曝气生物蠕动床在污水处理工艺中的应用及前景

贡则真

（武汉工程大学，湖北 武汉430205）

1 概述

新中国成立以来，环境保护和生态文明建设取得了突出成绩和长足进步。环保意识不断强化、环保措施扎实推进、污染治理成效日益彰显。从改革开放以来污水厂经过前期的大规模建设，随着社会科技的发展，城市人口的大规模增加，城市污废水排放量的增大，以及工业开发区的成立，而导致污水性质也与早期相比发生了巨大的改变。并且随着我国环保力度的加强，越来越多的省、市、区将污染减排与地表水环境质量改善的抓手聚焦到更严格的综合污水处理厂排水标准上来。所以需要采用一种处理效果好、高效稳定、占地小、投资少、操作稳定的技术设计改造方法。基于此提出了一种新型的生物曝气蠕动床方法，兼顾好养、厌氧、脱氮除磷工艺于一体，方便污水厂改造的新工艺设计方式。

2 曝气生物蠕动床的构造

曝气生物蠕动床的主要作用是通过好氧微生物降低污水中的BOD 和氨氮。依据载体性能可维持生物的多样性，使好氧、厌氧菌和兼性菌同时存在，这一特点在去除高浓度、大分子、难降解有机物和NH3-N 方面有其独特的优点。曝气生物蠕动床分成多级，串联运行。采用下进水上出水逐级溢流方式布水，在进水管顶部设篦子，下部水平管采用穿孔管进行配水。池内安装载体，这种载体的主要特点是空隙小，密度与水接近，脱氮效果明显，抗冲击负荷强。底部安装曝气机用于曝气。

图1 曝气生物蠕动床的分级曝气

3 曝气生物蠕动床的特点

在传统污水处理工艺中，同时脱氮除磷的作用机理是当厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合下完成的。在好氧段，硝化细菌将入流污水中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷去除。[3]由于在曝气生物蠕动床工艺中由于使用了特殊的海绵做载体如图2 所示，微生物进入类海绵载体的空隙后在曝气的作用下大量繁殖，在海绵内部堵塞空隙，无法排出，从而达到厌氧的条件。会形成一种载体表面好养，中部兼性缺氧，内部厌氧的条件。即同时满足脱氮除磷的必要条件。该工艺BOD 去除率85%-95%，NH3-N去除率85%-99%。曝气生物蠕动床工艺，大大减少了传统工艺中既要有好氧池、厌氧池又需有缺氧池才能脱氮除磷的建筑费用及运行成本，同时在处理相同水量的污水时大大减小了占地面积。对比传统污水处理工艺，曝气生物蠕动床还具有以下优点。

（1）生物负载量大，平均32g/L，最高达60g/L，是传生物处理工艺的5-10 倍。

（2）微生物耐毒、抗冲击能力强性，对大分子、难降解化合物有优异的降解能力对高浓度有机污水和氨氮有独特处理效果。

（3）对氨氮在1400mg/L 以下的高氨氮废水可直接进行生化处理，突破了污水中氨氮含量高于200mg/L 时将对微生物产生抑制作用的定论。

（4）占地小，投资省，运行成本低。

（5）污泥量少只有传统生物处理工艺的四分之一。

（6）有除臭功能,可减少臭味污染。

图2 曝气生物蠕动床固定载体

4 曝气生物蠕动床与类似传统工艺的数据对比（表1-3）

5 曝气生物蠕动床处理一些工业废水的指标（表4-6）

6 发展前景

曝气生物蠕动床工艺的突出优点是容积负荷高，且不需要二次沉淀池，故占地面积较其他一般的生物处理工艺都要小，特别适用于土地紧张的地方及污水厂的升级改造使用，由于出水SS 的浓度可以达到很低，故可以提供高质量的出水，可接近于过滤的三级处理水水质，达到出水BOD5和SS 在10mg/L 以下并有脱氮除磷的能力，尤其是较强的氨氮处理能力，可深度硝化去除氨氮。由于在曝气过程中空气泡是通过滤料层曲折的空隙通道上升的，在水中的停留时间长，空气利用效率高，并且是逐级曝气在进水处微生物消耗氧气量大，故曝气量大，出水口处消耗氧气量小，可适当逐级降低曝气量，大大节省能耗及运行费用。在生物曝气滤池的流程中，由于各环节处理设施，暴露在空气中的水面积较小，池面积不大，污水厂臭味较低，卫生条件好，故也更适用于对周围环境质量要求较高的地方，如风景旅游区，市区附近或周围人群活动较多的地方。[4]因而对现有污水处理厂的改扩建，曝气生物蠕动床是一种优秀的供选择方法，同时因为它占地面积小，运行成本低。若用作三级处理来改善现有污水厂的出水水质，可有很高的水力负荷，需要的面积约相当于一级处理所需的面积并且生物曝气蠕动床的泥龄很长，产生的污泥量很少，这对处理单位污水量的工程造价与污水处理的后期维护，污泥的处置也有巨大优势。与活性污泥相比，污水处理的规模越大，采用曝气生物蠕动床的造价越便宜，对日污水处理量超过数千立方米的大中型污水处理工程，采用曝气生物蠕动床是有利的。随着服务于工业区污水厂以及对原有生活污水厂的扩建、提标改造等工程的大规模实施。能够有较强耐冲击负荷，较高的脱氮除磷效果，低工程造价及运行成本，占地较小的曝气生物蠕动床反应池必将迎来应用的高频期。

表1 曝气生物蠕动床与高效生物滤池的比较

表2 曝气生物蠕动床与生物流化床的比较

表3 曝气生物蠕动床与与接触氧化池的比较

表4 处理炼油废水效果 单位（mg/L）

表5 处理苯胺、硝基苯、硝基酚废水效果 单位（mg/L）

表6 处理高氨氮城市废水效果 单位（mg/L）