在污水生物處理工藝的發(fā)展和應(yīng)用中，活性污泥法和生物膜法一直占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著新型濾料的開(kāi)發(fā)和配套技術(shù)的不斷完善，與活性污泥法平行發(fā)展起來(lái)的生物膜工藝技術(shù)得以快速發(fā)展，并研究開(kāi)發(fā)出各式各樣的生物膜工藝技術(shù)，其中曝氣生物濾池應(yīng)用范圍最廣，最具發(fā)展前景。曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter，簡(jiǎn)稱 BAF）是20世紀(jì)80年代末在歐美發(fā)展來(lái)的一種新型的污水處理技術(shù)，它是由滴濾池發(fā)展而來(lái)，并借鑒了快濾池形式，在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)完成了生物氧化和固液分離的功能，不需設(shè)置二沉池。世界上首座曝氣生物濾池于1981年誕生于法國(guó)。隨著環(huán)境對(duì)出水水質(zhì)要求的提高，該技術(shù)在全世界城市污水處理中獲得了廣泛的推廣應(yīng)用，目前，在全球已有數(shù)百座大小各異的污水處理廠采用了BAF技術(shù)，并取得了良好的處理效果。

BAF工藝原理和形式
曝氣生物濾池的工藝形式在進(jìn)水方式、填料選擇和使用功能上各有不同，即上向流曝氣生物濾池和下向流生物濾池；懸浮填料曝氣生物濾池和淹沒(méi)填料曝氣生物濾池；去碳曝氣生物濾池、硝化生物濾池和反硝化生物濾池等。目前在工程中使用的形式分為四大類：即BIOCARBONE、BIOFOR、BIFSTRY和BIOPUR，其中BIOPUR的形式與BIOFOR基本相同，只是BIOPUR的填料根據(jù)不同水質(zhì)采用波紋板、陶粒或石英砂，以取得不同的處理效果。雖然BAF具有多種操作方法和應(yīng)用形式，但基本應(yīng)用原理是相似的。從本質(zhì)上來(lái)看，曝氣生物濾池是固、液、氣三相共存的生物膜處理工藝，屬于接觸氧化和過(guò)濾相結(jié)合的新興的廢水好氧生物處理技術(shù)，也可以說(shuō)是普通生物濾池的變形方式。 其核心技術(shù)是應(yīng)用多孔性的濾料，并將其作為生物載體來(lái)進(jìn)行污水處理。在曝氣生物濾池的裝置頂部設(shè)置了布水系統(tǒng)，能均勻地將污水分布到濾料的表面，這樣，液滴狀的污水就能夠充分地與氧氣進(jìn)行接觸。微生物在濾料表面通過(guò)附著—脫附—再附著，最后形成一層穩(wěn)定的生物膜，就不再繼續(xù)進(jìn)行脫附。因?yàn)槟?nèi)存在好氧區(qū)和缺氧區(qū)，具有較高的活性，污水一旦流經(jīng)生物膜，就可以將污染物成功去除。污水在系統(tǒng)中，從上至下流經(jīng)濾料，之后在系統(tǒng)中進(jìn)行循環(huán)利用，或者自裝置底部排出。曝氣生物濾池單位體積的生物量數(shù)超過(guò)了活性污泥法的數(shù)倍，同時(shí)，曝氣生物濾池所用的填料細(xì)小，具有較強(qiáng)的過(guò)濾作用，出水不用再進(jìn)行沉淀。曝氣過(guò)程中氣泡行程與氣液接觸時(shí)間都很長(zhǎng)，通過(guò)濾料的多次剪切，能極大地提高氧的利用效率，減少能源消耗。整體來(lái)看，曝氣生物濾池具有池體體積小，工藝流程簡(jiǎn)單，菌群結(jié)構(gòu)合理，處理負(fù)荷高，處理效果好，耐沖擊負(fù)荷、不需二沉，受氣溫影響小等優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。

BAF工藝的優(yōu)勢(shì)與不足

（1）優(yōu)勢(shì)

曝氣生物濾池充分借鑒了接觸氧化法和給水快濾池兩種污水處理技術(shù)的設(shè)計(jì)思路，其主要優(yōu)勢(shì)如下： 一是生物量高于活性污泥工藝。其濾料為顆粒狀，粗糙多孔，非常利于更多的微生物附著生長(zhǎng)，保證反應(yīng)器內(nèi)的生物量得到有效維持。 二是其具有給水快濾池的技術(shù)特點(diǎn)，處理流程短。不僅能快速、有效地去除污水中的懸浮固體（SS），還不需要進(jìn)行二沉，因而整體基建投資比較低。三是菌群結(jié)構(gòu)合理。在曝氣生物濾池污水流程中，能形成多種優(yōu)勢(shì)生物菌種，在同一個(gè)容器中就能降解有機(jī)物，發(fā)生硝化和反硝化等。 四是耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)。能較好地適應(yīng)水質(zhì)、水量、環(huán)境變化等。五是在設(shè)置回流或單獨(dú)設(shè)置反硝化段時(shí)，脫氮效果也非常良好。不足一是對(duì)進(jìn)水SS有較高的要求，需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，如果不這樣，將極有可能堵塞濾料，增加了使用風(fēng)險(xiǎn)。二是要定期對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以便將濾層中截留的水中懸浮物和脫落的生物膜去除，同時(shí)，將濾料上老化的生物膜洗脫掉。在進(jìn)行反沖洗時(shí)，需要將曝氣生物濾池的工作中止，且恢復(fù)運(yùn)行也需要一定的時(shí)間。尤其是在進(jìn)水懸浮物比較多的情況下，反沖洗次數(shù)也會(huì)比較多，使得濾池的運(yùn)行周期較短，增加運(yùn)行成本。 三是生物除磷效果不夠理想，在除磷過(guò)程中，需要采用化學(xué)法進(jìn)行輔助。四是濾池產(chǎn)生的污泥無(wú)機(jī)成分高，難以進(jìn)行充分的消化利用。與其他濾池的對(duì)比影響B(tài)AF運(yùn)行的因素

溫度 溫度會(huì)影響水處理微生物的活性與增值速率，故BAF的處理效果亦與溫度有關(guān)。以脫氮過(guò)程為例，硝化菌與反硝化菌的適宜溫度分別為20℃～30℃和20℃～40℃。當(dāng)2種微生物處在適宜溫度范圍內(nèi)，脫氮效率隨溫度的上升而提高。數(shù)據(jù)顯示，在27.3℃時(shí)的脫氮效率最高，為91.1％。而在溫度過(guò)低時(shí)，硝化菌和反硝化菌的活性與增殖速率均下降，脫氮效果較差，水質(zhì)難以滿足要求。pH與溫度類似，pH值的變化也會(huì)影響B(tài)AF的處理效果。由于水中微生物對(duì)pH的變化很敏感，因此要保證總氮、總磷、COD等的去除率，就要讓水中微生物在適宜的pH下工作。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)pH在7h～8h的范圍內(nèi)時(shí)，處理效果最好。工業(yè)廢水的pH很大程度上取決于生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)工藝不同，pH也會(huì)有較大差別。當(dāng)工業(yè)廢水的比例較大，進(jìn)水pH值難以達(dá)到最優(yōu)pH值時(shí)，應(yīng)在曝氣生物濾池前加設(shè)調(diào)節(jié)池。進(jìn)廠污水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，因稀釋、中和等作用使pH趨近中性后再流入曝氣生物濾池，不但可提高污染物去除率，還可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間是影響B(tài)AF處理效果的重要因素，而其對(duì)氨氮的影響效果尤為顯著。處理氨氮的硝化菌是一種自養(yǎng)菌，使用無(wú)機(jī)碳來(lái)合成碳源。水力停留時(shí)間較低時(shí)污水中有機(jī)負(fù)荷較高，水中有機(jī)碳含量較高，抑制了硝化菌的繁殖。在這種條件下，脫氮效果很難得到保證。曝氣生物濾池的水力停留時(shí)間一般取4h～6h。反沖洗BAF本質(zhì)上是一種生物膜工藝。當(dāng)負(fù)荷較大且處理時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，懸浮物和脫落的生物膜會(huì)阻塞濾料的孔隙，使水頭損失增大、過(guò)水不暢，進(jìn)而影響出水水質(zhì)。因此為了維持曝氣生物濾池良好的處理效果，需要定期進(jìn)行反沖洗。在此過(guò)程中，若反沖洗強(qiáng)度過(guò)低，阻塞在濾料孔隙中的雜質(zhì)不能被去除；若反沖洗強(qiáng)度過(guò)高，本應(yīng)附著在濾料上的新鮮微生物也會(huì)隨水流沖出，導(dǎo)致反沖洗結(jié)束初期水質(zhì)較差。曝氣生物濾池的反沖洗強(qiáng)度一般在試運(yùn)行時(shí)期確定，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)的水量、水質(zhì)進(jìn)行微調(diào)。BAF的運(yùn)行維護(hù)

科學(xué)選擇濾料 濾料是曝氣生物濾池的重要組成部分，其作用可以分為以下3個(gè)方面：

（1）微生物生長(zhǎng)、附著的場(chǎng)所，讓微生物在處理污水過(guò)程中得以增殖和更新；

（2）提供污水流動(dòng)的通道，創(chuàng)造良好的水利條件，提高傳質(zhì)速度；

（3）通過(guò)截留作用，將進(jìn)水中部分懸浮物截留在濾料表面或空隙內(nèi)，降低出水中的懸浮物濃度。選擇濾料時(shí)，應(yīng)充分考慮比表面積、孔隙率、材質(zhì)及形狀、成本等因素。

一般來(lái)說(shuō)，較為優(yōu)質(zhì)的濾料應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

（1）比表面積大，便于微生物掛膜生長(zhǎng)；

（2）有較大的孔隙率，污水流經(jīng)濾料時(shí)水頭損失較小，以便節(jié)約能耗。

（3）質(zhì)輕，且滿足一定的機(jī)械強(qiáng)度；

（4）材料便于獲得，成本及運(yùn)輸費(fèi)用較低。然而，很難有濾料可同時(shí)滿足上述優(yōu)點(diǎn)，因此通常要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)與水廠的實(shí)際情況，選擇相對(duì)適合的濾料。

目前較為常用的濾料大體分為以下幾種

（1）粒狀濾料，較為常用的濾料之一，最早出現(xiàn)并一直沿用至今。當(dāng)前較為流行的有錳砂、無(wú)煙煤、石英砂等。

（2）不規(guī)則多孔濾料，孔隙率大，理化性質(zhì)好，可以在多種場(chǎng)合使用，應(yīng)用范圍廣泛。其中鮑爾環(huán)和拉西環(huán)為目前最為常用。

蜂窩或波紋板濾料，一種較為新型的濾料，一般采用玻璃鋼或塑料。合理設(shè)置氣水比對(duì)于曝氣生物濾池來(lái)說(shuō)，在其運(yùn)行過(guò)程中，氣水比數(shù)據(jù)的設(shè)置十分關(guān)鍵，直接影響著濾池的運(yùn)行效果。曝氣能夠?yàn)槲⑸锾峁┤芙庋?，還能快速擴(kuò)散有機(jī)物和微生物相互作用的產(chǎn)物，減少濾料堆積，促進(jìn)生物膜及時(shí)脫附。如果氣水比過(guò)低，就會(huì)嚴(yán)重影響有機(jī)物的溶解效果；如果過(guò)高，就會(huì)使得沖刷強(qiáng)度太大，影響有機(jī)物降解并增加能源消耗。資料顯示，曝氣生物濾池最為恰當(dāng)?shù)臍馑仁?：1，最佳水溫在15℃。確定好氣水比后，檢查水路與氣路通暢與否，再進(jìn)行填料和掛膜。一般來(lái)說(shuō)，自然掛膜比較適合夏季使用，且需要水中具有較高的可生化成分含量；接種掛膜比較適合水中可降解微生物較少的情況，運(yùn)行過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)有機(jī)物濃度的監(jiān)測(cè)，完成掛膜大約需要一個(gè)月，只有可降解有機(jī)物去除率達(dá)到20％～30％，就可認(rèn)為掛膜完成。 加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)在曝氣生物濾池運(yùn)行期間，由于生物陶粒濾池會(huì)受到微生物的敏感性影響，必須要加強(qiáng)管理與維護(hù)。 首先要確保濾池水環(huán)境良好，防止因?yàn)闉V池負(fù)荷發(fā)生較大變化，導(dǎo)致濾池運(yùn)行不夠穩(wěn)定。同時(shí)，還要確保供氣穩(wěn)定、充分，因?yàn)槿芙庋跏羌?xì)菌生長(zhǎng)的必要條件，只有曝氣充分，才能促進(jìn)其生長(zhǎng)。其次要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求來(lái)進(jìn)行反沖洗。反沖洗過(guò)程中，因項(xiàng)目處理量比較大，需要的時(shí)間長(zhǎng)，要做好規(guī)劃和安排，以確保水池的有效性。為了增加曝氣生物濾池的運(yùn)行周期，降低反沖洗頻次與能源消耗，最好是應(yīng)用BAF工藝來(lái)預(yù)處理水，減少雜質(zhì)和SS進(jìn)入曝氣生物濾池。
結(jié)語(yǔ)曝氣生物濾池具有占地面積小、建設(shè)運(yùn)行成本低、效率高、抗沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。在污水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，盡管曝氣技術(shù)發(fā)展迅速，但仍有一些問(wèn)題需要解決。生物濾池的濾料需要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)的實(shí)際情況和水廠的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，以達(dá)到最佳的處理效果；當(dāng)進(jìn)水中的氮、磷濃度達(dá)到一定值時(shí)，曝氣生物濾池的脫氮除磷能力需要進(jìn)一步加強(qiáng)；磷含量高，需要增加后續(xù)處理裝置；同時(shí)，是否選擇合適的運(yùn)行參數(shù)也是決定曝氣生物池處理效率的關(guān)鍵。