摘要：曝气生物滤池（BAF）是20 世纪80 年代末在普通生物滤池基础上，参考给水滤池工艺改造形成的污水处理新技术。由于其具有占地面积小、处理效率高、可自动化等特点，非常适用于目前土地紧张，水处理压力大的现代化城市。因此近年来发展迅速、应用广泛，同时开发出了许多适应于不同处理要求的联用技术，是一种很有发展前景的水处理技术。本文对曝气在环境工程水处理中的应用进行了分析和探讨。
关键词：曝气；环境工程；水处理；应用
一、BAF 净化原理及特点
BAF 填装颗粒状填料（如陶粒、火山岩、活性炭等），反应器底部曝气，当废水流经填料时，充足的营养物质和溶解氧为微生物的生长提供了良好的条件，因此大量微生物在填料上生长富集，形成生物膜。反应器利用表面生长的的生物膜和填料自身，充分发挥生物代谢、吸附、物理截留和食物链捕食等作用，完成对废水的净化作用。当滤池运行一段时间后，滤层内部截污量饱和，进行反冲洗后进入新一轮净化周期。曝气生物滤池虽然是生物膜法的一种，但仍具有很多明显的特点：（1）填料比表面积大，微生物生长速度快、数量大，启动方便快速；（2）滤池内部微生物相丰富，沿水流方向具有不同的优势种群，对不同污染物均有针对性去除，且效果明显；（3）占地面积小，不设二沉池、基建费用投资小，易于管理；（4）具有较强的抗冲击负荷能力。但是BAF 存在除磷效果差、对进水SS 要求高等问题，常与其它水处理技术联用才能对特性不同的废水达到处理目标。
二、曝气生物滤池及组合工艺的研究应用
曝气生物滤池起初主要用于深度处理，后期发展可用于二级处理，应用范围十分广泛。在进行废水深度处理时，BAF 可单独作为深度处理工艺进行处理，但此方法应用范围受排放标准、进水水质影响较大。实际工程中，废水的种类和处理要求各不相同，因此要根据具体情况进行分析，找出恰当有效的BAF 处理工艺。
2.1 提标改造
随着环境问题的日益严重，为防止自然水体遭到严重污染，国家对污水排放的标准不断提高。因此许多原有工艺需要进行提标改造。BAF 是一种很常见且运行成本较低的处理工艺，可单独进行深度处理。但是，当出水指标要求很高时（如中水回用等），则需要与其它处理技术联用，使出水达标。陈义标等[1]单独使用BAF 对染料废水的二级出水进行深度处理。结果表明，在优化后的工艺参数：气水比2∶1、水力负荷为0.39 m3/（m2•h）条件下，色度的去除率高达94.25 %，CODcr、浊度和氨氮的平均去除率分别为48.5 %，77.2 %和86.8 %，对应的出水污染物浓度分别为43.5mg/L，5.9 NTU 和2 mg/L，出水可达标排放。当单独使用 BAF 无法满足出水要求时，需与其它工艺联用。马迎霞等[2]利用BAF 与超滤组合工艺对西安市某污水处理厂二级出水进行深度处理。结果表明，组合工艺对浊度、CODcr、氨氮和色度总的平均去除率分别为99.1 %、60.3 %、92.1 %和50.3 %，达到出水标准。超滤在为BAF 提供进一步处理的同时，BAF 也为超滤提高进水水质，有效控制膜污染。类似的还有王曼等[3]为满足污水回用标准，利用BAF-MBR 组合工艺对低C/N 废水进行深度处理。结果表明，在气水比2∶1，进水流量100 L/d，回流比200 %的条件下，氨氮、CODcr 和TN 的平均去除率分别为98 %，94 %和58 %；平均浓度分别为0.23 mg/L，7.11 mg/L，8.85 mg/L，运行良好，具有一定的抗冲击负荷能力，出水水质稳定，可达标排放。
2.2 脱氮除磷
氮、磷废水的排放会造成水体富营养化，破坏水体生态平衡。因此脱氮除磷是废水处理中十分重要的环节。由于传统的BAF 反应器底部曝气，生物膜表面供氧充足，虽然生物膜内部有局部缺氧环境，但对氮含量高的废水，处理效果不理想。同时BAF不排泥，导致生物除磷能力有限。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，要进行脱氮除磷需对BAF 工艺进行改进或组合。
在处理低碳氮比污水时，将活性污泥法和生物膜法结合起来组成A2/O-BAF 系统，将硝化过程从A2/O 中分离，缩短A2/O 污泥龄，用BAF 进行硝化反应。结果表明，在进水平均温度为14.2 ℃，TN 为77 mg/L 和CODcr 为367 mg/L 的条件下，出水TP、TN 均值分别为0.2 mg/L 和13.2 mg/L，满足（GB18918-2002）国家一级A 排放标准。除了组合工艺，也可将BAF 通过改进曝气位置形成缺氧/好氧区域，为脱氮提供条件。并且利用化学强化除磷方式达到一体除磷的目的。利用AO 一体式BAF 试验装置处理生活污水，结果表明，在气水比18∶1、水力负荷为0.5 m3/（m2•h）条件下CODcr 及氨氮具有良好的去除效果，CODcr 平均去除率可达到78.14 %、氨氮平均去除率达89.75 %。通过优化，选择投加30 mg/L的PAC 即可达到除磷目的。
2.3 难降解废水处理
难降解废水包括多环芳烃、表面活性剂、有机染料等有毒难降解有机污染物，这些物质的共同特点是成份复杂、毒性大，一般的微生物很难进行处理。为了充分利用BAF 在处理废水方面的优势，可将进水进行预处理，增加废水可生化性。例如，邱松凯等[4]利用O3-BAF 组合工艺深度处理垃圾焚烧滤液。臭氧氧化还原电位为2.07 V，在水中仅比氧原子、氟原子和羟基自由基低，具有强氧化性，能够改变难降解污染物结构将其转变为易生物降解的小分子结构。结果表明，臭氧氧化15 min 内UV254 去除率达到64 %，整个联用工艺内投加臭氧0.29 gO3/L，曝气生物滤池HRT 为4.3 h 的条件下，出水CODcr 可低于100 mg/L，TN 去除率13 %~26 %。色度稳定达标；出水中，芳香族化合物，含氮杂环化合物等难降解污染物被有效去除。采用O3-BAF 工艺对某石化二级出水进行深度处理，提高废水可生化性，将氧化后出水通入BAF 进行生物处理。该类型工艺主要研究臭氧投加量与反应时间对氧化效果的影响。后期BAF 处理优化出最优气水比及水力负荷。结果表明，在O3 投加量55.6 mg/L，BAF 水力停留时间1.5 h 的条件下，进水CODcr 为60~80 mg 经过联用工艺处理后，CODcr 出水浓度低于30 mg/L，可达中水回用标准。除了臭氧，利用其它氧化方法同样可以达到提高生化性的作用。唐文锋等[5]处理焦化废水，其成分复杂，含有大量焦油、苯、毗咙、喳琳等难降解物质，是典型的有毒有害工业废水。通过投加H202 氧化难降解污染物，增加废水氧化性。结果表明，氧化剂投加量（以H2O2/CODcr 质量比计）为3∶1、回流比为0.5∶1、气水比为2~3∶1 时，处理效果最优，CODcr 平均去除率为49.35 %，氨氮平均总去除率高达91.32 %，系统运行稳定可靠。
三、结论与展望
曝气生物滤池是一种应用前景良好的生物膜处理法，不仅可以单独作为污水处理工艺进行二级或三级处理，同时也可根据不同的处理目的和废水特性进行工艺组合，取长补短，显著提升处理效果，使得目前的研究都集中在曝气生物滤池与其它技术联用的方向上。但研究过程仍存在很多问题：（1）由于一些简单的工艺组合使得整个污水处理流程复杂，增加了运行难度，因此将工艺组合转变为一体式联用工艺是目前BAF 发展的新方向。例如唐文锋等[5]研究的一体化O3-BAF 反应器大大简化了废水处理流程，处理效果良好。（2）BAF 出水水质的影响因素很多，如进水水质的变化，反冲洗周期的确定，生物膜的更新等。目前的研究都只是停留在根据实验现象推断反应器净化状态的阶段，并没有充足的理论和运算支持，无法进行广泛的工程推广。因此，对BAF 的净化理论的研究才是实现全自动化管理与推广的关键。
参考文献：
[1]陈义标．曝气生物滤池对染料废水的深度处理研究[D]．东华大学，2004．
[2]马迎霞．曝气生物滤池—超滤（BAF-UF）组合工艺处理二级出水试验研究[D]．西安科技大学，2009．
[3]王曼．BAF-MBR 组合工艺处理城镇污水效能及工艺优化控制[D]．哈尔滨工业大学，2015．
论文作者:陈高
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/26
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