淺析曝氣生物濾池在污水處理中的應用

王順基+褚建益

（杭州朗境環保科技有限公司 浙江 杭州 310000）

摘 要： 曝氣生物濾池工藝作為一種出水水質高、占地面積小、運行費用低、管理簡單方便的污水處理技術，已經為越來越多的污水處理廠所采用。合適的生物膜培養方法能夠大幅度節約曝氣生物濾池的前期準備時間，并且對污水處理質量有著重要影響。本文擬對曝氣生物濾池工藝進行研究，并提出適用于農村污水處理的曝氣生物濾池工藝方案。

關鍵詞： 農村；曝氣生物濾池；污水處理

一、曝氣生物濾池概述

曝氣生物濾池污水處理工藝屬于生物膜法，根據布水方式及濾頭位置不同，這種工藝大致分為4種基本類型：BIOCARBONE工藝、BIOSTYR工藝、BIOPUR工藝和BIOFOR工藝。

BIOCARBONE濾料為密度比水大的球形陶粒，結構類似于普通快濾池，經預處理的污水從濾池頂部流入，向下流出濾池。另外，由于在生物膜內部存在厭氧/兼氧環境，在硝化的同時能實現部分反硝化。在無脫氮要求的情況下。濾池底部的水可直接排出系統，一部分留作反沖洗之用。如果有脫氮要求，出水需進入下一級后置反硝化，同時需外加碳源。

BIOSTYR工藝是法國OTV公司對其原有BIOCARBONE的一個改進。其濾料為相對密度小于水的密度的球形有機顆粒，漂浮在水中。經預處理的污水與經硝化的濾池出水按一定回流比混合后進入濾池底部。根據反硝化程度的不同將濾池分為不同體積的好氧和缺氧部分。在缺氧區，一方面反硝化菌利用進水中的有機物作為碳源，將濾池中的NO3-N轉化為N2，實現反硝化。另一方面，填料上的微生物利用進水中的溶解氧和反硝化產生的氧降解BOD，同時，一部分SS被截留在濾床內，這樣便減輕了好氧段的固體負荷。經過缺氧段處理的污水然后進入好氧段，在好氧段微生物利用氣泡中轉移到水中的溶解氧進一步降解BOD，硝化菌將NH3-N氧化為NO3-N，濾床繼續截留在缺氧段沒有被去除的SS。相比而言BIOSTYR工藝有如下優點：重力流反沖洗無需反沖泵，節省了動力；濾頭布置在濾池頂部，預處理水接觸不易堵塞，便于更換；硝化/反硝化可在同一池內完成。

BIOPUR工藝是瑞士VATA TECH WABAG WINTERTHUR（原蘇爾壽環境技術部：）于20世紀80年代初期研究開發的一種曝氣生物濾池。BIOPUR的形式與BIOFOR的形式基本相同，其填料采用波紋板和顆粒載體，并可根據污水類型和進、出水指標結合不同的填料類型組合成不同的工藝。

BIOFOR曝氣生物濾池工藝，是法國DEGREMONT公司幵發的第三代生物膜反應池。BIOFOR曝氣生物濾池，底部為氣水混和室，之上依次為長柄濾頭、曝氣管、承托層、濾料。采用了一種新型濾料BIOLITE（膨脹硅鋁酸鹽），密度大于水，自然堆積。BIOFOR工藝運行時采用上向流，經過預處理的污水從底部進入氣水混和室，經長柄濾頭配水后通過墊層進入濾料，在此進行BOD、COD、SS等的凈化。反沖洗時，氣、水同時進入氣水混和室，經長柄濾頭配水、配氣后，進入濾料層，反沖洗出水從濾池上部引出，回流入初沉池，與原水合并處理。BIOFOR工藝采用上向流（氣水同向流）的優點為：第一，同向流可促使布氣、布水均勻。第二，采用上向流，截留在底部的SS可在氣泡、水的上升過程中被帶入濾池中上部，加大填料的納污率，減少了反沖洗頻率。

二、曝氣生物濾池的基本原理

曝氣生物濾池的前身是普通生物濾池，即在普通生物濾池的基礎上，加以改進。最明顯的改進體現在對濾池加以人工曝氣，提高水體中溶解氧的含量，目的也是為了增加微生物與氧氣接觸的機會。經過三十多年的發展，曝氣生物濾池發展出具有不同功能和形式的濾池，如反硝化型曝氣生物濾池、上向流生物濾池、下向流曝氣生物濾池、一段式曝氣生物濾池、兩段式曝氣生物濾池等。曝氣生物濾池的基本原理可以概括為：經過初沉池沉淀后的污水，流入附著有大量微生物膜的濾料區，在濾料和生物膜的吸附作用下，污水中的懸浮狀固體和凝膠體被吸附；同時，微生物利用其新陳代謝作用對吸附的、能夠為其自身所利用的物質進行氧化分解，達到降解污水中污染物的目的。在這個過程中，附著在具有大比表面積生物濾料上的生物膜充分發揮了其物理吸附能力和生物代謝能力，因此污水的凈化效果十分顯著。對于絕大多數的曝氣生物濾池而言，濾池中存在的不僅僅是好氧微生物，同時也存在著大量的厭氧或兼性厭氧型微生物，正是在厭氧微生物的代謝作用下，濾池的反硝化過程才得以完成，濾池中脫氮過程才得以完成。

三、適合于農村污水處理曝氣生物濾池工藝方案

其中曝氣生物濾池分兩格設計：濾池的第一格為下向流進水；第二格為上向流進水，它的進水即為第一格濾池的出水。為了有效解決單個無動力生物濾池運行時面臨的易堵塞和由于濾池內溶解氧不足所造成的對氨氮處理不理想的問題，在生物濾池前增加了預處理構筑物厭氧池和多級跌水充氧裝置。經過厭氧池處理后的污水，通過多級跌水充氧之后，不僅可以大幅度提升污水中溶解氧含量；而且在跌水板上形成的好氧生物膜，不但可以進一步降低有機物含量，起到硝化脫氮作用，而且能夠為除磷細菌的生長繁殖創造有力環境。經跌水充氧后的污水，進入進水方式為下向流的曝氣生物濾池第一格，在下向流濾池上層因進水中含有充足的溶解氧，所以能夠為硝化作用的發生提供良好的條件；隨著污水不斷地往下流動，濾池內溶解氧逐漸被消耗，繼而在第一格濾池下部和第二格濾池下部，形成了厭氧和缺氧環境，有利于反硝化脫氮作用的發生；水流沿著第二格濾池上向流，在濾池上表層因大氣復氧，又能夠在一定程度上形成好氧條件，為進一步硝化脫氮提供可能。

四、曝氣生物濾池工藝工藝特點

（1）該工藝將厭氧池+多級跌水充氧池+曝氣生物濾池組合，不僅可以有效解決固體懸浮物質對單個生物濾池的堵塞；而且利用的多級跌水充氧正好可以彌補后期的生物濾池缺氧問題。所以該工藝可用于對氮、磷去除要求較高的村莊，特別適用于自然地形有較大排水落差的村莊。具有高效率、無動力、運行管理簡單等優點，適合處理農村污水。

（2）厭氧池作為曝氣生物濾池預處理構筑物，起調節水質水量的變化作用。不僅能夠將難生物降解的有機物轉化為可生物降解的有機物，改善污水的可生化性；而且可以截留污水中固體懸浮物，減少對后續生物濾池的堵塞。

（3）多級跌水充氧作為曝氣生物濾池供氧裝置，不僅能夠為下向流生物濾池提供硝化脫氮反應所需的溶解氧，而且在跌水板上形成的好氧生物膜，不但可以進一步降低有機物含量，而且能夠為除磷細菌的生長繁殖創造有力環境。

（4）曝氣生物濾池分下向流+上向流兩個串聯設計，不僅可以充分利用本文前期小試試驗研究有關兩種不同進水方式各具特點的結果；而且更為重要的是這種設計能夠在整個生物濾池內部形成好氧/缺氧/厭氧交替的有利的脫氮除磷環境。

（5）以同步脫氮除磷粉煤灰陶粒作為生物濾池濾料，不僅為微生物的生長繁殖提供了良好的載體，而且能夠通過陶粒的吸附沉淀作用進一步去除污水中氮和磷。

參考文獻

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