曝氣生物濾池

曝氣生物濾池，簡稱BAF，是80年代末在歐美發展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝，於90年代初得到較大發展，最大規模達幾十萬噸每天，並發展為可以脫氮除磷。

基本介紹

• 中文名：曝氣生物濾池
• 外文名：Trickling Filter
• 簡稱：BAF
• 簡介：一種新型生物膜法污水處理工藝

簡介

曝氣生物濾池

Biological Aerated Filter

原理示意圖

該工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX（有害物質）的作用。曝氣生物濾池是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝。

工藝特點

①一次性投資比傳統方法低1/4；②占用面積為常規工藝的1/10～1/5，運行費低1/5；③進水要求懸浮物50～60mg/L，最好與一級強化處理相結合，如採用水解酸化池；④填料多為頁岩陶粒，直徑5mm，層高1.5～2m；⑤水往下、氣往上的逆向流可不設二沉池。

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（是普通活性污泥法的1/3）、投資少（節約30%）、不會產生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質好等優點，但它對進水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處理。同時，它的反衝洗水量、水頭損失都較大。

曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體於一體，節省了後續沉澱池(二沉池)，具有容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質好：運行能耗低，運行費用少的特點。

工藝原理

BIOSTYR工藝

BIOSTYR是法國OTV公司的註冊水處理工藝技術，由於採用新型輕質懸浮填料--BIOSTYRENE（主要成分是聚苯乙烯，且比重小於1g/cm3）而得名。下面以去除BOD、SS並具有硝化脫氮功能的反應器為例說明其工藝結構與基本原理。

BIOSTYR工藝是一種上流生物濾池，是一種運行可靠、自動化程度高、出水水質好、抗衝擊能力強和節約能耗的新一代污水處理革新工藝，工藝成熟高效。

污水通過濾料層，水體含有的污染物被濾料層截留，並被濾料上附著的生物降解轉化，同時，溶解狀態的有機物和特定物質也被去除，所產生的污泥保留在過濾層中，而只讓淨化的水通過，這樣可在一個密閉反應器中達到完全的生物處理而不需在下游設定二沉池進行污泥沉降。

濾池底部設有進水和排泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3.5m，為防止濾料流失，濾床上方設定裝有濾頭的混凝土擋板，濾頭可從板面拆下，不用排空濾床，方便維修。擋板上部空間用作反衝洗水的儲水區，其高度根據反衝洗水頭而定。

該區內設有回流泵用於將濾池出水泵至配水廊道，繼而回流到濾池底部實現反硝化，在不需要反硝化的工藝中沒有該回流系統。填料層底部與濾池底部的空間留作反衝洗再生時填料膨脹之用。

濾池供氣系統分兩套管路，置於填料層內的工藝空氣管用於工藝曝氣(主要由曝氣風機提供增氧曝氣)，並將填料層分為上下兩個區：上部為好氧區，下部為缺氧區。根據不同的原水水質、處理目的和要求，填料層的高度不同，好氧區、厭氧區所占比例也相應變化；濾池底部的空氣管路是反衝洗空氣管。

該工藝具有如下特點：

上流濾池，底部渠道進配水，頂部出水；

濾料比重小於1；

穿孔管曝氣，節省設備投資和維護費；

濾頭在濾池的頂部，與處理後水接觸，易於維護；

重力反衝洗，無須反衝洗水泵；

工藝空氣和反衝洗用氣共用鼓風機；

曝氣管可布置在濾層中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能；

Biofor工藝

Biofor（生物過濾氧化反應池）是得利滿水務繼滴濾池、Biodrof乾式過濾系統之後的專為污水處理廠設計的第三代生物膜反應池。

與其它類型的生物過濾工藝相比，Biofor主要具有下列特性：

①向上流生物過濾

進水自濾池底部流向頂部，上流過濾在濾池的整個高度上持續提供正壓條件，與下向流過濾相比提供了許多優勢。

②使用特製的過濾及生物膜支持煤介：Biolite生物濾料

確保獲得較高的生物膜濃度和較大的截留能力，並加長了運行周期。

③高性能曝氣

Biofor採用了特製的曝氣頭：它不僅能高效的供氧，而且節約能源、使用安全、易於操作和維護。

④流體完全均勻的分布

空氣和水流為同向流。Biofor生物濾池的濾板配有25UB33e濾頭，該濾頭的防阻塞設計通過均勻的配水使過濾效果最佳化。

BIOSMEDI工藝

上海市政院鄒偉國等開發了一種名為BIOSMEDI的曝氣生物濾池，它採用脈衝反衝洗、氣水同向流的形式，可用於微污染源水預處理或污水深度處理。

BIOSMEDI生物濾池是上海市政工程設計研究院針對微污染原水開發的一種新型生物濾池，該濾池以輕質顆粒濾料為過濾介質，濾料比重較小，一般約在0.1左右，粒徑的大小為4～5mm左右，比重及粒徑的大小可根據實際需要選擇確定，這種濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價格便宜（300～500元/立方米）、化學穩定性好等一系列優點。

BIOSMEDI生物濾池原理：

濾池上部採用鋼筋混凝土板（板上採用倒濾頭出氣和水）抵制濾料的浮力及運行的阻力。在濾層下部，用混凝土板或鋼板分隔在濾層下部形成氣囊，在反衝洗時下部形成空氣室。

原水從進水閥進入氣室，通過中空管進入濾層，在濾料阻力的作用下使濾池進水均勻，空氣布氣管安裝在濾層下部，空氣通過穿孔布氣管進行布氣，經過濾層去除水中的有機物、氨氮後，出水經倒濾頭進入上部清水區域排出。

濾池反衝洗採用脈衝沖洗的方法，首先關閉進水閥及曝氣管，打開濾池下部的反衝洗氣管，在濾層下部形成一段氣墊層，當氣墊層達到一定高度後，此時瞬時把氣墊層中的空氣通過閥門或虹吸的方法迅速排空，此時濾層中從上到下沖洗的水流量瞬時忽然加大，導致濾料層忽然向下膨脹，脈衝幾次後，可以把附著在濾料上的懸浮物質脫落，再打開排泥閥，利用生物濾池的出水進行水漂洗，可有效地達到清潔濾料的目的。

具有以下優點：

①、較小的濾層阻力；採用氣水同向流，避免了氣水逆向流時水流速度和氣流速度的相對抵消而造成能量的浪費，另外，濾料粒徑較均勻，大大增加濾層的孔隙率，減少濾池運行時的水頭損失。

②、價格低、性能優的濾料；濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價格便宜（一般價格低於500元/立方米）、化學穩定性好；濾料比表面積大，有利於氧氣的傳質，大大提高了充氧效率，布氣可採用穿孔管布氣即可，節省工程投資。

③、獨特的脈衝反衝洗形式；傳統的水反衝、氣水反衝均難以奏效，該濾池採用獨特的脈衝反衝洗方式，不需要專門的反衝洗水泵及鼓風機，是一種高效、低能耗的反衝洗形式。

套用範圍

曝氣生物濾池的套用範圍較為廣泛，其在水深度處理、微污染源水處理、難降解有機物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理中都有很好的、甚至不可替代的功能。

在低溫污水中，西寧第二污水處理廠由於冬季最低水溫約6℃，為了解決硝化問題，在可行性研究報告報告中就推薦了曝氣生物濾池+A2/O處理工藝。

在廣東新會4萬立方米/噸污水處理廠（BOT特許權項目）項目中，首次套用於國內生活污水處理工程中並獲得成功，其工藝為水解+二級曝氣生物濾池（設CN池與N池二級），該項目已經投產運行。

在難降解有機物處理中，青島啤酒（徐州金波）有限公司廢水處理工程中，再用了水解酸化+曝氣生物濾池處理工藝，從運行上看，選用的工藝是滿足要求的。

在中水回用中，大連馬欄河污水處理廠工程，採用的是法國得利滿A3D+BIOFOR工藝技術，出水水質達到三級標準，日處理污水12萬噸，其中4萬噸出水可回用於城市綠化，建築施工，工業等。

山西臨汾中水回用工程中，二級處理的出水作為水源，為了解決其氨氮這一指標，該工程採用曝氣生物濾池作為預處理單元。

在國內，豬場糞便污水處理工程，印染廢水處理工程，腸衣加工廢水處理工程，澱粉廢水處理工程等中都有套用。

發展前景

世界上首座曝氣生物濾池於1981年在法國投產，隨後在歐洲各國得到廣泛套用。美國和加拿大等美洲國家在20世紀80年代末引進此工藝，日本、韓國和中國台灣也先後引進了此項技術。世界上較大的環保公司如法國得利滿公司、德國菲力普穆勒公司、法國VEOLIA公司均把它作為拳頭產品在全世界推廣。在中國內地，曝氣生物濾池正處於推廣階段。大連市馬欄河污水處理廠是我國第一個採用曝氣生物濾池工藝的城市污水處理廠（由東北市政院設計），廣東新會東郊污水處理廠採用了水解——曝氣生物濾池污水處理工藝（由中冶馬院設計）。 我國一部分工業廢水的處理也採用了此項技術。國內許多科研設計單位對曝氣生物濾池也進行了試驗研究。隨著曝氣生物濾池在世界範圍內不斷推廣和普及，很多學者在其結構形式、功能、啟動和濾料等方面進行了具體的研究，取得了很多成果。

問題前景

作為一種嶄新的水處理工藝——曝氣生物濾池正處在推廣之中。根據研究和套用情況，今後仍有很多問題有待研究：

生物膜的特點及其快速啟動的方式；生物氧化功能和過濾功能之間的相互關係；反衝洗過程中生物膜的脫落規律；進一步拓寬曝氣生物濾池的套用範圍，研究其在水深度處理、微污染源水處理、難降解有機物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理問題中如何與其他工藝相結合。

曝氣生物濾池中核心介質――濾料的研究也會促進該工藝在中國的套用的範圍，BIOSTYR、Biofor兩種工藝功能比較強大，但在中國大範圍的套用仍存在問題，如專利問題，再有它們從投資上都比較大，這也阻礙了這兩種工藝在中國的大範圍的套用。

所以特種濾料的的研究與生產的國產化將是曝氣生物濾池在國內大範圍的套用的關鍵。

運行要求

預處理

為了使曝氣生物濾池能有較長的運行周期,減少反衝次數降低能耗,運用BAF 的工藝都需對進水進行預處理,否則原水中的大量雜質和SS 將進入曝氣濾池,將會堵塞曝氣、布水系統,給系統的運行帶來嚴重的後果。尤其是濾池用於二級處理時,往往需投加藥劑才能達到這一要求,藥劑的使用不僅增加了運行費用,部分藥劑還將降低鹼度,進而影響硝化,這是運用BAF 工藝時需要考慮的問題。

除P脫N

在生物除P 技術中,將脫N 和除P 相結合的系統對除P 不利,因為除P 脫N 本身是一對不可調和的矛盾,如DO 太低除P 率會下降,硝化反應受到限制,污泥沉降性能差,如DO 太高,則由於回流厭氧區DO 增加,反硝化受到限制,同時NO3- N 的濃度高可影響厭氧區P 的釋放。因為,P 的釋放最好為厭氧環境,如果有NO3- N 存在就表明只能為兼氧環境。

從BAF 運行工藝看，完全用生物除P 是很難達到排放標準的。用生物除P 就失去了生物濾池高負荷的特點,造成投資過大,因此最好用加FeCl3 藥劑的方法除P ,而生物濾池由於耐水力衝擊負荷,可使處理後的水超量回流,並在運行中加化學藥劑,將化學處理和生物處理同時套用於系統中,達到除P 脫N 目的,使化學藥劑用量相對減少,從而降低運行費用。