一、曝氣生物濾池簡(jiǎn)介
曝氣生物濾池簡(jiǎn)稱(chēng)BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來(lái)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(zhù)在載體表面，污水在流經(jīng)載體表面時(shí)，通過(guò)有機營(yíng)養物質(zhì)的吸附、氧向生物膜內部的擴散以及生物膜中所發(fā)生的生物氧化等作用，對污染物質(zhì)進(jìn)行氧化分解，使污水得以?xún)艋?/span>
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(zhù)生長(cháng)生物膜，濾池內部曝氣。污水流經(jīng)時(shí)，污染物、溶解氧及其它物質(zhì)首先經(jīng)過(guò)液相擴散到生物膜表面及內部，利用濾料上高濃度生物膜的強氧化降解能力對污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過(guò)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；運行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對濾池進(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(guò)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，具有有機負荷高、占地面積小（是普通活性污泥法的1/3）、投資少（節約30%）、不會(huì )產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好，運行能耗低，運行費用少等優(yōu)點(diǎn)，但它對進(jìn)水SS要求較嚴（一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L），因此對進(jìn)水需要進(jìn)行預處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。
其工藝性能如下：
二、曝氣生物濾池結構
曝氣生物濾池的構造與污水三級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、布氣系統、反沖洗系統、出水系統、管道和自控系統等八個(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，結構形式有鋼制設備和鋼筋混凝土結構等。
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(yè)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行，填料的選擇應綜合以下各種因素：
a.機械強度好；
b.一般選用比表面積大、開(kāi)孔孔隙率高的多孔惰性載體，有利于微生物的吸附、持續生長(cháng)和形成生物膜；
c.選擇規則的球狀填料，使布氣、布水均勻，水流阻力小；
d.表面應具有一定的孔隙率和粗糙度，有利于微生物膜的附著(zhù)、生長(cháng)，有利于生物濾池的運行；
e.密度應在一定范圍內；
f.應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)穩定性好，應具有一定化學(xué)穩定性和抗腐蝕性。
3.承托層
承托層主要是用來(lái)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
曝氣生物濾池的布水系統主要包括濾池最下部的配水室和濾板上的配水濾頭。
5.布氣系統
曝氣生物濾池內設置布氣系統主要有兩個(gè)目的：一是保證正常運行時(shí)曝氣所需，二是保證進(jìn)行氣水反沖洗時(shí)布氣所需。
曝氣系統的設計，必須根據工藝計算所需供氣量來(lái)進(jìn)行。曝氣生物濾池簡(jiǎn)單的曝氣裝置可以采用穿孔管。在實(shí)際應用中，有充氧曝氣與反沖洗曝氣共用同一套布氣管的形式，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
反沖洗是保證曝氣生物濾池正常運行的關(guān)鍵，其目的是在較短的反沖洗時(shí)間內，使濾料得到適當的清洗，恢復其截污功能。采用氣水聯(lián)合反沖洗的順序通常為：先單獨用氣反沖洗，再用氣水聯(lián)合反沖洗，最后用清水反沖洗。在反沖洗過(guò)程中必須掌握好沖洗強度和沖洗時(shí)間。
7.出水系統
曝氣生物濾池出水系統可采用周邊出水或單側堰出水等方式。
8.管道和自控系統
管道主要是進(jìn)水出水和進(jìn)氣所用，自控系統由CPU電控箱和線(xiàn)路組成。
三、曝氣生物濾池調試
曝氣生物濾池在投入運行前，必須進(jìn)行調試處理，使濾料上固著(zhù)生長(cháng)具有代謝活性的微生物膜，當濾料表面掛膜后，曝氣生物濾池才能投入正常運行。
1.濾池調試前的準備工作
（1）在進(jìn)行濾池調試前必須熟悉污水處理工藝流程，了解各單元的作用及預期效果。
（2）檢查所有管道和閥門(mén)是否完好并符合設計要求。
（3）進(jìn)水檢查：按“進(jìn)水調試”要求進(jìn)行，進(jìn)水要緩慢進(jìn)行，注意排除濾料內的空氣，并注意曝氣器布氣是否均勻。
（4）曝氣器進(jìn)水檢查，檢查曝氣器布氣是否均勻。
（5）濾料在進(jìn)水檢查后，應進(jìn)行連續沖洗。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）帶負荷運轉通用或專(zhuān)用設備，檢查其安全運行狀況。
（7）濾池引入污水前，應做好以下準備工作：確認濾池所有閥門(mén)處于可工作狀態(tài)；確認污水的負荷指標符合工程設計規定的要求。
2.曝氣生物濾池的運行調試
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中的填料上固著(zhù)生長(cháng)的過(guò)程稱(chēng)為掛膜。掛膜也就是生物膜處理系統膜狀污泥的培養和馴化過(guò)程。
生物膜法剛開(kāi)始投運時(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(cháng)繁殖直至填料表面布滿(mǎn)生物膜，其中微生物的數量能滿(mǎn)足污水處理的要求;另一方面還要使微生物逐漸適應所處理污水的水質(zhì)，即對微生物進(jìn)行馴化。掛膜過(guò)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(guò)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施中，生物接觸氧化池和塔式生物濾池由于具有曝氣系統，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盤(pán)等設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，讓處理系統連續進(jìn)水正常運行。對于生活污水、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(guò)7～10d就可以完成掛膜過(guò)程。
b、間接掛膜法
對于不易降解的工業(yè)廢水，尤其是使用普通生物濾池和生物轉盤(pán)等設施處理時(shí)，為了保證掛膜的順利運行，可以通過(guò)預先培養和馴化相應的活性污泥，然后再投加到生物膜處理系統中，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出活性污泥，然后將該污泥或其它類(lèi)似污水處理廠(chǎng)的污泥與工業(yè)廢水一起放入一個(gè)循環(huán)池內，再用泵投入生物膜法處理設施中，出水和沉淀污泥均回流到循環(huán)池。
循環(huán)運行形成生物膜后，通水運行，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、培養馴化
1、開(kāi)始掛膜時(shí)，進(jìn)水流量應小于設計值，可按設計流量的20%～40%起動(dòng)運轉。在外觀(guān)可見(jiàn)已有生物膜生成時(shí)，流量可提高至60%～80%，待出水效果達到設計要求時(shí)，即可提高流量至設計標準。
2、在生物轉盤(pán)法中，用于硝化的轉盤(pán)，掛膜時(shí)間要增加2～3周，并注意進(jìn)水BOD應低于30mg/L，因自養性硝化細菌世代時(shí)間長(cháng)，繁殖生長(cháng)慢，若進(jìn)水有機物過(guò)高，可使膜中異養細菌占優(yōu)勢，從而抑制了自養菌的生長(cháng)。
3、當水中出現亞硝酸鹽時(shí)，表明生物膜上硝化作用進(jìn)程已開(kāi)始;當出水中亞硝酸下降，并出現大量硝酸鹽時(shí)，表明硝化菌在生物膜上已占優(yōu)勢，掛膜工作宣告結束。
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(yíng)養、溫度、pH等，尤其是氮磷等營(yíng)養元素的數量必須充足，同時(shí)避免毒物的大量進(jìn)入。
5、因初期膜量較少，反應器內充氧量可稍少。使溶解氧不致過(guò)高;同時(shí)采用小負荷進(jìn)水的方式，減少對生物膜的沖刷作用，增加填料或填料的掛膜速度。
6、在冬季13℃時(shí)掛膜，整個(gè)周期比溫暖季節延長(cháng)2～3倍。
7、在生物膜培養掛膜期間，由于剛剛長(cháng)成的生物膜適應能力較差，往往會(huì )出現膜狀污泥大量脫落的現象，這可以說(shuō)是正常的，尤其是采用工業(yè)廢水進(jìn)行馴化時(shí)，脫膜現象會(huì )更嚴重。
8、要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不使厭氧層過(guò)分增長(cháng)，通過(guò)調整水力負荷(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(guān)察生物膜生物相的變化情況，注意特征微生物的種類(lèi)和數量變化情況。
四、曝氣生物濾池的維護
在曝氣生物濾池運行過(guò)程中，隨著(zhù)運行的進(jìn)行，濾料上生長(cháng)的微生物膜漸漸增厚，微生物的厚度一般應控制在300μm--400μm，控制在生物膜新陳代謝能力強，以保證出水水質(zhì)最好。當微生物膜增厚超過(guò)這個(gè)范圍，曝氣生物濾池應停止運行，進(jìn)行反沖洗。對于城市生活污水，一般情況下，運行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)運行的情況下，反沖洗過(guò)程是依次單格進(jìn)行。以保證整個(gè)污水處理系統不受影響而能正常運行。
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，使濾料得到適度的清洗，恢復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。對曝氣生物濾池，控制好氣、水反沖洗強度顯得尤為重要，過(guò)低達不到?jīng)_洗的目的，過(guò)高會(huì )生物膜嚴重脫落，并造成填料破損、流失。
（1）氣洗階段：關(guān)閉進(jìn)水、曝氣閥門(mén)，開(kāi)啟反沖洗進(jìn)氣閥門(mén)，啟動(dòng)反沖洗風(fēng)機，進(jìn)行氣洗，目的是松動(dòng)濾料層，使濾料層膨脹，氣洗強度為10—15L/m2s，時(shí)間為3--5min。
（2）氣水聯(lián)合反沖洗：?jiǎn)?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，反沖洗水洗強度為5—6L/m2s，時(shí)間為5--8min。
（3）水漂洗：關(guān)閉反沖洗風(fēng)機和反沖洗進(jìn)氣閥門(mén)，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、曝氣生物濾池運行中異常情況處理
1、氣味
對曝氣生物濾池，當進(jìn)水有機濃度過(guò)高或濾料層中截留的微生物膜過(guò)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(guò)反沖洗排出池外；
b）保證曝氣設施正常工作，使濾池中的溶解氧達到預定的水平（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)，避免高濃度或高負荷污水的沖擊。應調整污水的水質(zhì)至曝氣生物濾池的負荷能力范圍內。
2、生物膜嚴重脫落
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)基本穩定。
3、濾池處理效率降低
當濾池系統運行正常，且微生物膜生長(cháng)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)間超負荷運行產(chǎn)生的，若不影響出水水質(zhì)的達標排放，可不采取措施，若出水水質(zhì)影響達標排放，則需要采取一些調整措施加以解決，如調整進(jìn)水PH值，調整供氣量等。
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，應加強對預處理設施的運行管理。
5、進(jìn)水水質(zhì)異常
a）進(jìn)水濃度偏高：應當加大曝氣量時(shí)間來(lái)保持污泥負荷的穩定性。
b）進(jìn)水濃度偏低：應當減少曝氣力度和曝氣時(shí)間來(lái)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，反沖洗強度過(guò)高或沖洗次數過(guò)頻，解決辦法，生物摸厚達300—400，立即沖洗。控制反沖洗強度。
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度。
