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摘要：近些年，随着我国环境污染的逐渐加重，水质恶化速度越来越快，如何低成本、高效率地进行水处理成为了一大研究热点。生物膜法是一种新型污水处理技术，其不会像物理法、化学法那样对水体造成二次污染，应用效果优异。本文主要针对生物膜法中的曝气生物滤池（BAF）技术做了具体探讨。
关键词：曝气生物滤池工艺；脱氮除磷；影响因素
我国社会经济与工业技术的不断发展，各种生活污水、工业废水的处理逐渐得到社会广泛的关注。其中，曝气生物滤池技术凭借着其结构简单、处理效率高、应用投资低等优点得到了广泛的应用。
（一）曝气生物滤池技术原理
曝气生物滤池（简称BAF）是生物接触氧化技术与过滤技术有机结合后，形成的好氧废水处理技术。在实际应用中，曝气生物滤池自身就是一个生物反应器，生化氧化降解与过滤均在其中完成，这也就免去了二次沉淀池的设置，实现了基建成本的降低与水处理流程的简化[1]。
曝气生物滤池技术的主要特点在于活性炭、陶粒等小粒径物的使用，其表面存在高活性的生物膜，池底提供曝气，污水经过时，其中的有机物会被充分地吸附、截留以及氧化降解。曝气生物滤池技术可以广泛应用于污水的二级处理以及深度处理中，效果较为稳定。如下图1所示即为曝气生物滤池工艺原理示意图。
图1曝气生物滤池工艺原理示意图
（二）曝气生物滤池工艺中脱氮除磷的影响因素
（1）温度因素
在曝气生物滤池工艺中，其脱氮除磷处理的效率直接受到污水温度的影响，这主要是因为微生物新陈代谢在不同的温度下存在一定差别。当温度较低时，微生物的酶促反应效率降低，曝气生物滤池脱氮除磷效果也随之减弱；当温度过高时，酶分子化学键会出现断裂现象，失去活性，不利于曝气生物滤池工作。根据相关实验发现，当污水的温度处于30-35℃，曝气生物滤池脱氮除磷效果最好。但是实际应用中，污水进水温度并未达到该范围，并且若采取直接加热进水的方式提高脱氮除磷效率，成本过高。其次，应考虑通过其他方式提高进水温度。例如：微生物分解有机物时，会释放出一定的热量，因此，在进行高浓度有机废水的处理过程中，可通过收集厌氧发酵生产的甲烷，对反应器进行加热，从而用最小的成本提升水处理效率。此外，在曝气生物滤池脱氮除磷过程中，应对温度进行实时监测，实现动态调整。
（2）pH因素
在曝气生物滤池进行水处理的过程中，污水pH值的不同，会导致微生物活性存在一定的差异，最终影响到脱氮除磷的效率。通常情况下，应将污水的pH值控制在6.5-8.5，其过低或是过高均不利于微生物的新陈代谢，导致硝化、反硝化作用降低。
（3）微生物种类因素
对于曝气生物滤池工艺而言，若是污水的种类不同，其脱氮除磷效率也会存在较大区别。这主要是因为不同行业污水所含微生物种类差异较大，必须根据实际情况采取处理效率高，易于繁殖的硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌[2]。在进行上述几个菌种的选取与培养中应注意以下几个问题：（1）在进行聚磷菌的选取时，必须对其吸、放磷特性进行全面分析，实现吸、放磷的最优组合（以最少放磷量得到最大吸磷量）。（2）反硝化细菌属于兼性厌氧菌，其一般是在缺氧段进行反硝化反应，去除硝基氮。该细菌的培养要求较高，只有在DO＜0.5mg/L时，可获得足够数量的反硝化细菌，提高除氮效率。（3）微生物的培养时间有明确的要求。一般情况下，微生物的成熟最少需要10d。（4）DO值的高低也会影响到微生物繁殖速率。因此，必须有效控制DO值，提高微生物颗粒污泥形成速度，从而得到良好的脱氮除磷效果。
（4）营养元素因素
在微生物的生长、繁殖过程中，营养元素扮演着极为重要的角色，其种类与数量的多少直接影响到反应池的脱氮除磷效率。在具体应用中，曝气生物滤池必须存在大量的C、N、H、0、P、S等元素，以及部分微量元素，例如：Fe、Zn、Mg。值得注意的是，所有的元素含量应控制在一定的比例范围中，以确保微生物处于一个最佳的生长环境，获得较高的繁殖速率。例如：污水中氨态N与P的去除均在好氧区进行，此时硝化细菌与聚磷菌处于竞争的关系中，当硝化效果好时，除磷效果难免受到影响；当硝化效果较差时，除磷效果则相应提升。对此，应通过营养元素的控制，实现两者的最佳组合。其次，在曝气生物滤池中C/N比的控制也极为关键，只有当其处于15-20：1的范围中，方能保证除氮率。对此，一方面可以通过进水分配的控制，实现曝气生物滤池含碳量的调节。另一方面，可采取添加含碳源物质（如：甲醇）的方法提高C/N比，提高除氮率。
（三）曝气生物滤池在污水处理中的实际应用
（1）污水站概况
本文以某污水站为例，具体分析了曝气生物滤池的实际应用。该污水站采用的是生物陶粒滤池，处理对象为乳化废液预处理系统出水与厂内生活污水混合之后的综合污水。如下图2所示即为该曝气生物滤池工艺流程，表1则是进水水质表。
图2曝气生物滤池工艺流程
表1 进水水质表
（2）曝气生物滤池的应用
（1）检查曝气生物滤池配水、配气情况，确保其水路、气路畅通，能够满足正常曝气与反冲洗的需求。检查合格后，方可装填料。
（2）微生物挂膜。微生物挂膜的方法主要分为两种。一是自然挂膜，其主要适用于夏季水温较高、或水中含有较多的可生化成分的情况；二是接种挂膜，其主要适用于水温较低，或水中可降解的有机物较少的情况[3]。在挂膜过程中，要求对污水中的有机物浓度与氨氮含量进行实时监测，只有CODcr的去除率达20%～30%，或氨氮的去除率超过60%，方可确认挂膜完成。通常情况下，挂膜的时间需要持续30d左右。在此过程中，温度对生物膜形成的影响较大，因此水温较高的夏季或是秋季最适合挂膜。
（3）运行维护。微生物挂膜完成后，曝气生物滤池也就开始了正常工作。在此过程中，应做好以下几方面的工作：①实现滤池稳定运行。曝气生物滤池自身具有良好的抗冲击负荷能力，但长期的不稳定运行也会影响到微生物生长。对此，必须控制好滤池运行状态，即使出现了填料干枯的情况，也必须保证滤池有水。②控制供气稳定。生物滤池中，细菌的生长离不开溶解氧，对此曝气稳定是确保水处理效果优良的重要方法。③严格进行反冲洗。在曝气生物滤池的运行过程中，若是过滤周期过长，极易导致滤料内累计过多的污泥，从而使得水头损失与能耗增大，甚至生物膜表面的生物体会因为无法及时更新而出现局部厌氧，最终影响滤池的水处理效果；若是过滤周期过短，也不利于曝气生物滤池的经济运行，极易造成生物膜脱落加快，水处理能力下降。
（3）应用效果分析
该污水站中曝气生物滤池的应用，实现了水质净化效果的显著提升，且因为曝气生物滤池基建和运行费用低，大幅提高了污水站的运行经济性。
（四）结束语
综上所述，生物膜水处理技术在污水治理中的应用越来与广泛，曝气生物滤池工艺更是具有占地面积小、抗冲击负荷能力强、出水水质稳定等优点。对此，必须加强曝气生物滤池应用研究，从而获得良好的污水处理效果。
参考文献：
[1]刘灿灿，沈耀良.曝气生物滤池的工艺特性及运行控制[J].工业用水与废水，2008，39（2）：20-23.
[2]赵雪娇，程胜高.优势菌曝气固定生物滤池技术在处理饮料废水中的应用[J].有色冶金节能，2008，24（6）：54-56.
[3]郎燕超，张建锋.浅析曝气生物滤池技术在污水厂中水处理中的应用[J].企业导报，2011，（21）：277-278.
论文作者:韩广东
论文发表刊物:《基层建设》2015年6期
论文发表时间:2016/9/1
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