曝氣生物濾池在污水處理廠運營中的應用特點及優化建議

郭娟

摘 要：在當前水資源短缺及水環境污染日益嚴峻的大背景下，污水處理工作越來越引起社會的關注。新型污水處理方式和設備不斷涌現，與傳統污水處理形式相互沖擊，也彼此印證。其中，曝氣生物濾池處理技術優勢鮮明，具有較大程度的推廣及深入發展潛力。文章將通過多角度，對曝氣生物濾池在污水處理廠運營中的常見問題及改造優化措施進行針對性分析和探究。

關鍵詞：曝氣生物濾池;污水處理;分析;改造

中圖分類號：X7文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）09-0-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.013

曝氣生物濾池脫胎于傳統的污水處理方式，是一種綜合生物降解、固液分離為一體的生物膜法污水處理技術。目前，在歐美和日本等發達國家較為流行。隨著技術的不斷發展，污水處理需求不斷增加，同時結合各污水廠的實際情況發現，目前的曝氣生物濾池污水處理工作模式中存在可優化和改善的部分。對此，需要污水處理廠的相關運營管理人員，結合曝氣生物濾池在污水處理廠中運用的應用特點及常見問題進行分析，從而發掘更加完善且具有針對性的改進策略，以此達到預期的技術或管理方面的改進目標。

1 曝氣生物濾池在污水處理廠運營中的應用特點

1.1 曝氣生物濾池運營優點

曝氣生物濾池在污水處理技術中屬于生物膜法范疇，發展初期常作為三級處理的深度處理技術，隨著技術的更新換代，也逐漸被用作二級處理環節。作為第三代生物濾池，曝氣生物濾池具有其鮮明的、不可替代的特點。因此，將其恰當地應用至實際污水處理工作中，具有重要意義[1]。

第一，曝氣生物濾池的首要特點，便是采用生物處理和過濾處理的聯合方式。污水通過自下向上或者自上而下的流動，與空氣、濾料及附著于濾料之上的生物膜充分接觸，將帶來比較顯著的結果：

污水中的懸浮物、有機污染物分別被截留、降解，可以有效去除的，包括COD、BOD、SS、NH4+-N等;濾料上的微生物得到空氣中的溶解氧以及污水中豐富的有機物等;原來污水中的懸浮物和生物膜脫落形成的污泥被濾料截留，從而達到二次沉淀的效果。因此，曝氣生物濾池相比其他污水處理方式而言，處理能力較強，處理效率也相對較高。

第二，曝氣生物濾池占地面積較小，而且主要以穿孔管曝氣方式為主。這種方式可以有效節省基礎建設投資和供氧動力，運行管理成本也相對較低，這是其他污水處理設備無法企及的目標，可以有效降低污水處理成本。

第三，曝氣生物濾池穩定性方面的優勢同樣比較突出：

濾料上的生物膜，一般2～3周左右就能完成成膜過程，而且在南方低溫天氣下也能保持比較好的去除效率;即使在正常負荷2～3倍的沖擊下，曝氣生物濾池的短期出水水質變化也不大;污泥被截留后，直接通過反沖洗過程進入初次沉淀池，然后進入污泥濃縮池后被排放，不需要進行污泥回流，因此不會產生污泥膨脹。

1.2 曝氣生物濾池運營缺點

曝氣生物濾池在污水處理廠運用中雖然優點明顯，但是由于影響其運行效果的因素繁多，因此依舊存在不可忽視的缺點，主要如下：

首先，由于曝氣生物濾池中生物膜主要作用微生物群的特性，水溫、pH值、溶解氧等都將對其污水處理能力產生一定的影響。

其次，目前曝氣生物濾池的濾料多為陶、石英砂、無煙煤等材質的球狀多孔顆粒，因此當污水中的懸浮物較多時，濾料的過濾能力將會受到一定沖擊，從而影響出水的穩定性及反沖洗的頻率。

最后，曝氣生物濾池產生的污泥因沒有經過污泥回流，由濾料截留經反沖洗過程進入初次沉淀池再沉淀，后進入濃縮池濃縮產生，因此含水量較高，穩定性較差，產泥量也較高，從而導致污泥的進一步處理壓力增加。

2 曝氣生物濾池實際應用中的優化建議

根據上述對曝氣生物濾池應用特點的分析可以發現，該種污水處理方式因優點較為突出，具有在國內污水處理行業推廣的價值，其存在的缺點也有改進的空間。影響微生物的水溫等因素，主要在選址階段解決，因此主要的優化建議集中在濾料、設備設施改造方面，如下所述。

2.1 注重濾料的選擇及運用

曝氣生物濾池中，濾料的選擇，決定了可供生物膜生長的比表面積的大小，還極大地影響了生物膜量的大小。因此，可以說濾料選擇在曝氣生物濾池處理能力中，發揮了極為重要的作用[2]。

一般情況下，如果濾料表面帶正電荷，且粗糙度較高，將有利于細菌在其表面附著、固定，同時比表面積形成的孔洞、裂縫等對已附著的細菌起到屏蔽保護。目前，國內的曝氣生物濾池多采用球形多孔陶粒，這種填料成分具有較多的優勢特點，如造價較低，相對密度適中，性質穩定，以及其表面粗糙易于附著生物、截留懸浮污染物等。但是，由于其質地堅硬，因此也帶來了阻力大及易堵塞的缺陷，加大了反沖洗過程的難度。

建議將粒狀陶粒改為火山巖。雖然火山巖形狀相對陶粒較為不規則，堆積時可能會導致咬合面積增加，但是火山巖顆粒之間孔隙率大、比重輕，有如下優點：

相對于陶粒濾料，尤其是沖洗下層的濾料，沖洗時相對比較均勻，較大程度避免了濾料層板結;火山巖孔隙也有利于固定更多的生物量，提高單位濾料的有機負荷;發達的孔隙內部，有利于形成厭氧/缺氧環境，具有較好的同步脫氮效果。

注重新型填料的選擇與運用，是促進提升污水處理工作效果的根本因素。對此，需要充分分析調查，并發揮想象能力與創造能力，將新型、高效、全面的填料運用至曝氣生物濾池中，從而達到提升污水處理效率，強化發展污水處理能力的最終目的。

2.2 改進曝氣生物濾池設備結構

對于曝氣生物濾池污水處理系統而言，其中設備結構設計不合理導致污水處理效率低的問題需要重點關注。

首先，由于曝氣生物濾池的污水處理方式，主要以上流的方式作為生物過濾方法，需要底部的水上流至頂部進行過濾。這種過濾方式的優勢特點比傳統過濾形式更加有效，但是實際應用過程中，需要結合實際場地、設備、運營管理等設計其進水方向，污水往上流、自上往下流各有其優勢優點。

其次，可以對常規的曝氣生物濾池主體設備進行改進，以更完善的形式提升曝氣生物濾池使用效果，如圖1所示。參照塔式生物濾池，可以對曝氣生物濾池的池體進行以下改進，設置多層濾料，同時確保濾料荷重分層負擔，保證每層濾料的厚度小于2 m，可以保證濾料不被壓碎，也便于安裝與維護。此外，承托層采用礫石鋪設，第一層、第二層、第三層的礫石厚度分別為3 mm、6 mm、12 mm，層厚均應為100 mm。

此外，以上多層濾料的濾料選擇可以選擇同一種，也可以根據需要或成本等考慮，選擇不同的濾料。如接近反沖洗系統的濾料層，可以選用相對密度小一點的濾料，使得反沖洗時容易松動，利于被沖洗干凈;為防止濾料層擾動過大，則可以加入蜂窩狀或波紋板狀填料，用以在一定程度上固定濾料層等。

2.3 串聯其他設備，提升效率

設備串聯是工業發展中經常運用的方式，通過充分體現不同設備的優勢，以求更好地達到既定的工作效果與目標。在污水處理運營工作中，曝氣生物濾池的具體運用方式和方法，可以與其他設備設施串聯完成污水處理流程。如有景觀展示需要，可以在曝氣生物濾池末端設置小型濕地，出水自濾池流出后進入濕地。一方面，可以直接回用;另一方面，濕地也同時具有氧化塘的處理效果。也可在曝氣生物濾池之后再設置小型二沉池，主要針對參與反沖洗過程的出水，此部分出水直接進入小型二沉池，一方面減小進水壓力;另一方面可以減少污泥量，減輕污泥的處理壓力等。

需要注意的是，在實踐串聯工作中，需要加強對不同設備基礎性能的分析，結合實際情況分辨具體串聯方式，既要保證串聯工作的效果，又要充分體現污水處理的工作目標，進而達到良好的工作效果[3]。

3 結語

曝氣生物濾池的設計思路，是給水快濾池和污水處理接觸氧化法的融合，將生物吸附過濾與生物降解進行合并處理，以陶粒等濾料為載體，首先截留懸浮物及污水中的其他雜物。同時，通過在濾池內曝氣的方式，使濾料表面生長大量生物膜，生物膜上的微生物通過生物代謝方式，實現脫氨除磷功效。因此，應充分探究其優勢特點，結合實際情況挖掘其中的問題，不斷對其進行優化，從而對現代污水處理工作起到較強的促進作用。

參考文獻

[1] 鄭元武，余華東，李波，等.初沉池—曝氣生物濾池工藝處理城市河道污水性能研究[J].工業用水與廢水，2019（1）：44-47.

[2] 劉雷.改進型曝氣生物濾池在污水處理中的應用研究[J].環境科學與管理，2020，45（11）：122-126.

[3] 游衛強，胡斌，陳浩.曝氣生物濾池在污水處理廠運營中的常見問題分析及改造優化[J].給水排水，2020，56（S1）：422-425.