摘要：本文主要介绍了曝气生物滤池（BAF）的作用原理和特点，阐述了BAF对有机质、悬浮物质、磷等污染物的处理效果。讨论了温度、气-水比、溶解氧、水力负荷、填料等因素对曝气生物滤池处理效果的影响，以期作为一项实际工程选择适当的运行参数作为参考。
关键词：曝气生物滤池（BAF）；水处理；脱氮除磷；应用
引言
曝气生物滤池（biologicalaeratedfilter，BAF）污水处理工艺是20世纪80年代和90年代在生物滤池中，生物接触氧化工艺，以发达的好氧生物膜法污水处理工艺为基础。生物曝气滤池通过生物膜的过滤、絮凝和生物氧化，有效去除水体中的富营养化氮、磷。由于曝气生物滤池占地面积小，投资少，抗冲击负荷能力强，操作过程简单，已广泛应用于工业废水和污水处理中。
1、BAF作用原理及特点
BAF填充颗粒填料（如陶粒、火山岩、活性炭等）是底部曝气反应器，当废水通过填料流动时，丰富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浓度上生长，形成生物膜。该反应器充分利用表面生长的生物膜和填料，以及生物代谢、吸附、物理拦截、食物链捕食等功能，完成对废水的净化作用。当滤池运行一段时间后，滤层中的污染量达到饱和，回流洗涤后进入新的净化循环。
曝气生物滤池是一种生物膜方法，但仍有许多明显的特点：
（1）包装材料比表面积大，生长速度快，微生物量多，启动方便快捷；
（2）滤池内部微生物丰富，沿水流方向有不同的优势种群，有针对性地去除不同污染物，效果明显；
（3）土地面积小，无二次沉陷，基础设施投资少，管理方便；
（4）抗冲击能力强。然而，BAF存在除磷效果差、对进水口SS要求高的问题。它经常与其他水处理技术结合使用，以实现不同特性的废水的处理目标。
2、BAF对污染物的去除
2.1有机物及悬浮物的去除
比较了BAF和膜生物反应器中苯乙烯的去除率。实验证明，滤材的吸附、底部的曝气和微生物的代谢共同作用，使苯乙烯的去除效果更好。
利用BAF和湿地反应器比较了两种工艺对福尔马林溶液的降解和解毒作用。实验证明，BAF能较好地去除甲醛和TOC，但其解毒效果不如湿地反应器。
在去除有机物和悬浮物质方面，BAF比其他生物反应器更有效。
通过确定最优运行参数范围，选择合适的BAF组合工艺，可以进一步提高BAF系统中有机物和悬浮物的去除效率。
2.2磷的去除
目前，从BAF中去除磷有两种主要方法：
（1）添加化学脱磷剂后，通过反洗去除高磷污泥。
（2）强化第一阶段化学凝固脱磷
研究表明，BAF对TP的去除率一般在35%~40%之间，除磷效果较差。虽然需要更多的化学药剂来强化除磷，但可以达到更高的除磷率。
絮凝和沉淀对除磷起着重要作用，生物代谢和填料过滤起辅助作用，可达到85%的除磷效果。生物除磷是通过微生物的生命活动来实现的。溶解氧、污泥龄、pH值、温度等因素都影响TP的去除效率。
研究表明：厌氧段的DO浓度＜0.2mg/L，好氧段的DO浓度在2.0mg/L左右，可以高效除磷。当污泥龄在3.5~7d，pH值在6.5~8.0，温度在5~40℃时，聚磷菌的活性较高，可获得较好的除磷效果。
因此，提高磷的去除率，创造更好的交替厌氧/好氧条件，提高聚磷酸盐吸收和释放磷的能力，是一种有效的途径。
3不同因素对BAF处理效果的影响
3.1温度对BAF处理效果的影响
水温会影响微生物的代谢，大部分微生物的代谢活动会随着温度的升高而增加，反之亦然。任何微生物的最佳生长温度，适用于需氧微生物温度10~35℃之间变化。研究表明，在不同的温度下，BAF具有去除污染物的作用，当温度降低时，BAF对COD、NH3-N及浊度的去除率均有所降低。当进水温度10~14℃，BAF对三种材料去除效果好。
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3.2气水比对曝气生物滤池出水水质的影响
气体水的大小直接影响曝气生物滤池中的DO浓度和传质效果，以及池内好氧缺氧区的形成，因此对反硝化效果有重要影响。
研究表明，当气水比从1：1上升到5：1时，NH3-N的去除率从57.69%上升到80.39%，TN的去除率从29.23%上升到最好的56.72%。当气水比从5：1增加到8：1时，TN的去除率降低。同样，在研究气水比对反硝化效果的影响时，也发现当（2：1）和（4：1）之间的气水比变化时，NH3-N和TN的去除率都增加。当（4：1）和（10：1）之间的气水比变化时，NH3-N的去除率略有下降，而TN的去除率则大幅下降。
根据以上研究，随着气-水比的增加，NH3-N的去除率会逐渐增加，但当上升到一定程度时，NH3-N的去除率会略有下降，TN的去除率会略有下降利率已经大幅下降。这是因为当曝气水比过低时，曝气不足，会抑制NH3-N硝化；当气体水比例过高，会导致氧转移速率加快，曝气充满，通常可以受益的硝化过程，但气体太多水会使生物膜的影响增加，导致生物膜的脱落，生物量减少，硝化细菌的数量较少，所以NH3-N去除率会略有降低；在同一时间高气-水比会导致缺氧微环境面积的减少，进而抑制反硝化过程，从而导致TN的去除率降低了。因此，为了达到良好的反硝化效果，最好将气水比控制在（4：1）~（5：1）。
3.3溶解氧对BAF出水水质的影响
当溶解氧过低时，好氧微生物氧化分解有机质和氨氮的效率较低。适当增加曝气可以增加好氧微生物的活性，增加有机化合物的分解率，降低废水的COD浓度。然而，过多的曝气也会对污水净化产生不良影响，增加了微生物附着在填料上的难度。
通过实验表明，在稳定的有机负荷和液压负荷条件下，微生物活性可以得到改善。此外，随着DO浓度的增加，扩散效应也相应增强，复合滤料曝气生物滤池系统（CMBAF）去除COD的效率也得到了提高。考虑到COD的去除效率和能耗，CMBAF应控制DO浓度在4mg/L左右，出水COD的平均浓度较低。
使用BAF去除饮用水中的NH4+-N，发现当曝气量为0.3L/min时，NH4+-N的去除率为53.2%。当提高曝气量为0.6L/miN和1.0L/min时，
NH4+-N的去除率分别提高到80.8%和88.6%，此时的NH4+-N剩余出水浓度分别降至18.7mg/L和10.9mg/L。将曝气量增至2.0mg/L时，NH4+-N能够被高效去除，出水浓度降至0.65mg/L。
3.4 水力负荷对曝气生物滤池出水水质的影响
水力负荷是指单位时间内通过单位床层面积的污水体积，显然，水力负荷的变化与容积负荷、床层高度和停留时间密切相关。在曝气生物滤池处理城市污水研究中发现，当水力负荷在2.3～3.3m3/（m2.h）
之间变化时，NH3-N的去除率逐渐升高，由65%上升至86%；而当水力负荷在3.3～3.9m3/（m2.h）之间变化时，NH3-N的去除率逐渐降低，由86%下降至73%。出现上述这种变化趋势的主要原因是过高的水力负荷不仅缩短了污水的水力停留时间（HRT），导致世代时间长的硝化菌难以富集，同时还会增大对生物膜的冲击作用，导致生物膜脱落、生物量减少，反硝化脱氮的缺氧微环境遭到破坏，使得NH3-N和TN的去除效率都有所降低。因此，为了达到更好的脱氮效果，在保持较低成本的同时，水力负荷最好控制在3m3/（m2.h）左右。
3.5 填料对曝气生物滤池处理效果的影响
填料作为微生物的载体，会影响生物膜的形成和反冲洗次数。目前市场上有很多新型填料，但各种填料都有一定的不足之处。例如，由于无机填料具有显著的比例，所以在悬浮载体生物膜反应器中并不常用，由于有机大分子填料表面相对光滑，微生物的粘附能力降低。
采用污泥回用法制备陶瓷填料，并将其应用于大豆蛋白的二次污水处理。结果表明，污泥基陶瓷填料在BAF体系中的处理效果较好，出水水质较好。当填料高度为75厘米时，采用HRT为10h，A/L= 15：1时，COD 和NH4+ -n的去除率分别为91.02%和90.48%，这是最佳的实验条件。
用活性炭作为填料处理煤化工废水。结果表明，活性炭的表面官能团和内孔结构对大分子污染物的吸附有很大的优势，COD、NH3- N、SS等污染物的去除率高达60.9%、82.5%和82.8%。
4结束语
目前有关污染物的去除机理及动力学模型的研究仍不透彻，同步除磷仍有很多问题需要解决。未来的 BAF 应朝着组合工艺多样化、预处理技术高效化发展。此外，我国还应加快研制应用于 BAF的新型化、复合化填料。
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论文作者:林靖杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：滤池论文; 生物论文; 填料论文; 曝气论文; 微生物论文; 效果论文; 负荷论文; 《基层建设》2018年第24期论文;