著重大的意義。未來(lái)也將有著廣泛的應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱立平，杜茂安，馮琦.二段曝氣生物濾池處理生活污水的試驗(yàn)研究.環(huán)境工程，2001，19（2）：22-24.

[2]孫力平.污水處理新工藝及設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例[M].科學(xué)出版社.2001.

[3]鄭俊、吳浩汀、程寒飛.曝氣生物濾池污水處理新技術(shù)及工程實(shí)例[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2002.

作者簡(jiǎn)介：

董浩（1996.11.19-）男，漢族，安徽省宣城市，身份證號(hào)：342501199611196634，本科生，研究方向：給排水科學(xué)與工程

張卓婭（1996.11.15-）女，漢族，河北省承德市，身份證號(hào)：130803199611150028，本科生，研究方向：給排水科學(xué)與工程