曝气生物滤池成套设备在污水处理中的应用
一、曝气生物滤池的工作原理与工艺特征
曝气生物滤池（BAF－BiologicalAeratedFilters）也叫淹没式曝气生物滤池（SBAF-SubmergedBiologicalAeratedFilters），是在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物滤塔、生物接触氧化法等生物膜法的基础上发展而来的，被称为第三代生物滤池（TheThirdGenerationFilter）。国外在二十世纪二十年代开始进行研究，于八十年代末基本成型，后不断改进，并开发出多种形式。
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在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，即需曝气、高过滤速度、截留悬浮物、需定期反冲洗等特点。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更新生物膜，此为反冲洗过程。
一般说来，曝气生物滤池具有以下特征：
（1）用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等。
（2）区别于一般生物滤池及生物滤塔，在去除BOD、氨氮时需进行曝气。
（3）高水力负荷、高容积负荷及高的生物膜活性。
（4）具有生物氧化降解和截留SS的双重功能，生物处理单元之后不需再设二次沉淀池。
（5）需定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的SS以及更新生物膜。
二、曝气生物滤池工艺的主要优点
（1）曝气生物滤池是第三代生物滤池，是真正集生物膜法与活性污泥法于一身的反应器，出水水质高、处理负荷大。
滴滤池（普通生物滤池）被称为第一代生物滤池，也是生物滤池最初的雏形，高负荷生物滤池、生物滤塔是在此基础上发展起来的第二代生物滤池，主要特征是增加了处理负荷。曝气生物滤池对生物滤池进行了全面的革新：采用人工强制曝气，代替了自然通风；采用粒径小、比表面积大的滤料，显著提高了生物浓度；采用生物处理与过滤处理联合方式，省去了二次沉淀池；采用反冲洗的方式，免去了堵塞的可能，同时提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮体联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。
曝气生物滤池同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得很高的出水水质，可达到回用水水质标准。一般来说，对生活污水，二级处理即可达到普通工艺三级处理的水平。对工业废水，即使在可生化性不强的情况下，曝气生物滤池处理效果也优于一般的工艺，因为曝气生物滤池处理有机物不仅依赖于生物氧化，还存在显著的生物吸附和过滤作用，因为可去除粒径较大，可吸附去除一些可生化性不强的物质。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超过10mg/l，出水非常清澈透明；因不断的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄（一般为110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不仅体现在生物氧化、降解方面，更表现为生物絮凝、吸附作用。对一些难降解的物质，可将其吸附、截留在池中，得以去除。
德国某公司为我国大连马栏河污水处理厂设计即采用二级BIOFOR工艺，出水可达到生活杂用水标准。处理量为120，000m3/d。
曝气生物滤池具有很高的处理负荷：水力负荷、容积负荷显著高于传统污水处理工艺（水力负荷可达到6－8m3/m2h；容积负荷可达3－6kgBOD5/m3d）,停留时间短（单级可达到0.5－0.66h）。
（2）占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投资。曝气生物滤池占地面积仅为常规工艺的1/10—1/5。处理负荷高、停留时间短，因而池容较小，基建投资比常规工艺节省至少20－30%。
（3）运行费用低。供气能耗在所有好氧生物处理的运行费用中占了相当的比例，曝气生物滤池工艺氧的传输利用效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。氧的利用效率可达20－30%。主要原理为：
ⅰ.因填料粒径很小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，加强了氧气的利用率。
ⅱ.气泡在上升过程中，受到了填料的阻力，延长了停留时间，同样有利于氧气的传质。
ⅲ.研究表明，在BIOFOR中，氧气可直接渗透入生物膜，因而加快了氧气的传质速度，减少了供氧量。
工程实践表明，曝气量为传统活性污泥法的1/20，为氧化沟的1/6，为SBR的1/4—1/3，在很大程度上节省了运行费用。曝气生物滤池水头损失较小，剩余污泥量少且容易处理，维护量很少，这都将保证运行费用较低。
（4）抗冲击负荷能力强，耐低温。运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2－3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这一方面依赖于滤料的高比表面积，当外加有机负荷增加时，滤料表面的生物量可以快速增值；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力。此外，生物曝气滤池一旦挂膜成功，可在6－10℃水温下运行，并具有较好的运行效果。
（5）易挂膜，启动快。曝气生物滤池在水温15℃左右，2至3周即可完成挂膜过程。在暂时不使用的情况下可关闭运行，此时滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。污水水温15℃左右，停止运行半月（滤柱内排空水且不曝气），恢复运行后，三天后即完全恢复正常。这一特点使曝气生物滤池非常适合一些水量变化大地区的污水处理。在旅游地区，污水量受季节及旅游人数的变化影响非常大，在旅游淡季时，完全可以关闭部分曝气生物滤池，以减少不必要的运行费用，一旦需要，可在很短的时间内恢复设计处理能力。
（6）曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改、扩建。国内现有污废水处理工艺普遍存在一个缺点：当新增污废水处理量时，必须对原有工艺进行较彻底的修改，主要原因是因为这些工艺都不是模块化结构。曝气生物滤池完全模块化，非常利于后期的扩建和改建，仅需并列增加滤池数即可，不影响已有的工艺运行。
（7）采用自动化控制，易于管理。曝气生物滤池可采用完全自动化控制，管理非常简单。同时由于其本身的结构并不复杂，因而也无需庞杂的自控设备，更无需大量的人员技术培训。
（8）不产生臭气、环境质量高。国内现有污水处理厂的环境质量普遍较差，臭气弥漫、苍蝇等昆虫较多，曝气生物滤池不产生臭气，采用该工艺的污水厂环境质量很高。
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