曝气生物滤池技术在污水资源化利用中的应用

摘 要：目前，水污染、水生态环境破坏及水资源短缺是我国水资源可持续发展的主要难题。污水资源化又称污水再生回用，是将生活污水、工业废水等经过物理、化学或生物等方法进行集中处理，使其达到再生利用标准的过程，这是提高水资源利用率、解决上述难题的一项重要措施，是我国水资源高质量发展的根本途径。曝气生物滤池作为一种新型的生物膜处理工艺，其反应器内同时存在气、固、液三相，可同时完成生物氧化和固液分离，是接触氧化和过滤相结合的新一代污水处理工艺。该工艺主要由滤料层、布气系统、布水装置及反洗装置等部分组成。滤料采用粒径小、比表面价大的颗粒状滤料，提高了生物浓度；同时，滤料可以截留水中悬浮物及脱落的生物膜，无需进行二次沉淀；反洗装置则增加了滤池的使用寿命，提升了生物膜活性。整个反应器同时发挥了生物膜法与活性污泥法的特点。在实际应用中，曝气生物滤池已被广泛用于各种污水处理工程，具有广阔的应用前景和发展空间。

关键词：曝气生物滤池；污水资源化；应用现状文章编号：2095-4085（2024）06-0034-03

0 引言

随着工业化和城市化的快速发展，我国水资源紧缺局面愈发紧张，同时由于许多工业废水未能得到科学有效的处理，给生态环境带来了极大的破坏，使得水污染一度成为影响我国可持续发展的重要因素。面对这种局面，近几年，国家出台了一系列相关政策，将污水资源化利用作为水资源可持续发展的必然要求。曝气生物滤池技术则凭借其成本低、体积小、操作简单、效果显著等特点在污水资源化利用处理中得以广泛应用。

1 曝气生物滤池简介

BAF是一种革命性的污水净化技术，它不仅具备生物化学反应的特性，还具备过滤的效果，从而有效降解污染物，达到净化污水的目的。该工艺通过在滤池中填充特定粒径的滤料，可以在滤料表面形成一层厚厚的生物膜，生物膜中寄生有大量不同的微生物。经过滤料表层的生物膜，污水中的污染物，如溶解性有机物和氨氮，都能够得到微生物的降解，而无法分解的悬浮颗粒则通过其配水方式与滤料压密方向的不同得到有效分离。运行过程中，为提供微生物降解所必须的溶解氧，通常会在滤池的底部导入空气。随着曝气生物滤池的持续运行，微生物的数量不断上升，滤料层中的悬浮物也随之增多，导致生物膜的厚度不断增加，滤料间孔隙受到阻碍，从而致使水头显著增加。采用气水联合反冲洗技术，可以将悬浮物和脱落的生物膜释放，从而使滤池恢复正常运行，达到良好的净化效果。通常将部分滤池出水回收至处理系统，用于反冲洗用水，以节约水资源。同时为了避免滤池堵塞，延长滤池使用寿命，减少污水中的悬浮物含量，在污水进入曝气生物滤池之前，应进行充分的预处理，以确保污水水质，减轻滤池负荷，提高出水水质。

2 曝气生物滤池运行原理

曝气生物滤池是一种应用广泛的净水技术，通过采用曝气技术和生物降解技术，可以有效地降解污水中的污染物，如有机物、氨氮等，以达到提高出水水质的目的。

曝气生物滤池的正常运行主要依靠曝气及生物氧化降解作用。首先，滤池底部的曝气装置向滤料层进行曝气，空气通过滤料间的缝隙上升，将空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧，提高了微生物活性。其次，生物膜具有独特的表面结构，由多种微生物组成，可以有效地捕获水体中的污染物质，如有机物、氨氮等，并将其降解为无机物、水、二氧化碳和氮气，以此来改善水体环境。通过微生物的新陈代谢作用，有机污染物得到降解。除此之外，原污水中的悬浮物及生物膜脱落形成的生物污泥，能够被填料所截留，降低了污水悬浮物浓度，提升了出水水质。曝气生物滤池运行原理简单明了，却有非常显著的运行效果。

3 曝气生物滤池技术的特征

曝气生物滤池技术是一种新型的污水处理方法，它拥有多种优势。首先，处理能力强，容积负荷高。曝气生物滤池采用小颗粒作为填料，这些物质比表面积大，不仅可以为微生物的生长提供附着场所，保证滤池的正常工作，而且可以在较短的水里停留时间内达到较高的去除率。曝气生物滤池在正常情况下，由于填充料表面的生物量较低，污水和污泥中的微生物量也相对较少，但受其他因素的影响时，污水和污泥中的微生物数量显著增加，极大地提升了生物滤池的容积负荷。其次，该工艺的成本非常低，而且操作过程也很简单。采用曝气生物滤池技术可以有效地避免二次沉降，从而大幅度降低基础设施的投资成本。再次，出水水质高，抗冲击负荷能力相当强。经过深入研究，我们发现，尽管表面积较小的滤料生物能量相对较低，但是，在遭遇极端外力冲击时，它仍然能够快速提升其表面的生物能量。因此，曝气生物滤池的抗冲击负荷能力十分强大，它的承载能力也可以超越正常的负荷，即使在极端的环境条件也可以确保出水水质不受影响。

4 曝气生物滤池技术分析

4.1 BlOCARBONE技术

BIOCARBON技术［1］被认为是一种先进的污水处理工艺，它采用密度大于水的膨胀板岩或球形陶粒来实现从上到下的过滤，同时设有曝气管道，以提供微生物所需的溶解氧。气水反冲系统位于曝气过滤池的底部，通过反冲洗过程中滤层的膨胀及滤料间的的摩擦实现SS及脱落生物膜的分离。BIOCARBONE技术将生物膜融入到滤池中，可以实现与生物过滤技术的完美结合，并有效地处理工业污水、城市污水等。

4.2 BlOSTYR技术

BIOSTYR技术是一种采用聚苯乙烯材料制作的过滤器，可以有效地将污水与空气隔绝，而且可以通过安装滤头和滤板来减少过滤器的磨损，从而更加可靠地进行后期的维护与保养。与其他反应器不同，该工艺曝气系统位于滤池中间，可根据反硝化程度的不同对滤池体积进行灵活调节。BIOSTYR技术采用水力流进行反冲洗，无需设反冲洗泵，不仅可以有效地实现硝化和反硝化，而且还可以节省动力，极大地提高经济效益。

4.3 BlOFOR技术

BIOFOR技术采用了沉浮式轻质陶粒作为过滤材料，将污水从设备的底部引流至顶部，不需要安装滤板，曝气管也被安放在滤层的下面，从而有效地防止了曝气孔的堵塞。此外，当进行反冲洗时，空气和水都能够被有效地过滤，这使得操作更加简单，而且适用于更广泛的领域。例如某污水处理厂主体工艺采用卡鲁塞尔氧化沟工艺，先后共进行了两次提标改造。二期工程增加二级处理，主要采用水解酸化+AAC卡鲁塞尔氧化沟工艺。三期工程采用斜管沉淀池+反硝化生物滤池+砂滤池对二级出水进行深度处理，其中反硝化生物滤池通过反硝化菌将污水中的硝态氮降解为氮气，从而提升出水水质，满足出水水质指标［2］。

5 资源化处理优势

污水资源化处理是将废水中的有机物、氮、磷等污染物转化为可再利用的能源和肥料的技术，其具有以下优势。

节约水资源：污水资源化处理可以将废水中的水分回收利用。经过处理后的水可以用于农田灌溉、工业用水或景观水体的补充。这样可以减少对淡水资源的需求，提高水资源利用效率。

减少污染排放：污水资源化处理能够有效去除废水中的有机物、氮、磷等污染物，减少对自然水体的污染。处理后的废水达到排放标准，可以安全地排入自然水体或用于循环利用，从而保护水资源，维护生态平衡。

循环经济发展：污水资源化处理符合循环经济的理念，实现废物减量化和资源回收利用。通过将废水中的有机物、营养物转化为能源和肥料，可以将废水转变为可再生的资源，形成良性循环，降低资源消耗，促进可持续发展。

经济效益：污水资源化处理不仅具有环境效益，还具有经济效益。通过回收利用废水中的能源和肥料，可以降低能源和农业生产成本，提高资源利用效率，为企业节约成本，增加收入。

社会效益：污水资源化处理可以改善环境质量，提高人们的生活品质。处理后的废水可安全应用于农田灌溉，促进农业生产；可用于城市绿化、景观水体的补充，提升城市环境质量。这些都将为社会带来积极的影响，改善人们的生活环境。

综上所述，污水资源化处理具有节约水资源、减少污染排放、循环经济发展、经济效益和社会效益等多重优势。推广应用这种技术将有助于实现可持续发展目标，实现水资源的合理利用、环境保护和经济效益的统一。

6 曝气生物滤池在污水资源化中的应用

曝气生物滤池是一种常用于污水资源化处理的生物处理工艺。该工艺利用微生物附着在滤料上进行有机物的降解和氮、磷的去除，达到净化水质的目的。目前，曝气生物滤池在我国污水资源化处理中应用颇广。

城市污水处理：在城市污水处理厂中，曝气生物滤池通常作为二级处理工艺的重要组成部分。它能有效去除有机物、氮和磷，提高废水的水质，保护环境。

工业废水处理：工业废水中含有大量的有机物和重金属等污染物。曝气生物滤池通过微生物的降解作用，能够有效地降解有机物，并通过吸附和沉淀的方式去除重金属离子，达到处理工业废水的目的。

农村污水处理：农村地区由于规模较小，一般采用小型曝气生物滤池进行污水处理。它能够将农村生活污水中的有机物、氮和磷去除，净化水质，以保护农田和水源的安全。

循环水处理：曝气生物滤池也可用于循环水的处理，例如饮用水厂或工业循环水系统。通过将循环水引入滤池，经过生物膜的降解和氧化作用，去除其中的有机污染物和其他不必要的成分，提高水质。

曝气生物滤池技术在污水资源化利用方面更具体的应用：

农田灌溉：经过曝气生物滤池处理的废水可用于农田灌溉。在滤池中去除了有机物和营养物后，废水中的水质得到显著改善，可以安全用于农作物的生长和灌溉需求。

工业用水：经过曝气生物滤池处理的废水可以进一步用于工业生产过程中的冷却水或再生水。通过进一步的处理过程，废水可以满足特定的工业用水标准，并实现节约水资源。

市政绿化：曝气生物滤池处理后的废水可用于市区的绿化和景观水体的维护。经过滤池处理的水质适合用于花坛、公园、草坪等绿化场所的灌溉和供水需求。

综上所述，曝气生物滤池技术在污水资源化利用方面具有重要的应用价值。通过该技术，废水中的有机物、氮和磷可以被高效地去除和利用，实现水资源的再利用和能源回收，为可持续发展做出贡献。此外，该技术还能净化水质，适应多种用途，包括景观水体、农田灌溉和市政绿化等领域。推广应用曝气生物滤池技术将有助于实现环境保护、资源回收和可持续发展的目标。

7 曝气生物滤池运行注意事项

7.1 科学选择滤料

滤料被视为曝气生物滤池的关键组件，它不仅可以承担生物膜的功能，还可以拦截悬浮物，从而显著提升曝气生物滤池的效率和性能。滤料是微生物生长和附着的理想环境，它能够有效地促进污水处理过程中微生物的繁殖和更新。此外，污水可以通过滤料进行净化，以提升水质。目前，滤料的种类非常丰富，从细小的颗粒、复杂的孔隙结构，到最先进的蜂窝或波纹板，这些都是由优质的玻璃钢或塑料材质制成的，具备出色的耐久性、稳定性以及可靠性。但是由于滤料的特殊性，我们需要根据进水的水质和污水处理厂的实际情况来选择最优的滤料，以便获得最佳的净化效果。

7.2 合理设置气水比

曝气生物滤池的运行效果取决于气水比数据的精确设置，这一点不容忽视。通过曝气，可以大幅提升溶解氧的含量，加强有机物与微生物之间的互动，降低滤料的沉淀，并且促进生物膜的形成与脱落。最近的研究发现，当气水比值过低时会严重损害有机物的溶解性能，从而导致其不可逆转的损失；如果水位超出了正常的范围，就会产生巨大的冲刷力，这会妨碍有机物的分解，从而导致能源的浪费。经过多次试验，我们发现曝气生物滤池的气水比应该是3∶1，而且水温应该保持在15℃。一旦确定了气水比，我们就应该检查水路和气路的畅通情况，然后才能安装填料和挂膜。夏季是最佳的选择，因为这时候的水体中的有机物和无机物的比例会大大增加。而夏季为了减少水体中可降解微生物的数量，采用悬浮剂作为治疗方案是最佳选择。为了确保悬浮剂的最佳性能，我们必须密切关注有机物的浓度变化，并采取适当的措施进行监测。一般来说，悬浮剂的作用会持续数月，直到有机物的降解率达到20%～30%才算是最终的目标。

7.3 加强运行维护

曝气生物滤池的运行需要特别注意，因为它们容易受到微生物的侵害。为了保证滤池的正常工作，我们需要加强对它们的管理和维护。首先，我们必须确保滤池的水质良好，以避免由于负载的剧烈波动而使滤池的运行失去平衡。为了确保供气的稳定性和充足性，我们需要注意溶解氧的摄入。这是细菌生长的关键，只有充足的曝气才能促进它们的生长。为了确保曝气生物滤池的运行质量，必须严格遵守相关的标准。

8 结语

通过以上的分析可以得出，污水资源化利用是解决城市污水问题的关键之一。随着城市污水处理技术的不断发展和创新，污水资源化利用技术将逐渐成为城市环保和可持续发展的主要推动力，为城市经济建设和生态安全提供保障。当前，我们应认真对待污水资源化利用的实际问题，加强政策、技术、资金等方面的支持，加强科研和创新能力，以实现污水资源化利用的可持续发展。

参考文献：

［1］李小军.曝气生物滤池技术在污水及中水处理中的应用［J］.中国高新技术企业，2015（18）：97-98.

［2］郎燕超，张建锋.浅析曝气生物滤池技术在污水厂中水处理中的应用［J］.企业导报，2011（21）：277-278，160.