污水处理中曝气生物滤池的使用研究

沈乐斌　喻冬冬

摘 要：曝气生物滤池的环保、经济、高效、节能灯有点能够实现水资源的再生利用，能够改变我国水资源短缺的问题。现在BAF发展迅速，各种工艺形式推陈出新，在以后的水污染处理中将有着非常广阔的前景。

关键词：污水处理；曝气生物滤池；BAF

1 前 言

虽然我国水资源总量为28000亿m3，占全球水资源的6%，但是人均占有水资源量只有2220m3，只有世界平均值的1/4。对于人口大国来说，我国的水资源还是相当匮乏，特别是面对水环境污染日益严重的今天，河流水资源已经失误了作为引用水源的功能。在城市生活中工业废水和生活污水每天的排放量都很大，60%的污水都没有经过任何处理就直接排放，不仅严重污染的水源，还浪费了水资源。如果能够把城市污水转化成城市用水源将能缓解水资源需求。在2005年，我国城市污水处理率达到45%，但是对于日益严重的水资源供需矛盾还是远远不够。

城镇居民和工业用水量逐年增加，水资源危机不仅制约了城市的发展，还对未来人类生活埋下隐患。在这种情况下，使用新的用水理念和用水方法迫在眉睫。城市中开发和应用有优势的节水技术、清洁生产技术、防污防治技术是城市用水的重要课题。污水处理中曝气生物技术就能减轻水的污染，对城市水资源的危机能够有一定的缓解作用。

城市污水处理大多采用活性污泥法进行二级生化处理。但是这种情况下很容易遗留一部分细菌、重金属、污染物质在里面，比BOD520～30mg·L-1；COD60～100mg·L-1；P6～10mg·L-1。这不仅对水资源的循环利用有一定的影响，如果排入河流中还会造成水体的富营养化。污水三级处理是在二级处理的基础上进一步净化水质，进行物理、化学、生物处理，水中的各种性质杂质都能有效去除，达到城市用水需求。比如美国的污水处理率都是在二级以上，达到100%，不管是浇灌绿地还是冲厕、洗车都能使用。

2 曝气生物滤池（BAF）的优势

曝气生物滤池（BAF）起始于20世纪80年代，成熟于20世纪90年代。BAF技术在全球范围内收到追捧，欧洲BAF技术水厂有70个以上。我国对BAF的研究比国外迟十几年，但是近些年我国BAF也积累了宝贵的经验，现在，我国对BAF有一定的研究和推广。BAF最初用于三级处理，现在直接用于二级处理。它是生物膜强氧化降解能力和虑层截留悬浮固体的结合体，能够去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、AOX等有害物质。曝气生物滤池（BAF）工艺具体流程为：污水厂二级出水进入集水井，经泵提升后，进入曝气生物滤池进行好氧处理，同时向曝气生物滤池内投加铝盐，出水经消毒处理后可进行中水回用。

其优势有：

（1）容积负荷和水力负荷大。因为BAF采用高比表面积、易挂膜的细颗粒滤料和曝气，为为生活提供了生存条件，单位内的微生物量有10～10g·L-1，所以容易负荷高，水力负荷大；

（2）节省后续沉淀池，占地面积小。污水中SS和脱落的生物膜能够高效截留，所以不用后续沉淀池，占地面积也相应减小；

（3）基建投资少。因为不需要后续沉淀池，BAF的一次性投资只有传统工艺的10～50%；

（4）出水水质好。BAF有特殊构造和运行方式，能够形成不同空间形式的“生态”去污功能，所以出水水质能够满足回用水要求；

（5）抗冲击能力强。滤池滤层内有高浓度的生物量，对水质、水量都有较强的适应能力，不会像活性去污泥法那么敏感；

（6）运行费用低。比传统工艺运行费用低1/5。同时粒状填料也能提高充氧效率，节省能源；

（7）组合方式强。BAF不仅能够独立使用，还能与其他工艺进行完美配合。污水中COD、NH3-N浓度、色度、浊度等都不是很高时，单用BAF就可以达到很好的处理效果；当处理水成分比较复杂，污染物浓度较高时，BAF与其他工艺组合，可达到令人满意的处理效果；

（8）管理方便。BAF抗冲击负荷能力强，没有污泥膨胀，池内微生物浓度较高。所以日常管理简单方便。

3 曝气生物滤池（BAF）的使用研究

3.1 滤 料

滤料是微生物固定、生长繁殖、脱离的重要影响因素。所以选择合适的滤料能够对BAF的处理效能和运行速度有一定的决定性。滤料粒径越小，处理效果越好。但是粒径越小，滤池越容易堵塞，运行周期相对缩短。同时对BAF的投资金额、运行成本、操作方式都有着很大的影响。滤料一般分为悬浮式滤料和浸没式滤料，两种滤料是根据比重来进行区分的。在去除SS、COD、NH4+-N方面，浸没滤料优于悬浮滤料；在抗低温能力方面，悬浮滤料优于浸没滤料。

悬浮式滤料一般有聚苯乙烯等；浸没式滤料一般有膨胀球形粘土、页岩、陶粒、沸石等。我国主要研究和使用的新型填料有进口专利填料BIOLTES、EPS、球形轻质陶粒。天然沸石一直是许多研究人员的重点方向，它有缓冲进水NH3-N冲击负离子能力和优良的吸附能力。国外BAF滤料研究以Arlita为主，认为Arlita是最适合作为BAF的滤料。曹春艳等通过实验对沸石、活性炭、建筑陶粒、工程陶粒四种填料的研究，表明在水力停留时间为1.5h，进水COD为150mg/L，有机负荷为0.74kgCOD/（m3·d）时，工程陶粒是BAF的最佳滤料。国内主要以陶粒为主，其强度大、空隙大、比表面积大、化学稳定性好、生物附着能力强、截污能力强。现代材料学的不断发展将会给BAF的去污能力带来新的契机。

3.2 反硝化

反硝化对TN的去除有着决定性作用。北美等地的污水厂出水TN控制在10mg/L以下。但是国内对出水总氮的控制要求比较低，TN去除率能够达到65%的比较少。国内采用新型轻质悬浮填料——BIOSTYR工艺的比较多，在曝气位置、COD负荷、回流、温度等因素对反硝化性能的研究上也比较多。在低温环境下启动BAF并且进行定期反冲洗，能够抑制亚硝酸菌的生长。研究表明，在进水TN浓度较高的情况下，投入一定的碳源能够强化反硝化的效果。

3.3 去 磷

去磷分为物理、生物、化学三种方式。渗透、电解等物理方法不但价格昂贵，收效也甚微；化学方法去磷可以达到85%。

4 總结及建议

BAF技术发展迅速，但是生物膜处理机理、除磷和反应动力学以及反应机理还需要进一步深入研究。对于BAF以后的发展方向，笔者有一下见解：填料对污染去除的影响和污染物去除机制；生物膜的生长规律和快速启动方式；BAF微生物层次结构，生物氧化功能和过滤功能之间的相互关系；对难降解物质去污机理的研究；硝化反硝化能力和工艺流程；反冲洗过程中生物膜的脱落规律和对反冲洗用水量的控制；反应机理理论体系还需要在实践经验中进行完善。

参考文献

[1]凌霄，胡勇有，马骥.曝气生物滤池铝盐化学强化与生物协同除磷[J].环境科学学报，2006，26（3）：409～415.

[2]莫卫松，张金松，黄文章.曝气生物滤池在污水处理中的研究及应用现状[J].广东化工，2010，37（8）：149～150.