曝氣生物濾池(biological aerated filter)與普通活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小(是普通活性污泥法的1/3 )、投資少(節(jié)約30%)、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)［1～3］，但它對(duì)進(jìn)水SS要求較嚴(yán)(一般要求SS≤100 mg/L，最好SS≤60mg/L)，因此對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。

曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter）是八十年代末、九十年代初最先在歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型污水生物處理技術(shù)。

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曝氣生物濾池是由滴濾池發(fā)展而來(lái)，屬于生物膜法范疇，最初用作三級(jí)處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)處理，自90年代初在歐洲建成第一座采用該工藝的城市污水處理廠后，該工藝已在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家廣為流行，目前世界上已有3500多座大大小小的污水處理廠應(yīng)用了這種技術(shù)。該工藝綜合了過(guò)濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，使其具有體積小、占地面積省、處理效率高、出水水質(zhì)好、流程簡(jiǎn)單、操作管理方便并可省去二沉池等優(yōu)點(diǎn)。

曝氣生物濾池（ Biological Aerated Filter, 簡(jiǎn)稱BAF）技術(shù)是在充分吸取國(guó)外曝氣生物濾池(BAF)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來(lái)的，它的最大特點(diǎn)是使用一種新型的球形陶粒填料，在其表面及開(kāi)口內(nèi)腔空間生長(zhǎng)有微生物膜，污水由下向上流經(jīng)濾料層時(shí)，微生物膜吸收污水中的有機(jī)污染物作為其自身新陳代謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，氣、水同為上向流態(tài)，使廢水中的有機(jī)物得到好氧降解，并進(jìn)行硝化脫氮。它定期利用處理后的出水對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，排除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物膜的活性。

曝氣生物濾池處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及微生物膜的吸附阻留作用和沿著水流方向形成的食物鏈分級(jí)捕食作用以及微生物膜內(nèi)部微環(huán)境的反硝化作用。

根據(jù)曝氣生物濾池中的水流流向，其可分為上向流和下向流曝氣生物濾池，由于上向流曝氣生物濾池接近于理想濾池，所以在實(shí)際工程中應(yīng)用較多。

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曝氣生物濾池反應(yīng)器為周期運(yùn)行，從開(kāi)始過(guò)濾到反沖洗完畢為一個(gè)完整的周期。具體過(guò)程如下：

經(jīng)預(yù)處理的污水從濾池底部進(jìn)入濾料層，濾料層下部設(shè)有供氧的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機(jī)物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；另外，由于在堆積的濾料層內(nèi)和微生物膜的內(nèi)部存在厭氧/缺氧環(huán)境，在硝化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)部分反硝化，從濾池上部的出水可直接排出系統(tǒng)。

隨著過(guò)濾的進(jìn)行，由于濾料表面新產(chǎn)生的生物量越來(lái)越多，截留的SS不斷增加，在開(kāi)始階段濾池水頭損失增加緩慢，當(dāng)固體物質(zhì)積累達(dá)到一定程度，使水頭損失達(dá)到極限水頭損失或?qū)е耂S發(fā)生穿透，此時(shí)就必須對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以除去濾床內(nèi)過(guò)量的微生物膜及SS，恢復(fù)其處理能力。

曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖，反沖洗水為經(jīng)處理后的達(dá)標(biāo)水，反沖洗空氣來(lái)自于濾板下部的反沖洗氣管。反沖洗時(shí)關(guān)閉進(jìn)水和工藝空氣，先單獨(dú)氣沖，然后氣水聯(lián)合沖洗，最后進(jìn)行水漂洗。反沖洗時(shí)濾料層有輕微膨脹，在氣水對(duì)濾料的流體沖刷和濾料間相互摩擦下，老化的生物膜與被截留的SS與濾料分離，沖洗下來(lái)的生物膜及SS隨反沖洗排水排出濾池，反沖洗排水回流至預(yù)處理系統(tǒng)。

曝氣生物濾池作為一種膜法污水處理新工藝，與傳統(tǒng)活性污泥法和接觸氧化法相比，具有以下特點(diǎn)：

1、具有較高的生物濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷

曝氣生物濾池采用的為粗糙多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長(zhǎng)環(huán)境，易于掛膜及穩(wěn)定運(yùn)行，可在濾料表面和濾料間保持較多的生物量，單位體積內(nèi)微生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活性污泥法中的微生物量（可達(dá)10～15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負(fù)荷增大，進(jìn)而減少了池容積和占地面積，使基建費(fèi)用大大降低。

2、工藝簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好

由于濾料的機(jī)械截留作用以及濾料表面的微生物和代謝中產(chǎn)生的粘性物質(zhì)形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過(guò)10mg/l，因此可省去二沉池，進(jìn)而降低基建費(fèi)用。因進(jìn)行周期性的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄，活性較高。有時(shí)即使生物處理發(fā)生故障，在短期內(nèi)其物理作用機(jī)理仍可保證高質(zhì)量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可用于回用。

3、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)

由于整個(gè)濾池中分布著較高濃度的微生物，其對(duì)有機(jī)負(fù)荷、水力負(fù)荷的變化不象傳統(tǒng)活性污泥那么敏感，同時(shí)無(wú)污泥膨脹問(wèn)題。

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4、氧的傳輸效率高

曝氣生物濾池中氧的利用率可達(dá)20%～30%，曝氣量明顯低于一般生物處理。其主要原因是：①因?yàn)V料粒徑小，氣泡在上升過(guò)程中不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸面積，提高了氧的利用率；②氣泡在上升過(guò)程中，由于濾料的阻擋和分割作用，使氣泡必須經(jīng)過(guò)濾料的縫隙，延長(zhǎng)了其停留時(shí)間，同樣有利于氧的傳質(zhì)；③ 理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜，因而加快了氧氣的傳輸速度，減少了供氧量。

5、易掛膜、啟動(dòng)快

BAF調(diào)試時(shí)間短，一般只需7～12天，而且不需接種污泥，采用自然掛膜馴化。由于微生物生長(zhǎng)在粗糙多孔的濾料表面，微生物不易流失，使其運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。BAF在短時(shí)間內(nèi)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，一旦通水并曝氣，可在很短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行，這一特點(diǎn)說(shuō)明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區(qū)的污水處理。

6、菌群結(jié)構(gòu)合理

傳統(tǒng)活性污泥法中，微生物分布相對(duì)均勻，而在BAF中從上到下形成了不同的優(yōu)勢(shì)菌種，因此使得除碳、硝化/反硝化能在一個(gè)池子中發(fā)生。

7、自動(dòng)化程度高

由于相關(guān)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，一些先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備如液位傳感器、在線溶氧測(cè)定儀、定時(shí)器、變頻器及微電腦等產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得曝氣生物濾池系統(tǒng)運(yùn)行管理自動(dòng)化得以順利實(shí)現(xiàn)。

曝氣生物濾池系統(tǒng)可以對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量以及污水中溶解氧濃度進(jìn)行在線檢測(cè)，并通過(guò)PLC控制系統(tǒng)方便地調(diào)整曝氣時(shí)間的長(zhǎng)短，控制風(fēng)機(jī)的供氧量，做到優(yōu)化運(yùn)行，PLC系統(tǒng)對(duì)濾池進(jìn)行自動(dòng)反沖洗。

8、脫氮效果好

通過(guò)不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能區(qū)分布，使濾池在除碳的同時(shí)可進(jìn)行硝化和反硝化。其原理是通過(guò)對(duì)兩組濾池或同一座濾池內(nèi)分別人為地造成好氧、兼氧的生物環(huán)境，不僅能去除一般有機(jī)物和懸浮固體，而且具有較好脫氮功能。

為了實(shí)現(xiàn)硝化、反硝化，必須在各段濾池中連續(xù)測(cè)定溶解氧數(shù)值，并加以控制調(diào)節(jié)。在C/N池和N池中的曝氣階段需要不斷調(diào)節(jié)溶解氧水平，使溶解氧達(dá)到較高水平（約2～3mgO2/l），而在DN池中使溶解氧達(dá)到較低水平（約0.2～0.5mgO2/l）。

根據(jù)本工程的的進(jìn)水和排水水質(zhì)要求，只要求進(jìn)行氨氮的硝化，不需進(jìn)行反硝化脫氮，所以只需建設(shè)C/N池和N池。

9、構(gòu)筑物模塊化，有利于今后的擴(kuò)建

曝氣生物濾池單元為模塊化結(jié)構(gòu)，可較好滿足城市污水處理廠分期建設(shè)的要求。

上向流式曝氣生物濾池結(jié)構(gòu)：

BAF工藝技術(shù)分析

曝氣生物濾池簡(jiǎn)稱BAF（biological aerated filter）,是一種高負(fù)荷淹沒(méi)式固定膜三相反應(yīng)器，在20世紀(jì)70年代末80年代初首先在法國(guó)使用成功。隨后在歐洲、美洲、日本等地得到了廣泛應(yīng)用。

曝氣生物濾池具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

曝氣生物濾池的主要特點(diǎn)是采用粒徑較小的粒狀材料作為濾料，濾料浸沒(méi)在水中，利用鼓風(fēng)機(jī)曝氣供氧。濾料層起兩方面作用，一是作為微生物的載體，與一般的生物濾池相比，由于具有更大的比表面積，污水與生物膜實(shí)際接觸的時(shí)間長(zhǎng)，可使生化反應(yīng)進(jìn)行得更徹底，二是可作為過(guò)濾介質(zhì)，截留進(jìn)水中的懸浮固體和新形成的生物固體，從而省去其他生物處理法中的二次沉淀池，取得優(yōu)質(zhì)出水；

在生曝氣物濾池中可以生長(zhǎng)許多不同性質(zhì)的菌群。在距進(jìn)水端較近的濾層中，污水中的有機(jī)物含量較高，各種異養(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì)，主要是去除BOD；在距出水口較近的濾料層中，污水中的有機(jī)物含量已經(jīng)很低，自養(yǎng)型的硝化菌將占優(yōu)勢(shì)，可進(jìn)行氨氮的硝化反應(yīng)。硝化菌存在于生物膜內(nèi)側(cè)，在濾料上有很強(qiáng)的附著力，一旦形成，不易完全脫落，故曝氣生物濾池具有很強(qiáng)的硝化去除氨氮的能力。

采用氣水平行上流，使得氣水進(jìn)行極好的均分，防止了氣泡在濾料層中凝結(jié)和氣堵現(xiàn)象，且濾料層對(duì)氣泡的切割作用使氣泡在濾料層中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，使氧的利用率高，能耗低；

上向流形成了對(duì)工藝有好處的半柱推條件，即使采用高過(guò)濾速度和負(fù)荷，仍能保證BAF工藝的持久穩(wěn)定性和有效性。

采用氣水平行上向流，使空間過(guò)濾能被更好的運(yùn)用，空氣能將固體物質(zhì)帶入濾床深處，在濾池中能保持高負(fù)荷均勻的固體物質(zhì)，從而延長(zhǎng)了反沖洗周期，減少了清洗時(shí)水、氣用量。

BAF具有生化處理和過(guò)濾的雙重功能，可以同步去除污水的有機(jī)物、氮磷和懸浮物的優(yōu)點(diǎn)。