1、手氣生物濾池的研究現狀摘要：曝氣生物濾池是近年來國內外發展較快的一種廢水好氧生物處理新工藝， 該工藝具有處理能力強、處理效果好、不需二沉池等優點.綜述了曝氣生物濾池 的工藝原理、特點及其在污水處理中應用的影響因素及發展。關鍵詞：曝氣生物濾池；現狀；發展我國是水資源緊缺國家，水的處理達標排放及回用技術正受到廣泛關注和快 速發展，曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter，BAF)以其獨有的特點得到廣泛 的應用。BAF具有占地面積小，投資少，氧傳輸效率高，抗沖擊負荷能力強， 出水水質好等優點US，而且還可用于微污染水源水預處理等。在城市污水、 工業廢水的有機物及SS去除，氨的

2、硝化去除，反硝化脫氮，脫磷以及微污染源 水的預處理中，都有很好的應用前景。曝氣生物濾池工藝特點及機理曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter )簡稱BAF，是20世紀8090年代在 普通生物濾池的基礎上，借鑒給水濾池工藝原理而開發的污水處理新工藝.曝氣 生物濾池是普通生物濾池的一種變形形式，也可看成是生物接觸氧化法的一種 特殊形式，即在生物反應器內裝填高比表面積的顆粒填料，以提供微生物生長的 載體，并根據進出水流向不同分為下向流或上向流，污水由上而下或由下而上流 過濾料層，濾料層下部鼓風曝氣提供生化反應所需的氧氣，在填料表面附著生長 的微生物的作用下，污水中的有機污染物

3、得到凈化，同時填料起到物理過濾作用 4, 5。傳統活性污泥法及其變形工藝諸如氧化溝工藝、AB法工藝、SBR法等工藝， 雖然處理效果比較好，但普遍存在著占地面積大，基建投資高，處理負荷低，運 行啟動慢，容易發生污泥膨脹，不能承受沖擊負荷等不足之處，同時工藝設備處 理效能低，能耗高，不能滿足高效低耗的要求而曝氣生物濾池已經從單一工藝 逐漸發展成為系列綜合工藝，具有去除SS、COD、BOD、AOX(有害物質)和脫 氮除磷等作用6, 1，其最大優點是集生物凈化和物理過濾于一體，不需設置二沉 池，在保證處理效果的前提下使處理工藝流程得到簡化.此外，曝氣生物濾池工 藝具有容積負荷高，水力負荷大，水力停留時

4、間短，所需基建投資少，能耗及運 行成本低，出水水質好等特點7, 8。曝氣生物濾池與其他生物處理工藝相比較具有如下優點：較小的池容積和占地面積，曝氣生物濾池的BOD5容積負荷可達到 56kgBOD5/ (m3.d)，是常規活性污泥法或接觸氧化法的612倍。高質量的出水水質.在BOD 5容積負荷為6kg BOD5/(m3.d)時，其出水SS和 BOD5可保持在10mg/L以下，CODcr可保持在60mg/L以下9, 10。處理工藝流程短.由于曝氣生物濾池的物理截留作用，故不需設置二沉池和污 泥回流泵房，處理流程簡化，使占地面積進一步減小。基建費用、運行費用省.由于該技術流程短、池容積和占地面積小，

5、使基建費 用大大降低，同時，粒狀填料使得充氧效率提高，供氧動力消耗下降，單位污水 處理電耗低，運行費用較常規方法處理低1/5左右。易于操作管理.曝氣生物濾池抗沖擊負荷能力強，耐低溫，無污泥膨脹之虞， 可以避免微生物流失，保持較高的微生物量，因此，日常運行管理簡單，處理效 果穩定。處理設施可間歇啟動運行.由于大量的微生物附著生長在粗糙多孔的粒狀填料 內部和表面，可以保持一定的微生物活性，因此，有利于系統的恢復啟動。易掛膜，啟動快曝氣生物濾池在水溫1015C時，23周即可完成掛膜過程。曝氣生物濾池采用模塊化結構，便于擴大生產規模的改、擴建。可建成封閉式廠房，減少臭氣、噪聲和對周圍環境的影響。曝氣生

6、物濾池在實際應用中也存在其固有的缺點：曝氣生物濾池的進水SS不能過高.如果進水SS較高，會使濾池在短時間內達 到設計的水頭損失，發生堵塞，這樣就必然導致頻繁的反沖洗，增加了運行費用 與管理的不便。采用曝氣生物濾池，其過濾水頭損失大，故污水提升所需泵機的揚程高。采用曝氣生物濾池工藝，在反沖洗操作過程中短時間內水力負荷較大，反沖 洗出水直接回流到初沉池，初沉池會受到較大水力沖擊負荷的影響.因此，從保 證穩定運行角度來看，有必要設置一污泥緩沖池。運行影響因素2. 1 濾料濾料是曝氣生物濾池的核心，直接影響著曝氣生物濾池的運行效能。濾料應 有較好的生物膜附著力，同時具有較大的比表面積，孔隙率大，截污能

7、力強；為 了提高濾料的水力學特性，一般要求生物濾料具有較規則的形狀，以球形為佳， 不規則濾料的水流阻力大，易堵塞，布氣布水不易均勻，裝填高度也受到限制。 濾料密度過大，會造成反沖洗時濾料懸浮困難或使反沖洗時能耗增加，從而使裝 填高度較低，運行周期短；密度過小，又不易于濾料在反應器中的運行工況，且 容易引起跑料。對于陶粒濾料in，其視密度通常在117g/ cm3左右，以陶粒作為 濾料的曝氣生物濾池的適宜濾料層高度為210215m。田文華等12以沸石濾料為 例，研究了濾料粒徑對曝氣生物濾池硝化性能的影響。研究表明，濾料粒徑為23 mm的比45 mm的對氨氮的去除率高。20C時前者的硝化速率常數比后

8、者高 6311%，同一條件下的硝化強度也高3917%。2. 2氣水比李善評等13認為：當停留時間一定時，隨著氣水比減小，曝氣生物濾池對 CODCr和氨氮的去除率也減小；當氣水比一定時，隨著停留時間的縮短，反應器 對CODCr的去除率越低，而氨氮的去除率卻越高。2. 3布水與布氣曝氣生物濾池的布水系統主要采用濾板和配水濾頭的配水方式，此外國內也 有小型的曝氣生物濾池采用柵型承托板和穿孔布水管（管式大阻力配水方式）的 配水形式。要使曝氣生物濾池發揮其最佳的處理能力，必須使進入濾池的污水能 夠均勻流過濾料層，盡量使濾料層的每一部分都能最大限度地參與生物反應。如 果布水系統設計不合理或安裝達不到要求，

9、使反沖洗時配水不均勻，將使BAF 處理能力下降；同時使水溶液主體的溶解氧和生物易降解的有機物與生物膜上微 生物之間的傳質效率下降，影響生物濾池對有機物的去除效率。曝氣生物濾池一 般采用鼓風曝氣形式，最簡單的曝氣裝置可采用穿孔管。現在國內外曝氣生物濾 池常用生物濾池專用曝氣器作為濾池的空氣擴散裝置。曝氣系統的設計必須根據 工藝計算所需供氣量來進行。保持曝氣生物濾池中足夠的溶解氧是維持BAF內 生物膜高活性、對有機物和氨氮的高去除率的必備條件。2.4水力負荷Pujol等研究了水力負荷對曝氣生物濾池硝化或反硝化的影響。結果表明， 水力負荷的提高有利于增強曝氣生物濾池的傳質能力，只要在曝氣量、溫度、反

10、 沖洗等因素不受限制的條件下，盡可能大的水力負荷對曝氣生物濾池的硝化或反 硝化是一個積極的因素。2.5有機負荷江萍等14的研究表明，BAF具有較高的有機負荷和耐沖擊負荷能力，當進 水COD質量濃度小于500mg/L，NH3-N質量濃度為1020mg/ L，水力負荷 016212m3/(m2.h)，氣水比為 5： 110： 1 時，BOD 容積負荷達 610 kg/(m3d)， NH3-N 容積負荷 014110 kg/(m3.d)。2.6 溫度溫度是影響微生物正常代謝的重要因素之一，任何一種微生物都有一個最佳 的生長溫度，在其適宜的生長溫度范圍內，大多數微生物的活性是隨著溫度升高 而增強的，隨

11、著溫度的下降而減弱。對于曝氣生物濾池，低溫對其活性影響較大。 王春榮等15以火山巖為載體的上向流曝氣生物濾池，研究了限制供氧條件下， 無有機碳源時反應器的硝化反硝化特性，結果表明，在1030C范圍內，20C為 臨界點，低于20C時，硝化速率緩慢；高于20C后，硝化速率加快.溫度從20C 升高到30C，硝化速率增長僅為10%，這一特性與懸浮生長反應器內溫度對硝 化速率的影響完全不同。劉建廣等16在研究溫度對生物炭濾池處理高氨氮原水 硝化的影響時發現，在較低溫度下水溫對BAF的生物活性影響較大。在8 m/h的 濾速下，水溫在2C時，生物活性炭濾池對氨氮的去除能力相當于6C以上時去 除能力的50%左

12、右；在較高水溫時，水溫變化對生物活性炭濾池的氨氮去除能 力影響不大。2.7反沖洗曝氣生物濾池運行一段時間后，由于生物膜的生長、懸浮物的截留使得水頭 損失增加。但水頭損失到一定程度后，就會發生穿透使出水水質降低，因此要進 行反沖洗。而反沖洗方式、反沖洗周期和反沖洗時間對曝氣生物濾池的運行至關 重要。在反沖洗方式的選擇上有單水反沖和氣水聯合反沖兩種。目前應用最多而 效果又好是先單氣沖、后氣水同時沖、最后單水沖。氣水反沖洗過程中綜合了空 氣剪切、摩擦和水流剪切、摩擦以及濾料顆粒間碰撞摩擦的多重作用17。因此 氣水聯合沖洗不僅節省用水量，而且效果比單水沖還要好。傳統的過濾周期一般 以水頭損失、出水水質

13、或兩者結合來判斷，而張寶杰等18在研究最佳反沖洗周 期提出新的做法，以瞬時產水率和周期產水率作為最佳反沖洗周期。曝氣生物濾 池反沖后的恢復速度決定于濾料上活性生物膜層的存在與否，因此反沖時間的確 定應以避免基層有機生物膜層的脫落為準19。根據現有的曝氣生物濾池運行的 經驗數據來看，氣水反沖洗的氣沖強度建議在6090 m/h的范圍內，水沖洗強度 適中即可，而反沖洗時間建議在1540min內。研究與應用前景曝氣生物濾池發展到現在已取得很大的成果，許多學者對其也比較關注，但 其除磷效果、反應機理、反應動力學、影響因素等方面還有待進一步的研究。同 時隨著現代生物技術的發展，將會出現更加先進的膜分析技術

14、，為曝氣生物濾池 提供更好的分析技術和檢測方法。曝氣生物濾池具有占地面積小、出水水質高、 投資省、運行靈活方便、易于管理、抗沖擊能力強、對環境影響小等優點，將污 水生物處理與深層過濾集于一身，充分體現了現代水處理工藝的特點。曝氣生物 濾池可應用于受污染水源水預處理、污水的二級、深度處理和與其他工藝聯合處 理等。通過研發高效性能的新型填料、加強預處理、高級氧化、工藝組合等，可 以強化曝氣生物濾池的性能以及對某些難降解污染物的去除能力，從而使曝氣生 物濾池在水處理上發揮更大的作用。參考文獻PUJOL R, LEMMEL H, GOUSAILLES M. A Keypoint of nitrific

15、ation in an upflow biofiltration reactor J . Wat Sci Tech ,1998 ,38(3) :4349.WIJ EYEKOON S ,MINO T, SATOH H. Fixed bed biological aerated filtration for secondary effluent polishing 2effect of filtration rate on nitrifying biological activity distribution J .Wat Sci Tech ,2000 ,41(1) :187O 195.桑軍強，王

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