一、曝氣生物濾池簡介

曝氣生物濾池簡稱BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝。曝氣生物濾池是一種膜法生物處理工藝，微生物附著在載體表面，污水在流經(jīng)載體表面時(shí)，通過有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)的吸附、氧向生物膜內(nèi)部的擴(kuò)散以及生物膜中所發(fā)生的生物氧化等作用，對(duì)污染物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，使污水得以凈化。

1.基本原理

在濾池中裝填一定量粒徑較小的顆粒狀濾料，濾料表面附著生長生物膜，濾池內(nèi)部曝氣。污水流經(jīng)時(shí)，污染物、溶解氧及其它物質(zhì)首先經(jīng)過液相擴(kuò)散到生物膜表面及內(nèi)部，利用濾料上高濃度生物膜的強(qiáng)氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時(shí)，因污水流經(jīng)時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過程。

2.工藝特點(diǎn)

該工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX（有害物質(zhì)）的作用。曝氣生物濾池集生物氧化和截留懸浮固體一體，與普通活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積?。ㄊ瞧胀ɑ钚晕勰喾ǖ?/3）、投資少（節(jié)約30%）、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)進(jìn)水SS要求較嚴(yán)（一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L），因此對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。

曝氣生物濾池的構(gòu)造與污水三級(jí)處理的濾池基本相同，只是濾料不同，一般采用單一均粒濾料。曝氣生物濾池主要由濾池池體、濾料、承托層、布水系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、出水系統(tǒng)、管道和自控系統(tǒng)等八個(gè)部分組成。

1.濾池池體

其作用是容納被處理水量和圍擋濾料，并承托濾料和曝氣裝置的重量，形狀有圓形、正方形和矩形三種，結(jié)構(gòu)形式有鋼制設(shè)備和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。

2.生物填料層

填料層是生物膜的載體，并兼有截留懸浮物質(zhì)的作用。目前曝氣生物濾池所采用的濾料形狀有蜂窩管狀、束狀、圓形輻射狀、盾狀、網(wǎng)狀、筒狀等，所采用的濾料主要有多孔陶粒、石英砂、膨脹頁巖、輕質(zhì)塑料、膨脹硅鋁酸鹽、塑料模塊及玻璃鋼等。

不同的顆粒填料的物理化學(xué)特性有一定的區(qū)別，有的甚至相關(guān)很大。生物載體填料的選擇是曝氣生物濾池技術(shù)成功與否的關(guān)鍵，它決定了曝氣生物濾池濾料能否高效運(yùn)行，填料的選擇應(yīng)綜合以下各種因素：

a.機(jī)械強(qiáng)度好；

b.一般選用比表面積大、開孔孔隙率高的多孔惰性載體，有利于微生物的吸附、持續(xù)生長和形成生物膜；

c.選擇規(guī)則的球狀填料，使布?xì)狻⒉妓鶆?，水流阻力小?/p>

d.表面應(yīng)具有一定的孔隙率和粗糙度，有利于微生物膜的附著、生長，有利于生物濾池的運(yùn)行；

e.密度應(yīng)在一定范圍內(nèi)；

f.應(yīng)具有表面電性和親水性，并具有良好的抗反沖洗能力；

g.生物、化學(xué)穩(wěn)定性好，應(yīng)具有一定化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕性。

3.承托層

承托層主要是用來支撐生物填料，防止生物填料流失和堵塞濾頭，同時(shí)還可以保持反沖洗的穩(wěn)定進(jìn)行。承托層所用材料為卵石。承托層高度不同位置為400-600mm。

4.布水系統(tǒng)

曝氣生物濾池的布水系統(tǒng)主要包括濾池最下部的配水室和濾板上的配水濾頭。

5.布?xì)庀到y(tǒng)

曝氣生物濾池內(nèi)設(shè)置布?xì)庀到y(tǒng)主要有兩個(gè)目的：一是保證正常運(yùn)行時(shí)曝氣所需，二是保證進(jìn)行氣水反沖洗時(shí)布?xì)馑琛?/p>

曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，必須根據(jù)工藝計(jì)算所需供氣量來進(jìn)行。曝氣生物濾池簡單的曝氣裝置可以采用穿孔管。在實(shí)際應(yīng)用中，有充氧曝氣與反沖洗曝氣共用同一套布?xì)夤艿男问?，但由于充氧曝氣需氣量比反沖洗時(shí)需氣量小，因此配氣不易均勻。

6.反沖洗系統(tǒng)

反沖洗是保證曝氣生物濾池正常運(yùn)行的關(guān)鍵，其目的是在較短的反沖洗時(shí)間內(nèi)，使濾料得到適當(dāng)?shù)那逑?，恢?fù)其截污功能。采用氣水聯(lián)合反沖洗的順序通常為：先單獨(dú)用氣反沖洗，再用氣水聯(lián)合反沖洗，最后用清水反沖洗。在反沖洗過程中必須掌握好沖洗強(qiáng)度和沖洗時(shí)間。

7.出水系統(tǒng)

曝氣生物濾池出水系統(tǒng)可采用周邊出水或單側(cè)堰出水等方式。

8.管道和自控系統(tǒng)

管道主要是進(jìn)水出水和進(jìn)氣所用，自控系統(tǒng)由CPU電控箱和線路組成。

三、曝氣生物濾池調(diào)試

曝氣生物濾池在投入運(yùn)行前，必須進(jìn)行調(diào)試處理，使濾料上固著生長具有代謝活性的微生物膜，當(dāng)濾料表面掛膜后，曝氣生物濾池才能投入正常運(yùn)行。

1.濾池調(diào)試前的準(zhǔn)備工作

（1）在進(jìn)行濾池調(diào)試前必須熟悉污水處理工藝流程，了解各單元的作用及預(yù)期效果。

（2）檢查所有管道和閥門是否完好并符合設(shè)計(jì)要求。

（3）進(jìn)水檢查：按“進(jìn)水調(diào)試”要求進(jìn)行，進(jìn)水要緩慢進(jìn)行，注意排除濾料內(nèi)的空氣，并注意曝氣器布?xì)馐欠窬鶆颉?/p>

（4）曝氣器進(jìn)水檢查，檢查曝氣器布?xì)馐欠窬鶆颉?/p>

（5）濾料在進(jìn)水檢查后，應(yīng)進(jìn)行連續(xù)沖洗。清除濾料上的灰塵。沖洗按“反沖洗”要求進(jìn)行，要求沖洗到出水變清為止。

（6）帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)通用或?qū)Ｓ迷O(shè)備，檢查其安全運(yùn)行狀況。

（7）濾池引入污水前，應(yīng)做好以下準(zhǔn)備工作：確認(rèn)濾池所有閥門處于可工作狀態(tài)；確認(rèn)污水的負(fù)荷指標(biāo)符合工程設(shè)計(jì)規(guī)定的要求。

2.曝氣生物濾池的運(yùn)行調(diào)試

1.填料掛膜

使具有代謝活性的微生物污泥在生物處理系統(tǒng)中的填料上固著生長的過程稱為掛膜。掛膜也就是生物膜處理系統(tǒng)膜狀污泥的培養(yǎng)和馴化過程。

生物膜法剛開始投運(yùn)時(shí)需要有一個(gè)掛膜階段，有兩方面目的：其一是使微生物生長繁殖直至填料表面布滿生物膜，其中微生物的數(shù)量能滿足污水處理的要求;另一方面還要使微生物逐漸適應(yīng)所處理污水的水質(zhì)，即對(duì)微生物進(jìn)行馴化。掛膜過程中回流沉淀池出水和池底沉泥，可促進(jìn)膜的早日完成。

掛膜過程使用的方法一般有直接掛膜法和間接掛膜法兩種。

在各種形式的生物膜處理設(shè)施中，生物接觸氧化池和塔式生物濾池由于具有曝氣系統(tǒng)，而且填料量和填料空隙均較大，可以使用直接掛膜法;而普通生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤等設(shè)施需要使用間接掛膜法。

a、直接掛膜法

該方法是在合適的水溫、溶解氧等環(huán)境條件及合適的pH、BOD5、C/N等水質(zhì)條件下，讓處理系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水正常運(yùn)行。對(duì)于生活污水、城市污水或混有較大比例生活污水的工業(yè)廢水可以采用直接掛膜法，一般經(jīng)過7～10d就可以完成掛膜過程。

b、間接掛膜法

對(duì)于不易降解的工業(yè)廢水，尤其是使用普通生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤等設(shè)施處理時(shí)，為了保證掛膜的順利運(yùn)行，可以通過預(yù)先培養(yǎng)和馴化相應(yīng)的活性污泥，然后再投加到生物膜處理系統(tǒng)中，進(jìn)行掛膜，也就是分布掛膜。通常的做法是先將生活污水或其與工業(yè)廢水的混合污水培養(yǎng)出活性污泥，然后將該污泥或其它類似污水處理廠的污泥與工業(yè)廢水一起放入一個(gè)循環(huán)池內(nèi)，再用泵投入生物膜法處理設(shè)施中，出水和沉淀污泥均回流到循環(huán)池。

循環(huán)運(yùn)行形成生物膜后，通水運(yùn)行，并加入要處理的工業(yè)廢水。可先投配20%的工業(yè)廢水，經(jīng)分析進(jìn)出水的水質(zhì)，生物膜具有一定處理效果后，再逐步加大工業(yè)廢水的比例，直到全部都是工業(yè)廢水為止。也可以用摻有少量(20%)工業(yè)廢水的生活污水直接培養(yǎng)生物膜，掛膜成功后再逐步加大工業(yè)廢水的比例，直到全部都是工業(yè)廢水為止。

2、培養(yǎng)馴化

1、開始掛膜時(shí)，進(jìn)水流量應(yīng)小于設(shè)計(jì)值，可按設(shè)計(jì)流量的20%～40%起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。在外觀可見已有生物膜生成時(shí)，流量可提高至60%～80%，待出水效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，即可提高流量至設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2、在生物轉(zhuǎn)盤法中，用于硝化的轉(zhuǎn)盤，掛膜時(shí)間要增加2～3周，并注意進(jìn)水BOD應(yīng)低于30mg/L，因自養(yǎng)性硝化細(xì)菌世代時(shí)間長，繁殖生長慢，若進(jìn)水有機(jī)物過高，可使膜中異養(yǎng)細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)，從而抑制了自養(yǎng)菌的生長。

3、當(dāng)水中出現(xiàn)亞硝酸鹽時(shí)，表明生物膜上硝化作用進(jìn)程已開始;當(dāng)出水中亞硝酸下降，并出現(xiàn)大量硝酸鹽時(shí)，表明硝化菌在生物膜上已占優(yōu)勢(shì)，掛膜工作宣告結(jié)束。

4、掛膜所需的環(huán)境條件與活性污泥培菌時(shí)相同，要求進(jìn)水具有合適的營養(yǎng)、溫度、pH等，尤其是氮磷等營養(yǎng)元素的數(shù)量必須充足，同時(shí)避免毒物的大量進(jìn)入。

5、因初期膜量較少，反應(yīng)器內(nèi)充氧量可稍少。使溶解氧不致過高;同時(shí)采用小負(fù)荷進(jìn)水的方式，減少對(duì)生物膜的沖刷作用，增加填料或填料的掛膜速度。

6、在冬季13℃時(shí)掛膜，整個(gè)周期比溫暖季節(jié)延長2～3倍。

7、在生物膜培養(yǎng)掛膜期間，由于剛剛長成的生物膜適應(yīng)能力較差，往往會(huì)出現(xiàn)膜狀污泥大量脫落的現(xiàn)象，這可以說是正常的，尤其是采用工業(yè)廢水進(jìn)行馴化時(shí)，脫膜現(xiàn)象會(huì)更嚴(yán)重。

8、要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不使厭氧層過分增長，通過調(diào)整水力負(fù)荷(改變回流水量) 等形式使生物膜脫落均衡進(jìn)行。同時(shí)隨時(shí)進(jìn)行鏡檢，觀察生物膜生物相的變化情況，注意特征微生物的種類和數(shù)量變化情況。

四、曝氣生物濾池的維護(hù)

在曝氣生物濾池運(yùn)行過程中，隨著運(yùn)行的進(jìn)行，濾料上生長的微生物膜漸漸增厚，微生物的厚度一般應(yīng)控制在300μm–400μm，控制在生物膜新陳代謝能力強(qiáng)，以保證出水水質(zhì)最好。當(dāng)微生物膜增厚超過這個(gè)范圍，曝氣生物濾池應(yīng)停止運(yùn)行，進(jìn)行反沖洗。對(duì)于城市生活污水，一般情況下，運(yùn)行24—48小時(shí)反沖洗一次（曝氣生物濾池的反沖洗周期的確定，必須根據(jù)出水水質(zhì)、濾料層的水力損失，出水的濁度綜合而定）。在多格濾池并聯(lián)運(yùn)行的情況下，反沖洗過程是依次單格進(jìn)行。以保證整個(gè)污水處理系統(tǒng)不受影響而能正常運(yùn)行。

反沖洗是維持曝氣生物濾池功能的關(guān)鍵，其基本要求是在較短的反沖洗時(shí)間內(nèi)，使濾料得到適度的清洗，恢復(fù)濾料上的微生物膜的活性，并將濾料截留的懸浮物和老化的微生物膜沖洗出去。

操作方法：采用先單獨(dú)用空氣進(jìn)行反沖洗、再采用氣水聯(lián)合反沖洗、停止清洗30s后，再用水清洗的操作程序。對(duì)曝氣生物濾池，控制好氣、水反沖洗強(qiáng)度顯得尤為重要，過低達(dá)不到?jīng)_洗的目的，過高會(huì)生物膜嚴(yán)重脫落，并造成填料破損、流失。

（1）氣洗階段：關(guān)閉進(jìn)水、曝氣閥門，開啟反沖洗進(jìn)氣閥門，啟動(dòng)反沖洗風(fēng)機(jī)，進(jìn)行氣洗，目的是松動(dòng)濾料層，使濾料層膨脹，氣洗強(qiáng)度為10—15L/m2s，時(shí)間為3–5min。

（2）氣水聯(lián)合反沖洗：啟動(dòng)反沖洗水泵，進(jìn)行氣水聯(lián)合反沖洗，目的是將濾料上截留的懸浮物和老化的微生物沖洗出去，反沖洗水洗強(qiáng)度為5—6L/m2s，時(shí)間為5–8min。

（3）水漂洗：關(guān)閉反沖洗風(fēng)機(jī)和反沖洗進(jìn)氣閥門，進(jìn)行水漂洗，目的是將濾料表面的懸浮物和老化的微生物膜沖洗出去，時(shí)間為3–5min。

五、曝氣生物濾池運(yùn)行中異常情況處理

1、氣味

對(duì)曝氣生物濾池，當(dāng)進(jìn)水有機(jī)濃度過高或?yàn)V料層中截留的微生物膜過多時(shí)，濾料層中局部產(chǎn)生厭氧代謝，有可能產(chǎn)生異味，解決辦法如下：

a）減少濾池中微生物積累，讓生物膜正常脫落并通過反沖洗排出池外；

b）保證曝氣設(shè)施正常工作，使濾池中的溶解氧達(dá)到預(yù)定的水平（DC、N的溶解氧濃度約2—3mgO2/L，DN反硝化濾池的溶解氧約0.2—0.5 mgO2/L。）；

c）檢查污水的水質(zhì)，避免高濃度或高負(fù)荷污水的沖擊。應(yīng)調(diào)整污水的水質(zhì)至曝氣生物濾池的負(fù)荷能力范圍內(nèi)。

2、生物膜嚴(yán)重脫落

濾池正常工作中，微生物膜不正常的脫膜是不允許的，脫膜的主要原因是由水質(zhì)引起的，如抑制性或有毒性污染物濃度太高或PH值突變等，解決的辦法是必須改善水質(zhì)，是進(jìn)入濾池的水質(zhì)基本穩(wěn)定。

3、濾池處理效率降低

當(dāng)濾池系統(tǒng)運(yùn)行正常，且微生物膜生長情況良好，僅僅處理效率有所下降，可能是水的PH值、溶解氧、水溫、短時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行產(chǎn)生的，若不影響出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)排放，可不采取措施，若出水水質(zhì)影響達(dá)標(biāo)排放，則需要采取一些調(diào)整措施加以解決，如調(diào)整進(jìn)水PH值，調(diào)整供氣量等。

4、濾池截污能力下降

濾池正常進(jìn)行，反沖洗正常，濾池的截污能力下降，可能是濾池的預(yù)處理效果不好，使得進(jìn)水中的SS濃度較高所引起的。為了保持濾池的截污能力，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)預(yù)處理設(shè)施的運(yùn)行管理。

5、進(jìn)水水質(zhì)異常

a）進(jìn)水濃度偏高：應(yīng)當(dāng)加大曝氣量時(shí)間來保持污泥負(fù)荷的穩(wěn)定性。

b）進(jìn)水濃度偏低：應(yīng)當(dāng)減少曝氣力度和曝氣時(shí)間來解決。

6、出水水質(zhì)異常

a）出水帶泥、水質(zhì)混濁：主要原因是生物膜太厚，反沖洗強(qiáng)度過高或沖洗次數(shù)過頻，解決辦法，生物摸厚達(dá)300—400，立即沖洗?？刂品礇_洗強(qiáng)度。

b）水質(zhì)發(fā)黑、發(fā)臭：可能是溶解氧不夠，造成污泥厭氧分解，產(chǎn)生H2S氣體，解決辦法是加大曝氣量，提高溶解氧的含量。也可能局部水系堵塞，造成局部缺氧，解決辦法是檢查或加大反沖洗強(qiáng)度