曝氣生物濾池工藝對脫氮除磷影響因素的研究

摘要：近些年，隨著我國環境污染的逐漸加重，水質惡化速度越來越快，如何低成本、高效率地進行水處理成為了一大研究熱點。生物膜法是一種新型污水處理技術，其不會像物理法、化學法那樣對水體造成二次污染，應用效果優異。本文主要針對生物膜法中的曝氣生物濾池（BAF）技術做了具體探討。

關鍵詞：曝氣生物濾池工藝;脫氮除磷;影響因素

我國社會經濟與工業技術的不斷發展，各種生活污水、工業廢水的處理逐漸得到社會廣泛的關注。其中，曝氣生物濾池技術憑借著其結構簡單、處理效率高、應用投資低等優點得到了廣泛的應用。

（一）曝氣生物濾池技術原理

曝氣生物濾池（簡稱BAF）是生物接觸氧化技術與過濾技術有機結合后，形成的好氧廢水處理技術。在實際應用中，曝氣生物濾池自身就是一個生物反應器，生化氧化降解與過濾均在其中完成，這也就免去了二次沉淀池的設置，實現了基建成本的降低與水處理流程的簡化^[1]。

曝氣生物濾池技術的主要特點在于活性炭、陶粒等小粒徑物的使用，其表面存在高活性的生物膜，池底提供曝氣，污水經過時，其中的有機物會被充分地吸附、截留以及氧化降解。曝氣生物濾池技術可以廣泛應用于污水的二級處理以及深度處理中，效果較為穩定。如下圖1所示即為曝氣生物濾池工藝原理示意圖。

圖1曝氣生物濾池工藝原理示意圖

（二）曝氣生物濾池工藝中脫氮除磷的影響因素

（1）溫度因素

在曝氣生物濾池工藝中，其脫氮除磷處理的效率直接受到污水溫度的影響，這主要是因為微生物新陳代謝在不同的溫度下存在一定差別。當溫度較低時，微生物的酶促反應效率降低，曝氣生物濾池脫氮除磷效果也隨之減弱;當溫度過高時，酶分子化學鍵會出現斷裂現象，失去活性，不利于曝氣生物濾池工作。根據相關實驗發現，當污水的溫度處于30-35℃，曝氣生物濾池脫氮除磷效果最好。但是實際應用中，污水進水溫度并未達到該范圍，并且若采取直接加熱進水的方式提高脫氮除磷效率，成本過高。其次，應考慮通過其他方式提高進水溫度。例如：微生物分解有機物時，會釋放出一定的熱量，因此，在進行高濃度有機廢水的處理過程中，可通過收集厭氧發酵生產的甲烷，對反應器進行加熱，從而用最小的成本提升水處理效率。此外，在曝氣生物濾池脫氮除磷過程中，應對溫度進行實時監測，實現動態調整。

（2）pH因素

在曝氣生物濾池進行水處理的過程中，污水pH值的不同，會導致微生物活性存在一定的差異，最終影響到脫氮除磷的效率。通常情況下，應將污水的pH值控制在6.5-8.5，其過低或是過高均不利于微生物的新陳代謝，導致硝化、反硝化作用降低。

（3）微生物種類因素

對于曝氣生物濾池工藝而言，若是污水的種類不同，其脫氮除磷效率也會存在較大區別。這主要是因為不同行業污水所含微生物種類差異較大，必須根據實際情況采取處理效率高，易于繁殖的硝化細菌、反硝化細菌和聚磷菌^[2]。在進行上述幾個菌種的選取與培養中應注意以下幾個問題：（1）在進行聚磷菌的選取時，必須對其吸、放磷特性進行全面分析，實現吸、放磷的最優組合（以最少放磷量得到最大吸磷量）。（2）反硝化細菌屬于兼性厭氧菌，其一般是在缺氧段進行反硝化反應，去除硝基氮。該細菌的培養要求較高，只有在DO<0.5mg/L時，可獲得足夠數量的反硝化細菌，提高除氮效率。（3）微生物的培養時間有明確的要求。一般情況下，微生物的成熟最少需要10d。（4）DO值的高低也會影響到微生物繁殖速率。因此，必須有效控制DO值，提高微生物顆粒污泥形成速度，從而得到良好的脫氮除磷效果。

（4）營養元素因素

在微生物的生長、繁殖過程中，營養元素扮演著極為重要的角色，其種類與數量的多少直接影響到反應池的脫氮除磷效率。在具體應用中，曝氣生物濾池必須存在大量的C、N、H、0、P、S等元素，以及部分微量元素，例如：Fe、Zn、Mg。值得注意的是，所有的元素含量應控制在一定的比例范圍中，以確保微生物處于一個最佳的生長環境，獲得較高的繁殖速率。例如：污水中氨態N與P的去除均在好氧區進行，此時硝化細菌與聚磷菌處于競爭的關系中，當硝化效果好時，除磷效果難免受到影響;當硝化效果較差時，除磷效果則相應提升。對此，應通過營養元素的控制，實現兩者的最佳組合。其次，在曝氣生物濾池中C/N比的控制也極為關鍵，只有當其處于15-20：1的范圍中，方能保證除氮率。對此，一方面可以通過進水分配的控制，實現曝氣生物濾池含碳量的調節。另一方面，可采取添加含碳源物質（如：甲醇）的方法提高C/N比，提高除氮率。

（三）曝氣生物濾池在污水處理中的實際應用

（1）污水站概況

本文以某污水站為例，具體分析了曝氣生物濾池的實際應用。該污水站采用的是生物陶粒濾池，處理對象為乳化廢液預處理系統出水與廠內生活污水混合之后的綜合污水。如下圖2所示即為該曝氣生物濾池工藝流程，表1則是進水水質表。

圖2曝氣生物濾池工藝流程

表1" 進水水質表

（2）曝氣生物濾池的應用

（1）檢查曝氣生物濾池配水、配氣情況，確保其水路、氣路暢通，能夠滿足正常曝氣與反沖洗的需求。檢查合格后，方可裝填料。

（2）微生物掛膜。微生物掛膜的方法主要分為兩種。一是自然掛膜，其主要適用于夏季水溫較高、或水中含有較多的可生化成分的情況;二是接種掛膜，其主要適用于水溫較低，或水中可降解的有機物較少的情況^[3]。在掛膜過程中，要求對污水中的有機物濃度與氨氮含量進行實時監測，只有CODcr的去除率達20%～30%，或氨氮的去除率超過60%，方可確認掛膜完成。通常情況下，掛膜的時間需要持續30d左右。在此過程中，溫度對生物膜形成的影響較大，因此水溫較高的夏季或是秋季最適合掛膜。

（3）運行維護。微生物掛膜完成后，曝氣生物濾池也就開始了正常工作。在此過程中，應做好以下幾方面的工作：①實現濾池穩定運行。曝氣生物濾池自身具有良好的抗沖擊負荷能力，但長期的不穩定運行也會影響到微生物生長。對此，必須控制好濾池運行狀態，即使出現了填料干枯的情況，也必須保證濾池有水。②控制供氣穩定。生物濾池中，細菌的生長離不開溶解氧，對此曝氣穩定是確保水處理效果優良的重要方法。③嚴格進行反沖洗。在曝氣生物濾池的運行過程中，若是過濾周期過長，極易導致濾料內累計過多的污泥，從而使得水頭損失與能耗增大，甚至生物膜表面的生物體會因為無法及時更新而出現局部厭氧，最終影響濾池的水處理效果;若是過濾周期過短，也不利于曝氣生物濾池的經濟運行，極易造成生物膜脫落加快，水處理能力下降。

（3）應用效果分析

該污水站中曝氣生物濾池的應用，實現了水質凈化效果的顯著提升，且因為曝氣生物濾池基建和運行費用低，大幅提高了污水站的運行經濟性。

（四）結束語

綜上所述，生物膜水處理技術在污水治理中的應用越來與廣泛，曝氣生物濾池工藝更是具有占地面積小、抗沖擊負荷能力強、出水水質穩定等優點。對此，必須加強曝氣生物濾池應用研究，從而獲得良好的污水處理效果。

參考文獻：

[1]劉燦燦，沈耀良.曝氣生物濾池的工藝特性及運行控制[J].工業用水與廢水，2008，39（2）：20-23.

[2]趙雪嬌，程勝高.優勢菌曝氣固定生物濾池技術在處理飲料廢水中的應用[J].有色冶金節能，2008，24（6）：54-56.

[3]郎燕超，張建鋒.淺析曝氣生物濾池技術在污水廠中水處理中的應用[J].企業導報，2011，（21）：277-278.