浅谈曝气生物滤池在中水处理中的应用

刘 源/中国市政工程西南设计研究总院有限公司新疆分院



浅谈曝气生物滤池在中水处理中的应用

刘 源/中国市政工程西南设计研究总院有限公司新疆分院

【摘 要】曝气生物滤池简称BAF，作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，具有容积负荷、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。其在污水深度处理、中水处理、微污染源水处理、难降解有机物处理都有较为广泛。

【关键词】曝气生物滤池；BAF；中水处理

近年来，城市的中水回用工程取得了长足的发展，曝气生物滤池在中水处理越来越得到广泛的发展应用，曝气生物滤池显示出了它独特的优越性和先进性。新疆目前在伊宁县、克拉玛依市等地都有成功的实践。笔者在借鉴以上污水处理厂的基础上负责设计了“阿拉尔市生活污水处理厂及中水利用建设项目”，该项目中水处理采用曝气生物滤池处理工艺。笔者在此对曝气生物滤池在中水处理的应用做一个探讨。

曝气生物滤池（简称 BAF）是在生物接触氧化工艺的基础上，引入给水净化过滤机制而形成的一种新型的污水生物处理工艺。其突出的特点，是将生物氧化和过滤结合在一起，通过反冲洗再生实现滤池的周期性运行。

BAF的池形类似于给水处理的V型滤池。装填比重略大于水的“下沉式”滤料；在滤料底层设置曝气系统；在滤池底部设置污水进水管、滤池冲洗水管和冲洗空气管。

BAF 的运行方式多采用水、气同向的上流式。经沉淀预处理后的污水由 BAF 下部进入池内，通过滤头均匀布水，同时通过曝气头曝气，水、气自下而上穿过滤层，实现对污水深化处理和物理截留，使最终出水满足排放或回用要求。

一、曝气生物滤池工艺原理及特点

BAF的关键是使用一种新型生物陶粒滤料——多孔生物滤料，在其表面生长有生物膜，污水由下而上流进滤料，池底则提供曝气使得废水中的有机物得到好氧稳定。由于使用了多孔生物滤料，其与常规活性污泥法和接触氧化法相比，具有生物过滤，生物吸附和生物氧化三合一体。由于滤料的比表面较大 。因此滤料层具有良好的过滤和生物吸附作用，可省去二沉池。各种污染物首先被过滤和吸附，进而被微生物利用，一个曝气生物滤池可同时起到普遍型曝气池，二沉和砂滤池的作用，进而废水最终得以净化。

BAF以其独特的结构特征和运行特点显示出其独特的优越性，主要表现在：

（1）处理构筑物容积小，占地面积省

上流式BAF的BOD5容积负荷是常规活性污泥法和接触氧化法6-12倍，所以它的池容积和占地面积较小，大大节省了占地面积和土建费用。

（2）出水水质优越、运行稳定，抗冲击负荷能力强

在BOD5容积负荷6kgBOD5/m³.d 时，其出水SS和BOD5可保持在10mg/l以下，CODcr可保持在60mg/l以下，远远低于《污水综合排放标准》一级排放标准。

BAF 属于微生物固定生长体系，高浓度的微生物以生物膜的形式固定在滤料上，无污泥膨胀之患，运行十分稳定,出水水质好。

（3）氧利用率高，节省空气量和电耗

BAF所采用粒状滤料对微小气泡的阻挡和反复切割作用，从而使得BAF 的氧利用率高达 30%以上。

（4）处理流程简单，工程投资及运转费用相对较低

由于 BAF 所具有的诸如紧密集成布置方式、无污泥回流系统、氧利率高等特点，使处理流程得以简化，省占地，工程投资和运行费较低。

（5）BAF 具有同程反硝化（脱氮）功能

在 BAF 运行过程中，存在同程硝化、反硝化作用，这是由于在 BAF 滤池布满微生物的滤料凹面孔间隙内部，存在一定的缺氧环境，为反硝化细菌的脱氮提供了条件。

（6）间歇运行的适应性强

由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，微生物不易流失；如果需要在一段时间内停止运行或间歇运行，只要使滤料处于水浸没状态，就能保持其微生物的活性，可随时恢复运行。

（7）曝气生物滤池的不足之处

一是鼓风机数量相对较多，这主要是 BAF 的模块式设置、要求一对一供气所致，但设备的单机容量均较小，在经济上与大型鼓风机集中供气基本相当；二是设备的总装机容量较大。这主要是由于滤池冲洗系统的设备的容量较大，但这些设备每日运行的时间很短（滤池一般 24 小时冲洗一次，每次约 30 分钟），并不会导致耗电随装机容量成比例增大；三是 BAF对施工的要求较高，需精心施工，确保施工质量。但根据国内若干 BAF 污水厂工程实践来看，国内市政工程专业施工队伍的技术素质，已完全能满足BAF 污水厂工程的要求。

二、曝气生物滤池常规流程

1.两段曝气生物滤池法

第一级为DN反硝化生物滤池，污水中的氨氮经第二级C/N曝气生物滤池硝化处理后转化为硝酸盐，并通过回流泵回流至DN反硝化滤池，DN滤池中的反硝化菌将回流水的硝酸盐并利用原污水中的有机物作为碳源，最终将硝酸盐转化为氮气而起到脱氮的目的。

DN+C/N曝气生物滤池工艺流程

2.三段曝气生物滤池组合

三段曝气生物滤池是在两段曝气生物滤池的基础上增加第三段反硝化滤池。同时可以在第二段滤池的出水中投加铁盐或铝盐进行化学除磷，所以第三段也称为DN或DN-P生物滤池。

三段曝气生物滤池组合工艺流程

三、合理选用设计参数

1.滤池池体。

滤料层高度2.5～4.5m，承托层高度0.3～0.4m，配水区高度1.2～1.5m，清水区高度1.0～1.3m，超高0.3～0.5m。池体高度宜为5～7m。

滤池表面水力负荷（滤速）：3m³/［m2•h（m/h）］

BOD5负荷：3.00kgBOD5/m³滤料.d

NH3-N负荷：0.30kgNH3-N/m³滤料.d

NO3-N负荷：0.80kgNO3-N/m³滤料.d，

2.滤料。

宜选用生物陶粒滤料或火山岩滤料。选用陶粒滤料，粒径为4～6mm。

3.承托层。

作用支撑滤料，宜选用机械强度和化学稳定性好的卵石作承托层，并按一定级配布置。级配一般为：直径16～32mm，厚度为150mm，直径8～16mm，厚度为100mm，直径4～8mm，厚度为100mm。

4.布水系统。

曝气生物滤池专用长柄滤头，反冲洗水强度：7 L/m2.s。

5.布气系统。

鼓风曝气，反冲洗空气强度：15L/m2.s。

6.反冲洗系统。

方式：反冲洗过程常采用：“气洗→气水同时反洗→水漂洗”三步。每过程历时5～8min。

四、总结

通过对曝气生物滤池的原理及特点进行分析，在污水厂中水处理中，往往是将污水厂出水水质由二级标准或一级B标准提标到一级A标准，在此过程中需要将BOD5、COD、TN、TP、NH3-N等生化性指标降低，但传统的中水处理方式主要采用“澄清+过滤”的方式，此种方式以物理过滤为主，对SS的去除较好，但对BOD5、COD、TN、TP、NH3-N等生化性指标则起不到什么作用，而曝气生物滤池是集生化处理和物理过滤于一体，对中水处理达标率很高，故笔者认为曝气生物滤池在中水处理中具有明显的优势，且在疆内有着成功的案例，故笔者设计的“阿拉尔市生活污水处理厂及中水利用建设项目”，该项目中水处理采用曝气生物滤池处理工艺。

参考文献：

[1]张杰.曝气生物滤池的研究进展[J].中国给水排水,2002,18 （8）:26-39.

[2]张文艺.曝气生物滤池污水处理工艺与设计[J].环境工程,2006,24（1）:9-13.