1.武汉市二郎庙污水处理厂 湖北武汉 430034；2.武汉市黄家湖污水处理厂 湖北武汉 430000
摘要：介绍了曝气生物滤池的工艺原理和主要特点，以及在含油废水处理中的应用，分析了曝气生物滤池的主要影响因素滤料、温度和PH、水力负荷。曝气生物滤池在废水处理中有较好的应用前景。
关键词：曝气生物滤池、含油废水、废水处理
On the theory and practice of biological aerated filter in the treatment of oily wastewater applications
HE Wen-yin，LIN Xin-yi
Abstract: Biological aerated filter process principles and main characteristics, as well as in the treatment of oily wastewater, analysis of the main factors of the Biological Aerated Filter: filter, temperature and PH, hydraulic loading. Biological Aerated Filter wastewater treatment has a bright application prospects.
Keywords: BAF, oily wastewater, wastewater treatment
1引言
目前我国水资源普遍面临资源量少，污染严重等问题。2014 年，全国废水排放总量为716.2 亿吨，化学需氧量排放量达 2294.6 万吨。到2015 年，“十二五”污染减排的约束性指标-- 化学需氧量排放量要比 2010 年下降 8 %。同时，石油类污染也已经成为工业水污染源中较为重要的组成部分，以及长江、黄河等水系的一个主要的污染指标[1]。人们的日常生活离不开石油，含油废水污染量大而面广,通常含有大量的油类、悬浮物、重金属等物质，对环境和人类健康有很大危害。曝气生物滤池(Biological Aerated Filter,BAF) 以其独有的特点得到广泛的应用。
2曝气生物滤池
2.1简介
曝气生物滤池简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺，于90年代初得到较大发展，该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷的作用,处理产量最大规模达几十万吨每天，并发展为可以脱氮除磷。
2.2工艺原理
曝气生物滤池(Biological Aerated Filters)被称为第三代生物滤池(The Third Generation Filter)。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。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。生物氧化降解过程为污水流经滤料层时，生物膜对污水进行快速净化；截留作用为：因运行中滤料呈压实状态，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；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[2]。
2.3工艺特点
曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体的新工艺，节省了后续沉淀池(二沉池)，所需基建投资少，运行能耗低，处理负荷大，生物膜不易堵塞，生物浓度高。同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得较好的出水水质，可达到回用水水质标准[3]。但它对进水SS要求较严（一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L），因此对进水需要进行预处理。同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大。
2.4国内外发展情况
世界上首座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺。目前世界上较大的环保公司均把它作为拳头产品在全世界推广。在中国内地，曝气生物滤池正处于推广阶段，大连市马栏河污水处理厂是我国第一个采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂，我国一部分工业废水的处理也采用了此项技术。国内许多科研设计单位对曝气生物滤池也进行了试验研究，很多学者在其结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了具体的研究，取得了很多成果。
3曝气生物滤池的技术关键及相应实验、工程实例
3.1填料
在曝气生物滤池中，填料是核心组成部分，其对曝气生物滤池处理效果和运行控制极为重要。
首先，填料作为微生物的载体，为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境；其次，填料是反应器中生物膜与废水接触的场所，且能对水流有强制性的紊动作用，使废水能够再分布；另外，填料作为去除悬浮物的介质，其过滤性能又影响着曝气生物滤池对悬浮物的去除效果。
3.1.1填料对曝气生物滤池效能的影响[4]
1、填料粒径的影响
填料粒径越小时处理效果越好，但填料粒径较小时，滤池容易堵塞，运行周期相对较短，需频繁反冲洗，利用率低。因此曝气生物滤池选用填料需要同时考虑滤池的处理效能和运行周期，根据滤池进水水质和处理要求进行优化选择。
2、填料的密度
生物滤池填料的密度大小关系到生物滤池反冲洗强度的大小，密度越大，反冲洗强度越大，则需要的能量消耗越大；因此在选择生物滤池填料时，需测定各种填料的密度。
3、填料层高度
滤层高度与出水水质有关，在一定范围内，增加滤层高度可提高滤池的处理效果保证出水水质，但同时增加的污水提升扬程和反冲洗强度，将导致能耗升高。
王蒙,程文,韩祯进行了曝气生物滤池处理含石油废水的实验研究[5]，针对含油废水COD含量高、可生化性差等特点，考察了曝气生物滤池的运行效果，并通过实验对主要影响因素和冲击负荷能力进行了分析，确定了合理的工况条件，为工程实施提供了理论依据。试验采用陕西某油田经过“隔油-混凝-过滤”后的出水，进反应器前按COD:N:P=100:5:1投加NH4Cl和KH2PO4。具体水质指标如表1所示:
他们也研究了不同高度滤料层系统的降解效果，结果表明：水解池和曝气生物滤池都能够在各自沿水流方向的滤料层上形成不同优势种群的生物膜。影响这一过程的最重要因素就是滤料高度[6]。不同的滤料材料以及不同的进水水质均有各自最适宜的滤料高度。滤层较高有利于污染物的去除，但当滤料高度超过一定值时污染物的去除率增长幅度很小，且过高的滤料高度会延长停留时间，增加能耗。
3.2温度和PH
温度是影响微生物正常代谢的主要因素之一。任何微生物都有一个最佳的生长温度。在一定的温度范围内，大多数微生物的新陈代谢活动都会随着温度的升高而增强，随温度的下降而减弱。好氧微生物的适应范围是10～30℃，一般水温过高或过低，对生物处理的净化效果会产生不利影响，甚至微生物活动会完全停止。所以，在温度较高的夏季(20～30℃)，生物处理效果最好；而在冬季，由于水温低，生物膜的活性受到抑制，处理效果会受到影响。
微生物的生长繁殖与pH值有着密切关系。对于好氧微生物来说，pH值在6．5～8．5之间较为适宜。微生物对pH值的波动十分敏感，即使在适宜的pH值范围内，pH值突然改变也会引起细菌活性的明显下降。因此，应尽量避免BAF进水pH值的突然变化。[4]
钟华文，李晓明，何东升[7]采用上向流曝气生物滤池针对于炼油厂装置所排出的每小时排放量约70t，酚类污染物在100～160mL的高酚废水处理进行了研究。结果表明影响BAF对酚降解的因素主要有温度、pH值。
表2 COD、NH3-N去除率与水力负荷的关系
具体分析如下：
①温度
微生物降解有机物是随着温度升高而速度加快的，温度低于25℃，菌的活性明显下降，而高于45℃时，菌的活性也受到抑制，处理效果明显降低。试验得出耐酚噬酚菌的适宜温度是25℃～40℃。
②原水pH值
进水pH值在7.0一8.0范围内较为适宜。由于汽提废水中含有S2一，其氧化后生成酸，若进水pH值偏低时，会造成出水pH值过低，抑制生物膜的活性。
3.3水力负荷
水力负荷的大小直接影响到污水在池中与载体上生物膜的接触时间。水力负荷愈小，污水与生物膜接触时间愈长，处理效果愈好，反之亦然。另外，当水力负荷过高时，水力冲刷作用过强，会造成生物膜的流失。但水力负荷与工程造价密切相关，在满足处理要求的情况下，应该尽量减小水力负荷。
中国石油大庆炼化公司用隔油-气浮-A/O生化处理法[8]处理含油污水，崔康平,钟佐燊,沈照理等经分析水力负荷对BAF性能的影响见表2，实验表明采用上流式设计空气和污水均由下部进入从反应器顶部流出，处理后出水水质基本达到污水综合排放（GB8978-1996）的二级标准,但远未达到回用于循环冷却水的水质要求。水力负荷对BAF的性能影响较大，并且水力负荷对NH3-N的去除效果影响要比对COD的影响更大。
4结论
滤料、温度和PH、水力负荷是影响曝气生物滤池处理效果的主要因素。并且在研究这些因素对处理不同类型含油污水中不同的应用，我们还有很长的一段路要走。但曝气生物滤池针对含油污水的处理的优势不容忽视：生物浓度高，除污能力强，耐冲击能力强，占地面积小。在处理炼油厂生产废水的应用中，对废水中的石油类、COD和氨氮都有较高的去除率，对氨氮的去除有利于污水回用。并且其容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用少的特点让它成为了许多工厂的首选，一次性投资比传统方法低1/4，运行费低1/5的特点在经济膨胀的时代更是符合可持续发展的要求。曝气生物滤池在废水深度处理和中水回用方面有很好的应用前景，在今后的水处理中应该广泛应用。
参考文献
[1] 中华人民共和国环境保护部．中国2009年环境状况公报[R/OL] ．
[2] 齐兵强，王占生．曝气生物滤池在污水处理中的应用．给水排水，2000，26(10)：6～8
[3] R．Pujol，M．Hamon，X．Kandel and Lemmel．Biofilters：flexible，reliable biological reactors．Wat.Sci．Tech，1994，29(10—11)：33～38.
[4] 赵小亮,裴丽.曝气生物滤池在炼油废水处理中的应用[J].安全、健康和环境,2008,8(12):20～22.
[5] 刘文洪,王蒙,周孝德等.曝气生物滤池处理含石油废水的实验研究[J].西安理工大学学报,2010,26(3):260～264.
[6] 刘文洪,万甜,程文娟,程文,基于图像二值化处理的气泡羽流不稳定结构分析,水利学报,2009,Vol.40, No. 11:1369～1373
[7] 钟华文,李晓明,何东升等.曝气生物滤池处理炼油生产废水[J].工业用水与废水,2003,34(5):42～44.
[8] 崔康平,钟佐燊,沈照理等.上流式曝气生物滤池深度处理炼油厂外排污水[J].地学前缘,2005,12(z1):55～60.
论文作者:何雯茵1,林心怡2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/14
标签：滤池论文; 生物论文; 曝气论文; 填料论文; 水力论文; 废水论文; 负荷论文; 《基层建设》2017年第8期论文;