中国电子系统工程第二建设有限公司 江苏无锡 214135
摘要：曝气生物滤池技术在有效处理再生水方面的突出表现使其迅速受到社会各领域的广泛欢迎，并被大力推广使用至各个再生水处理工作当中。通过研究曝气生物滤池技术在再生水处理工程中的实际应用，对于人们加深对该技术的理解和认知，实现对该技术的优化运用有着一定的帮助和指导作用。
关键词：曝气生物滤池技术；再生水处理；污水净化处理；
上个世纪末期人们开发出曝气生物滤池技术以来，其在处理生活污水、工业废水等方面的优势作用使其开始逐渐被广泛运用在再生水处理工程当中，为节约水资源、提升水资源利用率发挥了至关重要的帮助作用。
一、曝气生物滤池概述
曝气生物滤池（简称BAF）是一种先进的污水处理技术，兼有生物化学反应和过滤双重功能。主要的工艺特点是在滤池中填装一种特殊要求的粒状滤料，使滤料表面生长出大量微生物，形成了一层生物膜。在滤料底部通入压缩空气（称为工艺用气），提供微生物降解污水中污染物质所需的氧。当污水（如生活污水、城市污水和某些工业废水）中含有较多的悬浮固体物质，在进入曝气生物滤池前，需采用预处理，减少污水中悬浮固体物质的含量，以免滤池过快地被堵塞，常用的预处理方法有沉淀和气浮等。污水通过滤料层，污水中的溶解性有机物和氨氮，可被微生物降解去除，不溶性的颗粒物被过滤去除。沿水流方向，进水端具有大量异氧菌，能快速降解有机物，去除COD、BOD5；出水端存在大量固着的硝化菌，不受泥龄的限制，可产生效果很好的硝化作用，去除氨氮，得到高质量的出水。曝气生物滤池经过一段时间的运行，由于微生物的增长和滤料层中截留了大量进水中的悬浮物，使生物膜变厚，滤料层中的孔隙逐渐被堵塞，引起水头损失增加。通过设在池底的反冲系统进行气、水联合反冲，去除多余的生物膜，可使滤池恢复功能正常工作。利用部分出水作为反冲用水，反冲出水返回处理系统，再进行处理。曝气生物滤池用于污水处理在国内外已有应用，处理的效果与采用滤料的性质有很大的关系，滤料除了要求有一定的强度、耐水性、耐腐蚀性外，还要求具有较大的比表面积（单位重量滤料具有的总表面积，包括外表面积和内孔表面），可提高滤料层中生物化学反应的速率；密度小，可使反冲洗容易；空隙率大，可使滤料层中能容纳的微生物量大，提高处理效果，加长反冲洗周期；表面粗糙，使微生物容易固着；具有大孔结构，使微生物能进入到滤料颗粒的内部，增大实际有用的比表面积。曝气生物滤池要求进水的SS浓度不能太高，一般不应高于100mg/L，否则会导致滤料层很快被堵塞，缩短运行周期，反冲洗频繁，故在曝气生物滤池前一般需设置如沉淀池和气浮池等的去除SS的设备。曝气生物滤池还要求进水有机物浓度不能太高，因为有机物在生物降解过程中会引起微生物繁殖，产生大量污泥，也会很快使滤料层堵塞，一般要求进水中的BOD5不超过400mg/L左右。但曝气生物滤池却特别适用于低浓度的污水处理，不受进水浓度低的限制，如可用作给水处理中的受微污染水源水的预处理，去除水中微量的氨氮和有机物，这是曝气生物滤池很突出的一个特点。活性污泥法则相反，不适合用作低浓度污水的处理，一般认为若进水BOD5小于约60mg/L，微生物得不到足够的食料，难于繁殖，形成不了大量絮凝性能良好的活性污泥，使污水处理难以进行。
二、曝气生物滤池技术在再生水处理工程中的应用
1.工程概况。为有效论证曝气生物滤池技术在再生水处理工程当中的实际应用，将选择某再生水处理站工程为例，该再生水处理站的工程规模为8.64万m3/d，其设计进水则为当地某污水处理厂的二级生物处理排放水，在对水体进行回收和净化消毒处理之后，经过处理的再生水将直接被重新运用在工业生产当中。根据笔者了解到的资料显示，该再生水处理站使用的正是曝气生物滤池和澄清池以及V型滤池，要求进水当中SS和BOD5的含量均需要控制在30mg/L，而TP和CODcr的含量则需要分别控制在3mg/L和100mg/L，其酸碱值则需要控制在6到9的范围内。其出水中的SS和BOD5的含量均需要控制在5mg/L，TP和CODcr的含量则需要分别控制在1mg/L和30mg/L，酸碱值需要维持在6.5到9的范围之内，要求其碳酸盐硬度为117mg/L。
2.应用流程。该再生水处理站在提升泵的作用下，污水处理厂的二级生物处理排放水将进入到曝气生物滤池当中，此时在罗茨风机之下将对水体进行曝气处理，与此同时之前投放在滤池当中的粒状滤料，其表面形成的生物膜可以将水体当中的大部分有机物如COD、BOD等去除干净。此时经过同时曝气和截留处理后的水体将从出水口排斥并进入到配水井中，随后被逐一分配至澄清池当中。此时再生水处理站当中的石灰间和加药间将会通过向澄清池分别投加石灰和混凝剂、助凝剂以及硫酸，进而在澄清池当中彻底将水中的SS污染物、氨氮以及其他之前残留在水体中的有机污染物、水体硬度等一并去除干净，在硫酸的作用下水体的酸碱值将得到有效调整。此时澄清池出水并进入到V型滤池当中，而再生水处理站当中小粒径的石英砂等滤料则会对水体中的污染物进行最后的净化、吸附处理。再完成全部处理之后，再生水将从出水口流入清水池当中，并在此进行加氯消毒最后成为可以被直接使用的工业用水。
3.应用效果。该再生水处理站通过使用曝气生物滤池技术对再生水进行处理，并对曝气生物滤池进出水的水质进行实时监测后，发现其能够将水体当中九成以上的氨氮去除干净，而之前沉积在水体当中的COD、SS等污染物则可以被有效去除大约60%到70%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但这与进水本身COD含量较少、浓度较低有着一定的关系，而根据相关监测数据显示，在使用曝气生物滤池技术之后，再生水当中的TN以及TP去除率则仅仅只有大约30%，这也说明曝气生物滤池并不能够充分完成反硝化脱氮，而这除了与曝气生物滤池技术本身带有一定局限性有关之外，还有可能是由于滤层当中氧气浓度过低、好氧反硝化菌含量较少等因素有关。使用曝气生物滤池技术下，小粒径滤料上生成的生物膜确实能够有效吸附和阻挡水体当中的悬浮物、污染物，进而实现对再生水的有效处理。
三、曝气生物滤池应用于污水处理的技术经济特点
1.处理效果。曝气生物滤池较适用于浓度较低且B/C值较高的污水处理，与其他污水生物处理工艺相比，曝气生物滤池兼有生物化学反应和过滤双重作用，对去除COD、BOD5、NH3-N、SS或浊度的效果都要比一般的生物处理的好，出水浊度低于5NTU，外观接近于自来水，但对去除TN和TP的效果则较差。若要提高去除TP的效果，可在曝气生物滤池的进水中投加铝盐或三价铁盐，生成铝或铁的磷酸盐沉淀，通过过滤除去。若要进一步去除TN，则需采用较为复杂的A/O型曝气生物滤池或附加其他措施，曝气生物滤池的优势就会相对减小。目前污水处理出水水质执行的标准或规范有三种：《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）是针对城镇污水处理厂排放的污水；《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）是针对其他各种污水；《污水再生利用工程设计规范》（GB 50335-2002）是针对各种不同用途的回用水。其中只有前一个标准GB18918-2002中的一级标准对TN有要求，后两个标准或规范除景观用水外，对TN都无要求，故曝气生物滤池只要不用在城镇污水处理出水要求执行一级排放标准或要求出水回用作为景观用水，处理效果都是很容易保证的。曝气生物滤池耐低温的能力较强，受冬季水温下降的影响小，且耐冲击负荷，出水水质较稳定，设备启动快，一般只需约10天就能完成微生物培养，使设备正常工作，而且能适应长时间的间歇运行，即使停止进水数月，也可使微生物保持有一定的活性，一旦再进水恢复工作的速度很快，这是采用其他污水处理工艺难于做到的。曝气生物滤池用作深度处理，除了可进一步去除COD、BOD5、SS或浊度外，还可以去除NH3-N，而采用传统的混凝沉淀和过滤方法，则基本上无去除NH3-N的效果。
2.经济性。若要求污水处理的出水达到排放标准的要求（执行GB 18918-2002中的一级标准除外），曝气生物滤池的投资费用与一般的污水处理工艺相比，无十分明显的优势，但运行费用会有显著的降低。若要求污水经处理后达到回用水的水质标准，无论是曝气生物滤池作为二级处理或深度处理，投资费用和运行费用较一般的污水处理工艺都会有很显著地减少，因为一般的生物二级处理工艺的出水水质难于达到回用水的水质标准，必须附加其他费用较高的深度处理工艺。
3.占地面积。与其他污水生物处理工艺相比，曝气生物滤池的设备容积要小很多，且不需要二次沉淀池，占地面积要少得多。
4.管理方便。曝气生物滤池运行十分平稳，在运行中不需要经常进行水质监测，调整运行参数，操作简单。滤池的反冲洗是该工艺较为繁杂的一项工作，这可采用自动化控制来解决，故曝气生物滤池的管理是十分方便的，可减少管理人员。
5.卫生和景观。曝气生物滤池设备的容积较小，与空气接触的表面积很少，仅有微弱的异味产生，属污水生物处理中卫生条件最好的。由于曝气生物滤池的容积小，可置于室内，故采用曝气生物滤池污水处理工艺，在地面上除建筑物和草坪外，见不到庞大的钢筋混凝土池子，具有十分良好的卫生条件和景观。
四、对应用曝气生物滤池技术的反思
通过该再生水处理站在使用曝气生物滤池技术处理再生水的过程和最终效果进行分析之下，我们可以看出曝气生物滤池技术确实具有较强的处理能力。滤料表面上的生物膜虽然厚度不大，但具有较高的活性，而这也使得该项技术的容积与水力负荷均相对较高，有利于将水体中的氨氮、COD以及BOD等去除干净。此外，通过对该再生水处理站使用曝气生物滤池技术的相关记录数据进行分析，可知其处理装置的结构具有绝佳的紧凑性，不需要额外设置二次沉淀池。另外，滤料表面生高活性的生物膜可以在短时间内对再生水进行净化处理，这也在很大程度上减小了生物处理的面积与体积，有利于再生水处理的成本控制与能源节约。但在此过程中，也发现曝气生物滤池需要损耗大量的水头，并且在进水SS相对较高的情况下，短时间内滤池中的水头会发生堵塞情况，因此需要工作人员定期对生物滤池进行反冲洗，将再生水处理过程中在生物膜截留作用下截留下来并沉积在滤池当中的SS彻底清除干净，同时对生物膜进行更新。而在进行反冲洗的过程中，水力负荷会突然增大，反冲出水在直接回流至再生水处理系统当中形成的冲击负荷也相对较大，因此需要工作人员建立一个缓冲池用以有效解决这一问题。不仅如此，如果在使用曝气生物滤池技术的过程当中，缺乏行之有效的维护和管理，也容易出现滤料顺水漂走等问题，进而影响再生水处理效果。
通过在再生水处理工程当中使用曝气生物滤池技术，其短暂的工艺流程和水力停留时间能够迅速完成再生水的净化处理工作，加之滤料表面形成的高活性生物膜也可以将水体当中的SS、氨氮等有机污染物以及杂质等截留、去除干净，这对于优化出水水质有着积极的帮助作用。但曝气生物滤池技术在运用的过程中，也存在水头消耗过大、水头容易堵塞等问题，因此笔者建议日后在将曝气生物滤池技术运用在再生水处理工程当中，需要加强对相关方面的运维管理，并通过定期进行反冲洗、对进水进行预处理、建立缓冲池等方式实现对曝气生物滤池技术的有效优化，使其可以在处理再生水的过程当中充分发挥出自身的应有效用。
参考文献：
[1]韩佳慧.交替曝气生物滤池工艺处理生活污水实验室研究.2016.
[2]刘鹏帆.中水回用循环水工艺技术问题分析及对策.2016.
[3]郑家勇.曝气生物滤池技术在再生水处理工程中的应用.2017.
论文作者:田虹
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/11
标签：滤池论文; 生物论文; 曝气论文; 水处理论文; 污水论文; 污水处理论文; 滤料论文; 《防护工程》2018年第5期论文;