浅析曝气生物滤池在污水处理中的应用

王顺基+褚建益

（杭州朗境环保科技有限公司 浙江 杭州 310000）

摘 要： 曝气生物滤池工艺作为一种出水水质高、占地面积小、运行费用低、管理简单方便的污水处理技术，已经为越来越多的污水处理厂所采用。合适的生物膜培养方法能够大幅度节约曝气生物滤池的前期准备时间，并且对污水处理质量有着重要影响。本文拟对曝气生物滤池工艺进行研究，并提出适用于农村污水处理的曝气生物滤池工艺方案。

关键词： 农村；曝气生物滤池；污水处理

一、曝气生物滤池概述

曝气生物滤池污水处理工艺属于生物膜法，根据布水方式及滤头位置不同，这种工艺大致分为4种基本类型：BIOCARBONE工艺、BIOSTYR工艺、BIOPUR工艺和BIOFOR工艺。

BIOCARBONE滤料为密度比水大的球形陶粒，结构类似于普通快滤池，经预处理的污水从滤池顶部流入，向下流出滤池。另外，由于在生物膜内部存在厌氧/兼氧环境，在硝化的同时能实现部分反硝化。在无脱氮要求的情况下。滤池底部的水可直接排出系统，一部分留作反冲洗之用。如果有脱氮要求，出水需进入下一级后置反硝化，同时需外加碳源。

BIOSTYR工艺是法国OTV公司对其原有BIOCARBONE的一个改进。其滤料为相对密度小于水的密度的球形有机颗粒，漂浮在水中。经预处理的污水与经硝化的滤池出水按一定回流比混合后进入滤池底部。根据反硝化程度的不同将滤池分为不同体积的好氧和缺氧部分。在缺氧区，一方面反硝化菌利用进水中的有机物作为碳源，将滤池中的NO3-N转化为N2，实现反硝化。另一方面，填料上的微生物利用进水中的溶解氧和反硝化产生的氧降解BOD，同时，一部分SS被截留在滤床内，这样便减轻了好氧段的固体负荷。经过缺氧段处理的污水然后进入好氧段，在好氧段微生物利用气泡中转移到水中的溶解氧进一步降解BOD，硝化菌将NH3-N氧化为NO3-N，滤床继续截留在缺氧段没有被去除的SS。相比而言BIOSTYR工艺有如下优点：重力流反冲洗无需反冲泵，节省了动力；滤头布置在滤池顶部，预处理水接触不易堵塞，便于更换；硝化/反硝化可在同一池内完成。

BIOPUR工艺是瑞士VATA TECH WABAG WINTERTHUR（原苏尔寿环境技术部：）于20世纪80年代初期研究开发的一种曝气生物滤池。BIOPUR的形式与BIOFOR的形式基本相同，其填料采用波纹板和颗粒载体，并可根据污水类型和进、出水指标结合不同的填料类型组合成不同的工艺。

BIOFOR曝气生物滤池工艺，是法国DEGREMONT公司幵发的第三代生物膜反应池。BIOFOR曝气生物滤池，底部为气水混和室，之上依次为长柄滤头、曝气管、承托层、滤料。采用了一种新型滤料BIOLITE（膨胀硅铝酸盐），密度大于水，自然堆积。BIOFOR工艺运行时采用上向流，经过预处理的污水从底部进入气水混和室，经长柄滤头配水后通过垫层进入滤料，在此进行BOD、COD、SS等的净化。反冲洗时，气、水同时进入气水混和室，经长柄滤头配水、配气后，进入滤料层，反冲洗出水从滤池上部引出，回流入初沉池，与原水合并处理。BIOFOR工艺采用上向流（气水同向流）的优点为：第一，同向流可促使布气、布水均匀。第二，采用上向流，截留在底部的SS可在气泡、水的上升过程中被带入滤池中上部，加大填料的纳污率，减少了反冲洗频率。

二、曝气生物滤池的基本原理

曝气生物滤池的前身是普通生物滤池，即在普通生物滤池的基础上，加以改进。最明显的改进体现在对滤池加以人工曝气，提高水体中溶解氧的含量，目的也是为了增加微生物与氧气接触的机会。经过三十多年的发展，曝气生物滤池发展出具有不同功能和形式的滤池，如反硝化型曝气生物滤池、上向流生物滤池、下向流曝气生物滤池、一段式曝气生物滤池、两段式曝气生物滤池等。曝气生物滤池的基本原理可以概括为：经过初沉池沉淀后的污水，流入附着有大量微生物膜的滤料区，在滤料和生物膜的吸附作用下，污水中的悬浮状固体和凝胶体被吸附；同时，微生物利用其新陈代谢作用对吸附的、能够为其自身所利用的物质进行氧化分解，达到降解污水中污染物的目的。在这个过程中，附着在具有大比表面积生物滤料上的生物膜充分发挥了其物理吸附能力和生物代谢能力，因此污水的净化效果十分显著。对于绝大多数的曝气生物滤池而言，滤池中存在的不仅仅是好氧微生物，同时也存在着大量的厌氧或兼性厌氧型微生物，正是在厌氧微生物的代谢作用下，滤池的反硝化过程才得以完成，滤池中脱氮过程才得以完成。

三、适合于农村污水处理曝气生物滤池工艺方案

其中曝气生物滤池分两格设计：滤池的第一格为下向流进水；第二格为上向流进水，它的进水即为第一格滤池的出水。为了有效解决单个无动力生物滤池运行时面临的易堵塞和由于滤池内溶解氧不足所造成的对氨氮处理不理想的问题，在生物滤池前增加了预处理构筑物厌氧池和多级跌水充氧装置。经过厌氧池处理后的污水，通过多级跌水充氧之后，不仅可以大幅度提升污水中溶解氧含量；而且在跌水板上形成的好氧生物膜，不但可以进一步降低有机物含量，起到硝化脱氮作用，而且能够为除磷细菌的生长繁殖创造有力环境。经跌水充氧后的污水，进入进水方式为下向流的曝气生物滤池第一格，在下向流滤池上层因进水中含有充足的溶解氧，所以能够为硝化作用的发生提供良好的条件；随着污水不断地往下流动，滤池内溶解氧逐渐被消耗，继而在第一格滤池下部和第二格滤池下部，形成了厌氧和缺氧环境，有利于反硝化脱氮作用的发生；水流沿着第二格滤池上向流，在滤池上表层因大气复氧，又能够在一定程度上形成好氧条件，为进一步硝化脱氮提供可能。

四、曝气生物滤池工艺工艺特点

（1）该工艺将厌氧池+多级跌水充氧池+曝气生物滤池组合，不仅可以有效解决固体悬浮物质对单个生物滤池的堵塞；而且利用的多级跌水充氧正好可以弥补后期的生物滤池缺氧问题。所以该工艺可用于对氮、磷去除要求较高的村庄，特别适用于自然地形有较大排水落差的村庄。具有高效率、无动力、运行管理简单等优点，适合处理农村污水。

（2）厌氧池作为曝气生物滤池预处理构筑物，起调节水质水量的变化作用。不仅能够将难生物降解的有机物转化为可生物降解的有机物，改善污水的可生化性；而且可以截留污水中固体悬浮物，减少对后续生物滤池的堵塞。

（3）多级跌水充氧作为曝气生物滤池供氧装置，不仅能够为下向流生物滤池提供硝化脱氮反应所需的溶解氧，而且在跌水板上形成的好氧生物膜，不但可以進一步降低有机物含量，而且能够为除磷细菌的生长繁殖创造有力环境。

（4）曝气生物滤池分下向流+上向流两个串联设计，不仅可以充分利用本文前期小试试验研究有关两种不同进水方式各具特点的结果；而且更为重要的是这种设计能够在整个生物滤池内部形成好氧/缺氧/厌氧交替的有利的脱氮除磷环境。

（5）以同步脱氮除磷粉煤灰陶粒作为生物滤池滤料，不仅为微生物的生长繁殖提供了良好的载体，而且能够通过陶粒的吸附沉淀作用进一步去除污水中氮和磷。

参考文献

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