曝氣生物濾池工藝，城鎮(zhèn)污水處理廠

曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具有有機負荷高、占地面積小、投資少、不會產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點，但它對進SS要求較嚴(一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L)，因此對進水需要進行預(yù)處理。同時，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。

曝氣生物濾池（簡稱BAF）技術(shù)是在充分吸取國外曝氣生物濾池優(yōu)點的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的，它的最大特點是使用一種新型的球形陶粒填料，在其表面及開口內(nèi)腔空間生長有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時，微生物膜吸收污水中的有機污染物作為其自身新陳代謝的營養(yǎng)物質(zhì)，并在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，氣、水同為上向流態(tài)，使廢水中的有機物得到好氧降解，并進行硝化脫氮。它定期利用處理后的出水對濾池進行反沖洗，排除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物膜的活性。

曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及微生物膜的吸附阻留作用和沿著水流方向形成的食物鏈分級捕食作用以及微生物膜內(nèi)部微環(huán)境的反硝化作用。

根據(jù)曝氣生物濾池中的水流流向，其可分為上向流和下向流曝氣生物濾池，由于上向流曝氣生物濾池接近于理想濾池，所以在實際工程中應(yīng)用較多。

曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運行，從開始過濾到反沖洗完畢為一個完整的周期。具體過程如下：

經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池底部進入濾料層，濾料層下部設(shè)有供氧的曝氣系統(tǒng)進行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；另外，由于在堆積的濾料層內(nèi)和微生物膜的內(nèi)部存在厭氧/缺氧環(huán)境，在硝化的同時實現(xiàn)部分反硝化，從濾池上部的出水可直接排出系統(tǒng)。

隨著過濾的進行，由于濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來越多，截留的SS不斷增加，在開始階段濾池水頭損失增加緩慢，當固體物質(zhì)積累達到一定程度，使水頭損失達到極限水頭損失或?qū)е耂S發(fā)生穿透，此時就必須對濾池進行反沖洗，以除去濾床內(nèi)過量的微生物膜及SS，恢復(fù)其處理能力。

曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖，反沖洗水為經(jīng)處理后的達標水，反沖洗空氣來自于濾板下部的反沖洗氣管。反沖洗時關(guān)閉進水和工藝空氣，先單獨氣沖，然后氣水聯(lián)合沖洗，最后進行水漂洗。反沖洗時濾料層有輕微膨脹，在氣水對濾料的流體沖刷和濾料間相互摩擦下，老化的生物膜與被截留的SS與濾料分離，沖洗下來的生物膜及SS隨反沖洗排水排出濾池，反沖洗排水回流至預(yù)處理系統(tǒng)。

曝氣生物濾池作為一種膜法污水處理新工藝，與傳統(tǒng)活性污泥法和接觸氧化法相比，具有以下特點：

1具有較高的生物濃度和較高的有機負荷

曝氣生物濾池采用的為粗糙多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運行，可在濾料表面和濾料間保持較多的生物量，單位體積內(nèi)微生物量遠遠大于活性污泥法中的微生物量（可達10～15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負荷增大，進而減少了池容積和占地面積，使基建費用大大降低。

2工藝簡單、出水水質(zhì)好

由于濾料的機械截留作用以及濾料表面的微生物和代謝中產(chǎn)生的粘性物質(zhì)形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過10mg/l，因此可省去二沉池，進而降低基建費用。因進行周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄，活性較高。有時即使生物處理發(fā)生故障，在短期內(nèi)其物理作用機理仍可保證高質(zhì)量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標準，同時可用于回用。

3抗沖擊負荷能力強

4氧的傳輸效率高

曝氣生物濾池中氧的利用率可達20%～30%，曝氣量明顯低于一般生物處理。其主要原因是：①因濾料粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸面積，提高了氧的利用率；

②氣泡在上升過程中，由于濾料的阻擋和分割作用，使氣泡必須經(jīng)過濾料的縫隙，延長了其停留時間，同樣有利于氧的傳質(zhì)；

③理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜，因而加快了氧氣的傳輸速度，減少了供氧量。

5易掛膜、啟動快

BAF調(diào)試時間短，一般只需7～12天，而且不需接種污泥，采用自然掛膜馴化。由于微生物生長在粗糙多孔的濾料表面，微生物不易流失，使其運行管理簡單。BAF在短時間內(nèi)不使用的情況下可關(guān)閉運行，一旦通水并曝氣，可在很短時間內(nèi)恢復(fù)正常運行，這一特點說明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區(qū)的污水處理。

6菌群結(jié)構(gòu)合理

傳統(tǒng)活性污泥法中，微生物分布相對均勻，而在BAF中從上到下形成了不同的優(yōu)勢菌種，因此使得除碳、硝化/反硝化能在一個池子中發(fā)生。

7自動化程度高

由于相關(guān)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，一些先進的自動化設(shè)備如液位傳感器、在線溶氧測定儀、定時器、變頻器及微電腦等產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得曝氣生物濾池系統(tǒng)運行管理自動化得以順利實現(xiàn)。

曝氣生物濾池系統(tǒng)可以對進水水質(zhì)、水量以及污水中溶解氧濃度進行在線檢測，并通過PLC控制系統(tǒng)方便地調(diào)整曝氣時間的長短，控制風(fēng)機的供氧量，做到優(yōu)化運行，PLC系統(tǒng)對濾池進行自動反沖洗。

通過不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能區(qū)分布，使濾池在除碳的同時可進行硝化和反硝化。其原理是通過對兩組濾池或同一座濾池內(nèi)分別人為地造成好氧、兼氧的生物環(huán)境，不僅能去除一般有機物和懸浮固體，而且具有較好脫氮功能。

為了實現(xiàn)硝化、反硝化，必須在各段濾池中連續(xù)測定溶解氧數(shù)值，并加以控制調(diào)節(jié)。在C/N池和N池中的曝氣階段需要不斷調(diào)節(jié)溶解氧水平，使溶解氧達到較高水平（約2～3mgO2/l），而在DN池中使溶解氧達到較低水平（約0.2～0.5mgO2/l）。

根據(jù)本工程的的進水和排水水質(zhì)要求，只要求進行氨氮的硝化，不需進行反硝化脫氮，所以只需建設(shè)C/N池和N池。

9構(gòu)筑物模塊化，有利于今后的擴建

曝氣生物濾池單元為模塊化結(jié)構(gòu)，可較好滿足城市污水處理廠分期建設(shè)的要求。