影响曝气生物滤池运行过程中的因素分析研究

郝子超 苑丽莉

【摘 要】曝气生物滤池工艺具有体积小、容积负荷高、水力负荷大、水力停留时间短、所需基建投资少、处理出水水质好等特点，国外己广泛应用，国内也在多个行业的水处理中成功应用。本文介绍了曝气生物滤池的工艺原理及特点，探讨了影响曝气生物滤池运行过程中的因素。

【关键词】曝气生物滤池；影响因素；工作性能

【中图分类号】X703 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0015-01

1曝气生物滤池的工艺概述

1.1曝气生物滤池工艺原理

曝气生物滤池是以生物膜为主要处理手段的一种污水处理技术，其工艺原理即在滤池中填装一定量粒径较小的惰性颗粒滤料，通过培养和驯化使滤料表明形成生物膜，滤池内部曝气，生物膜上的微生物利用曝气时溶入水中的氧气氧化污水中的污染物，同时利用生物絮凝作用和滤料的截污作用对污水中的悬浮物进行截留，当截留作用运行一定时间后，因过滤阻力增大，处理效率降低，此时需要对滤池进行反冲洗，利用出水释放大部分截留的悬浮物并更新生物膜。具有足够高度的曝气生物滤池，可将滤池分成好氧、缺氧和（或）厌氧区，进行硝化和反硝化作用脱氮，若在相应阶段投加适量除磷剂，则还能达到良好的除磷效功能。曝气生物滤池为周期运行，从开始过滤到反冲洗结束为一个周期。

滤池内部曝气主要有三方面的作用：一是为生物氧化分解过程提供氧气；二是确保曝气生物滤池内良好的水流紊动程度，有利于污染物、微生物和水中的氧充分接触，保证池内具有较好的传质效果；三是有利于生物膜的更新，确保曝气生物滤池中的生物量，以达到高氧化能力。

1.2曝气生物滤池工艺特点

曝气生物滤池的实际应用已经说明该技术是一种高能效、低成本的城市污水处理技术，已经从单一工艺发展成为多功能的综合工艺，集生物处理和物理过滤为一体，曝气滤池可起到二沉池和砂滤池的作用，不需要设置二沉池。同传统的生物处理工艺相比较，曝气生物滤池具有以下特点：

（1）生物量大，容积负荷高。曝气生物滤池采用较小粒径颗粒的滤料，比表面积大，易于挂膜，能为微生物提供较好的生长环境，单位体积的微生物量远远大于传统生物处理工艺。较高的生物量使得曝气生物滤池容积负荷很高。

（2）处理效率较高，出水水质良好。曝气生物滤池能同时发挥生物氧化絮凝作用和物理截留作用，使其处理效率高。

（3）工艺流程简单，占地面积小。由于不需设置二沉池和污泥回流泵房，使处理流程简化，占地面积减小。

（4）基建费用和运行费用低。由于曝气生物滤池工艺流程的简单，使得其基建设备少，减少了基建费用。同时，污泥产率低和充氧效率的提高，使得污泥处理费用和电耗费用降低，运行费用下降。

（5）操作管理简便。由于曝气生物滤池抗冲击负荷能力强，不会发生污泥膨胀问题，能够保持较高的生物量，因此处理效果稳定，操作管理简便。

2.曝气生物滤池运行过程中的影响因素

2.1反冲洗对曝气生物滤池的影响

曝气生物滤池集生物膜的强氧化降解能力和滤层截留效能于一体，因此在运行一定时间后，需要对滤层进行反冲洗，达到释放截留的悬浮物，不损害并更新生物膜的多重目的。反冲洗过程中要考虑到反冲速率和反冲洗时间。

反冲速率过高，会导致生物膜几乎全部冲脱，不仅会携带滤料至反冲液中而且易使床层发生明显膨胀，还会影响到滤层生物膜的重新形成所需的时间。所以最佳的反冲洗速率应该是产生搅动但又不会引起滤床膨胀过大。而反冲洗的时间应以避免基层有机生物膜层的脱落为准，防止生物膜过分脱落，需要重新生成，影响滤池重新正常运行所需的时间。

2.2温度对曝气生物滤池的影响

生命代谢活性的不同，一般而言微生物的新陈代谢活动会随着温度的升高而增强，随着温度的下降而减弱，水体的温越低，水体中微生物活性就越小。Airheniusllsl公式描述了温度对不同类型化学反应速率的影响，当温度下降10℃，反应速率将下降一倍。例如，硝化细菌在温度达到25℃左右时最适宜繁殖。当水体温度处于10-23℃时，硝化反应速率与温度近似呈直线上升的关系；当水体温度在5-10℃时，硝化反应速率约为25℃左右时的一半，25℃左右时硝化反应最佳。因此，在夏季曝气生物滤池处理的效果最佳；而在冬季生物活性受到低温的抑制，使得曝气生物滤池处理效果受到很大影响，出水水质差。

2.3水力停留时间（HRT）对曝气生物滤池的影响

水力停留时间（HRT）的长短直接影响到曝气生物滤池的挂膜效果，HRT过短，必将导致挂膜时间变长。此外，HRT过短，附着在填料上的微生物容易随水流流走，不利于膜的生长；如果HRT过长，则水中营养物不能满足微生物生长需要，为生物进入衰亡期，导致生物活性降低，所以HRT的选择直接关系到曝气生物滤池处理效果，进而影响出水水质。

此外，有大量研究表明曝气生物滤池在正常运行过程中，延长HRT可以有效地提高反应器的处理效率。有资料显示当HRT大于0.8h时，反应器对有机物、浊度的去除效果较好；当HRT降至0.6h以下时，反应器对有机物、浊度的处理效果显著下降。而反应器的硝化脱氮效能的有效发挥则需要保持HRT大于1.25h。此外，HRT与曝气生物滤池的过滤周期有一定的关系，HRT越短，水头损失增加速度越快，运行周期越短，滤池反冲洗频率越高。

2.4有机负荷对曝气生物滤池的影响

滤料层上附着的生物膜中微生物的生长繁殖需要营养物质，当进水有机负荷过低时，不能为微生物提供生长繁殖所需要的营养，使得生物作用降低，出水中COD和氨氮等的去除率降低。当进水有机负荷的提高，为微生物生长繁殖提供的营养物质增多，微生物量增多，出水的污染物去除率将提高。但是，当进水COD的浓度达到一定值后继续增加时，出水就会变得浑浊，COD和氨氮的去除率降低。

2.5填料对曝气生物滤池的影响

填料是生物膜的载体，又兼有截留悬浮物质的作用，因此它直接影响着生物曝气滤池的效能；同时，填料的费用在基建费用中又占较大比重，所以填料的选择对曝气生物滤池的设计及运行有着很大的影响。就目前对曝气生物滤池的研究结果来看，填料对曝气生物滤池产生的影响表现在三个方面，即填料的类型、填料的粒径以及填料层的高度。

曝气生物滤池对填料有如下要求：一是表面粗糙。表面粗糙的填料为微生物提供了理想的生长、繁殖场所。二是密度适中。密度太大不利于反冲洗的进行；密度太小则在反冲洗时容易跑料。三是有一定的强度，耐摩擦。四是无毒、化学性质稳定。五是价格适中。目前，球形陶粒滤料能较好地满足以上要求，广泛地用于曝气生物滤池工艺之中。

填料粒径的选择对曝气生物滤池的也有很大的影响，其直接影响到滤池水头损失的变化状况，进而导致运行周期的不同。一般情况下，针对填料的物理特性，粒径大于6mm的填料更适合作为曝气生物滤池的预处理，而粒径最好小于3mm的填料适用于曝气生物滤池作三级处理工艺，介于两者中间的3-6mm的粒径填料则适用于曝气生物滤池的二级处理。

3结论

曝气生物滤池具有占地面积省、处理效率高和运行管理方便等特点，目前己在微污染水的预处理中得到了一定的应用。在实际的运行过程中，如果能够控制好以上的各种因素，曝气生物滤池就会在一个较为理想状态下运行，污水的处理效果就会更好。

参考文献

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