曝气生物滤池在污水处理中的应用

赵庆山

摘 要：随着我国科学技术的发展，人们的环保意识不断增强，对污水的治理愈发重视。曝气生物滤池是一种常见的污水处理技术，由于其具有经济环保、高效节能等诸多优势，被广泛应用于生活污水与工业废水的处理。该文介绍了曝气生物滤池的原理、滤料的选择以及对氮磷的去除工艺，并探讨了温度、pH、水力停留时间、反冲洗等因素对曝气生物滤池处理效果的影响。

关键词：污水处理；曝气生物滤池；脱氮除磷

中图分类号：U664 文献标志码：A

随着科学技术的飞速发展，生活用水、工业用水量不断提高，人们开始愈发重视污水的治理。如何高效地处理污水，控制污染，已成为目前水处理领域研究的热点。曝气生物滤池由于具有占地小、成本低、效率高且抗冲击负荷等优点，已在城镇污水、工业废水及农村污水处理方面得到广泛应用。

1 曝气生物滤池的原理

曝气生物滤池本质是一种固、液、气三相共存的生物膜处理工艺。装置顶部具有布水系统，用以将污水均匀地分布到滤料的表面，液滴状的污水得以与氧气充分接触，污水由上至下流经滤料，最后从装置底部排出，或在系统中循环利用。在此过程中，微生物在滤料表面历经附着-脱附-再附着的过程，直至形成一层不再脱附的稳定生物膜。同时由于膜内存在好氧区和缺氧区，会不断更新，保持较高活性。当污水流经生物膜时，污染物得以去除。

2 曝气生物滤池的运行

2.1 滤料的选择

滤料是曝气生物滤池的重要组成部分，其作用可以分为以下3个方面：（1）微生物生长、附着的场所，让微生物在处理污水过程中得以增殖和更新；（2）提供污水流动的通道，创造良好的水利条件，提高传质速度；（3）通过截留作用，将进水中部分悬浮物截留在滤料表面或空隙内，降低出水中的悬浮物浓度。选择滤料时，应充分考虑比表面积、孔隙率、材质及形状、成本等因素。一般来说，较为优质的滤料应具备以下特点：（1）比表面积大，便于微生物挂膜生长；（2）有较大的孔隙率，污水流经滤料时水头损失较小，以便节约能耗；（3）质轻，且满足一定的机械强度；（4）材料便于获得，成本及运输费用较低。然而，很难有滤料可同时满足上述优点，因此通常要根据进水水质与水厂的实际情况，选择相对适合的滤料。

目前较为常用的滤料大体分为以下几种：（1）粒状滤料，较为常用的滤料之一，最早出现并一直沿用至今 。当前较为流行的有锰砂、无烟煤、石英砂等。（2）不规则多孔滤料，孔隙率大，理化性质好，可以在多种场合使用，应用范围广泛。其中鲍尔环和拉西环为目前最为常用。（3）蜂窝或波纹板滤料，一种较为新型的滤料，一般采用玻璃钢或塑料。

2.2 脱氮工艺

我们已经知道，若要完成脱氮过程，需要历经硝化和反硝化阶段。污水中的无机氮经过氨化作用变为氨氮，再经过亚硝化及硝化作用变为硝态氮，最后經由反硝化作用被还原为氮气。由于曝气生物滤池中存在好氧区和缺氧区，可以实现脱氮。但当污水总氮浓度较高时，出水中的总氮含量有时难以达到GB18918—2002中的一级A标准。为了进一步降低总氮含量，可以使用曝气生物滤池与后置反硝化滤池的组合工艺。李东通过实验发现，后置组合工艺对总氮及氨氮的处理效果良好。二者的去除率可分别达到87.32 %和97.07 %。虽然该组合工艺对含氮量较高的污水处理效果良好，但在处理含氮量较低的污水时则需要额外补加碱度。因此可根据所要处理污水的含氮量，决定是否选用组合工艺。

2.3 除磷工艺

曝气生物滤池中总磷的去除率较低，一般为40 %～45 %。要想达到一级A排放标准，后续还需进行化学除磷。化学除磷法通过投加药剂 ，絮凝、沉淀剩余的磷，并可利用生物的过滤效应，去除50 %的剩余磷。通过化学除磷，可将除磷率提升至85 %。研究表明化学除磷后，出水中的总磷含量可降至0.8 mg/L。

3 曝气生物滤池的影响因素

3.1 温度

温度会影响水处理微生物的活性与增值速率，故曝气生物滤池的处理效果亦与温度有关。以脱氮过程为例，硝化菌与反硝化菌的适宜温度分别为20 ℃～30 ℃和20 ℃～40 ℃。当2种微生物处在适宜温度范围内，脱氮效率随温度的上升而提高。胡婷等人通过试验发现，在27.3 ℃时的脱氮效率最高，为91.1 %。而在温度过低时，硝化菌和反硝化菌的活性与增殖速率均下降，脱氮效果较差，水质难以满足要求。

3.2 pH

与温度类似，pH值的变化也会影响曝气生物滤池的处理效果。由于水中微生物对pH的变化很敏感，因此要保证总氮、总磷、COD等的去除率，就要让水中微生物在适宜的pH下工作。一般来说，当pH在7 h～8 h的范围内时，处理效果最好。工业废水的pH很大程度上取决于生产工艺，生产工艺不同，pH也会有较大差别。当工业废水的比例较大，进水pH值难以达到最优pH值时，应在曝气生物滤池前加设调节池。进厂污水先进入调节池，因稀释、中和等作用使pH趋近中性后再流入曝气生物滤池，不但可提高污染物去除率，还可保证系统的稳定性。

3.3 水力停留时间

水力停留时间是影响曝气生物滤池处理效果的重要因素，而其对氨氮的影响效果尤为显著。处理氨氮的硝化菌是一种自养菌，使用无机碳来合成碳源。水力停留时间较低时使污水中有机负荷较高，水中有机碳含量较高，抑制了硝化菌的繁殖。在这种条件下，脱氮效果很难得到保证。曝气生物滤池的水力停留时间一般取4 h～6 h。

3.4 反冲洗

曝气生物滤池本质上是一种生物膜工艺。当负荷较大且处理时间较长时，悬浮物和脱落的生物膜会阻塞滤料的孔隙，使水头损失增大、过水不畅，进而影响出水水质。因此为了维持曝气生物滤池良好的处理效果，需要定期进行反冲洗。在此过程中，若反冲洗强度过低，阻塞在滤料孔隙中的杂质不能被去除；若反冲洗强度过高，本应附着在滤料上的新鲜微生物也会随水流冲出，导致反冲洗结束初期水质较差。曝气生物滤池的反冲洗强度一般在试运行时期确定，并根据实际运行时的水量、水质进行微调。

4 结语

曝气生物滤池兼具占地小、成本低、效率高及抗冲击负荷等优势，在污水处理方面具有广阔的应用前景。然而，尽管其技术发展迅猛，仍存在部分问题需要解决。曝气生物滤池的滤料，需要根据实际水质和水厂的实际情况，做出合适的选择，以达到最佳处理效果；曝气生物滤池的脱氮除磷能力有待进一步加强，在进水中氮、磷含量较高时需加设后续处理装置；同时，是否选择适宜的运行参数也是决定曝气生物池处理效率的关键。将曝气生物滤池的各方面性能加以完善，对于增强其处理性能、扩大其应用领域，具有重要意义。

参考文献

[1]王强，吴悦颖，文宇立，等.中国污水处理设施建设现状与存在问题研究[J].环境污染与防治，2015，37（3）：94-97.

[2] 高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程（下册）[M].高等教育出版社，2007.

[3]李东.前置与后置反硝化生物滤池深度脱氮工艺对比研究[D]. 北京林业大学，2016.

[4]杨鑫，陶建.污水处理中曝气生物滤池的使用研究[J].大科技， 2016（20）：314-315.

[5]胡婷，黄少斌，邓康.碳源类型和温度对BAF脱氮性能影响研究[J].工业用水与废水，2009，40（6）：22-27.