生物滤池 曝气生物滤池工艺全解析

与普通活性污泥法相比，曝气生物滤池具有有机负荷高、占地面积小(普通活性污泥法的1/3)、投资少(节约30%)、无污泥膨胀、传氧效率高、出水水质好等优点。[1 ~ 3]，但对进水SS有严格要求(一般SS≤100 mg/L)，同时其反洗水量和水头损失比较大。

曝气生物滤池(BAF)是20世纪80年代末和90年代初在欧美首先发展起来的一种新型生物废水处理技术。

曝气生物滤池是由滴滤池发展而来的，属于生物膜法范畴。最初用于三级处理，后来发展为直接二级处理。自20世纪90年代初欧洲建成第一座采用曝气生物滤池的城市污水处理厂以来，它已在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。目前，世界上已有3500多家大大小小的污水处理厂应用了这项技术。该工艺集过滤、吸附、生物代谢等多种净化功能于一体，具有体积小、占地面积小、处理效率高、出水水质好、工艺简单、操作管理方便、节省二沉池等优点。

曝气生物滤池技术是在充分吸收国外曝气生物滤池优点的基础上发展起来的。它最大的特点是采用了一种新型的球形陶粒填料，在其表面及其开口空腔空之间生长有一层微生物膜。当污水自下而上流经滤料层时，微生物膜吸收废水中的有机污染物作为自身代谢的养分，在滤料层下部提供曝气和供氧的条件下，气体和水均处于向上流动状态，使废水中的有机物好氧降解，进行硝化反硝化。它定期用处理后的出水反冲洗过滤器，消除滤料表面增殖的老化微生物膜，以保证微生物膜的活性。

污水处理曝气生物滤池的原理是反应器中附着在滤料上的生物膜中微生物的氧化分解，滤料和微生物膜的吸附和滞留，沿水流方向形成食物链的分级捕食和微生物膜内部微环境的反硝化作用。

根据曝气生物滤池的水流方向，可分为上流式曝气生物滤池和下流式曝气生物滤池。由于升流式曝气生物滤池接近理想的滤池，因此在实际工程中得到广泛应用。

曝气生物滤池反应器作为一个完整的循环，从过滤开始到反冲洗结束，定期运行。具体流程如下:

预处理后的污水从过滤器底部进入滤料层，在滤料层下部设有供氧曝气系统进行曝气，气水同向流动。在过滤器中，有机物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；此外，由于堆积的过滤介质层和微生物膜内部存在厌氧/缺氧环境，在硝化的同时实现了部分反硝化，过滤器上部的出水可以直接从系统中排出。

随着过滤的进行，由于滤料表面产生的生物量不断增加，截留的ss不断增加，初期过滤器的水头损失缓慢增加。当固体物质积累到一定程度，水头损失达到极限水头损失或ss穿透时，必须反冲洗过滤器，去除滤床中多余的微生物膜和ss，恢复其处理能力。

曝气生物滤池的反冲洗采用气水联合反冲洗，反冲洗水处理达标，反冲洗空气来自滤板下部的反冲洗气管。反洗时，关闭进水口和工艺空气体，先用单独的气体冲洗，再用气体和水冲洗，最后用水冲洗。反洗过程中，滤料层轻微膨胀。在空气和水对滤料的流体冲刷和滤料之间的相互摩擦下，老化的生物膜和截留的悬浮物与滤料分离。冲洗后的生物膜和悬浮物通过反冲洗排水排入过滤器，反冲洗排水回流至预处理系统。

与传统的活性污泥法和接触氧化法相比，曝气生物滤池具有以下特点:

1具有较高的生物浓度和较高的有机负荷

曝气生物滤池采用粗糙多孔的球形滤料，为微生物提供了更好的生长环境，易于悬挂和稳定运行，能够在表面和滤料之间保持更多的生物量。单位体积微生物量远大于活性污泥法(高达10 ~ 15g/L)。微生物生物量的高浓度增加了曝气生物滤池的容积负荷，从而减少了池容积和占地面积，大大降低了基建成本。

2.工艺简单，出水水质好

由于滤料的机械拦截和滤料表面代谢产生的微生物和粘性物质的吸附，出水的SS很低，一般不超过10mg/l，可以省去二沉池，降低基建成本。由于定期反冲洗，生物膜可以得到有效更新，表明生物膜较薄，活性较高。有时，即使生物处理失败，其物理机制仍然可以在短时间内保证高质量的出水。曝气生物滤池处理后的出水不仅可以达到排放标准，还可以回用。

3抗冲击负荷能力强

由于整个滤池分布的微生物浓度较高，对有机负荷和水力负荷的变化不像传统活性污泥那样敏感，不存在污泥膨胀问题。

4.氧气传输效率高

曝气生物滤池的氧气利用率可达20% ~ 30%，曝气量明显低于一般生物处理。主要原因是:①由于滤料粒径小，气泡在上升过程中不断被切割成小气泡，增加了气液接触面积，提高了氧气利用率；(2)气泡上升过程中，由于滤料的堵塞和分裂作用，气泡必须通过滤料的缝隙，延长了其停留时间，也有利于氧气的传质；③理论研究表明，曝气生物滤池中的氧气可以直接渗透到生物膜中，从而加快氧气输送，减少氧气供应。

5易挂膜，启动快

曝气生物滤池调试时间短，一般只有7 ~ 12天，不需要接种污泥，采用自然膜驯化。由于微生物生长在粗糙多孔的滤料表面，不易流失，使得其操作管理简单。曝气生物滤池在短时间内不使用时可以关闭，曝气后可以在短时间内恢复正常运行。这一特点说明BAF非常适合一些水量变化较大的地区的污水处理。

6.植物区系结构合理

在传统的活性污泥工艺中，微生物的分布相对均匀，曝气生物滤池中自上而下形成不同的优势菌株，使脱碳和硝化/反硝化可以在一个池中进行。

7高度自动化

随着相关工业技术的发展，出现了液位传感器、在线溶解氧分析仪、定时器、变频器和微机等先进的自动化设备，使曝气生物滤池系统的运行和管理自动化得以成功实现。

曝气生物滤池系统可以在线检测进水水质水量和污水中溶解氧浓度，并通过PLC控制系统方便地调节曝气时间，控制风机供氧，实现优化运行。可编程控制器系统自动反冲洗过滤器。

8.脱氮效果好

通过不同功能的过滤器的组合或同一过滤器中不同功能区域的分布，可以同时进行硝化和反硝化。其原理是在两组过滤器或同一个过滤器中人工创造好氧和兼性生物环境，既能去除一般有机物和悬浮物，又有较好的反硝化作用。

为了实现硝化和反硝化，需要连续测量每个过滤器中的溶解氧值并对其进行控制。在C/N池和N池曝气阶段，需要不断调整溶解氧水平，使溶解氧达到较高水平(约2 ~ 3 mGo2/L)，而d N池溶解氧达到较低水平(约0.2 ~ 0.5 mGo2/L)。

根据本项目进出水水质要求，只需氨氮硝化，不需要反硝化，因此只需建C/N池和N池。

9结构模块化有利于未来的扩展

曝气生物滤池单元为模块化结构，能更好地满足城市污水处理厂分期建设的要求。

升流式曝气生物滤池的结构:

曝气生物滤池工艺技术分析

曝气生物滤池(BAF)是一种高负荷浸没式固定膜三相反应器，于20世纪70年代末和80年代初在法国首次成功应用。已经在欧美和日本广泛使用。

曝气生物滤池具有以下特点:

曝气生物滤池的主要特点是采用粒径较小的颗粒物料作为滤料，滤料浸没在水中，鼓风机用于曝气供氧。滤料层起到两个作用:第一，作为微生物的载体，与一般的生物滤池相比，由于其比表面积较大，污水与生物膜的实际接触时间较长，可以使生化反应进行得更彻底；其次，它可以作为过滤介质截留进水中的悬浮物和新形成的生物固体，省去了其他生物处理方法中的二沉池，获得高质量的出水；

许多不同性质的菌群可以在原曝气滤池中生长。在靠近进水端的过滤层，污水中有机物含量高，各种异养菌占优势，主要是去除BOD；在靠近出水口的过滤介质层，污水中的有机物含量已经很低，自养硝化细菌会占优势，可以进行氨氮的硝化反应。硝化细菌存在于生物膜的内侧，对滤料有很强的粘附力。曝气生物滤池一旦形成，不容易完全脱落，因此具有很强的硝化除氨氮能力。

采用气体水平向上流动，使气体和水能够均匀分流，防止气泡在滤料层中凝结堵塞，滤料层对气泡的切割作用可以延长气泡在滤料层中的停留时间，氧气利用率高，能耗低；

向上歧管已成为一种有利于工艺的半圆柱形推动条件，即使在高过滤速度和负荷下，也能保证曝气生物滤池工艺的持久稳定性和有效性。

采用气体水平向上流动，可以更好地利用空之间的过滤。空气体可将固体物质带入滤床深度，并使滤罐内保持高负荷、均匀的固体物质，从而延长反洗周期，减少清洗时的水和气耗。

曝气生物滤池具有生化处理和过滤的双重功能，可以同时去除污水中的有机物、氮、磷和悬浮物。