摘要:介绍一种新型生物膜法污水处理工艺——曝气生物滤池 ,着重该工艺原理、特点、形式、工艺组合流程和存在问题。
        关键词:污水处理 生物膜法 曝气生物滤池 BAF
        在污水生物处理工艺的发展和应用中,活性污泥法和生物膜法一直占据主导地位。随着新型滤料的开发和配套技术的不断完善,与活性污泥法平行发展起来的生物膜工艺技术得以快速发展,并研究开发出各式各样的生物膜工艺技术,其中曝气生物滤池应用范围最广,最具发展前景。
        曝气生物滤池(Biological Aerated Filter,简称BAF)是20世纪80年代末在欧美发展来的一种新型的污水处理技术,它是由滴滤池发展而来并借鉴了快滤池形式,在一个反应器内同时完成了生物氧化和固液分离的功能,不需设置二沉池。世界上首座曝气生物滤池于1981年诞生于法国。随着环境对出水水质要求的提高,该技术在全世界城市污水处理中获得了广泛的推广应用,目前,在全球已有数百座大小各异的污水处理厂采用了BAF技术,并取得了良好的处理效果。
        一、工艺原理
        曝气生物滤池是借鉴污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路,将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中,以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体,在滤池内部进行曝气,使滤料表面生长着大量生物膜,当污水流经时,利用滤料表面上所附生物膜中高浓度的活性微生物的强氧化分解作用和滤料粒径较小的特点,充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留作用以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用,实现污染物的高效清除,同时利用反应器内好氧、缺氧区域的存在,实现脱氮除磷的功能。
        二、工艺特点
        ①BAF水力负荷高、容积负荷大、水力停留时间短、出水水质好。
        ②BAF占地面积小,基建投资省。BAF反应时间短,具有同步去除COD及SS的功能,可不设二沉淀池。
        ③菌群结构合理。传统的活性污泥法微生物的分布相对均匀,而在BAF中沿污水流程能形成不同的优势生物菌种,可使有机物降解、硝化/反硝化能在同一个池子中发生,简化了工艺流程。在距进水端较近的滤层中,污水中的有机物浓度较高,各种异养菌占优势,主要是去除BOD;在距出水端较近的滤层中,污水中的有机物浓度已较低,自养型的硝化菌占优势,可以进行氨氮的硝化反应。
        ④在设置回流或单独设置反硝化段的情况下可以实现较好的脱氮效果。
        ⑤耐冲击能力强。BAF滤池的滤层内保持着高浓度的生物量,对水质、水量及温度变化有较强的适应性,不像活性污泥法那么敏感。
        三、工艺形式
        近年来曝气生物滤池发展迅速,工艺形式不推陈出新,曾先后出现过BIOCARBON、BIOFOR、BIOSTYR、BIOSMEDI、BIOPUR、COLOX、DeepBed形式,其中BIOCARBON、BIOFOR、BIOSTYR、BIMEDI、BIOPUR是现代曝气生物滤池几种典型的行工艺,在世界范围内都有应用,其构造特点见表1。BIOCARBON(图1)为早期开发的工艺形式,现在曝气生物滤池则多采用BIOFOR(图2)和BIOSTYR(图3)形式。
        四、组合工艺流程
        单个曝气生物滤池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能,与其他工艺组合可进行一般城市污水或工业废水的二级或三级处理。表2是采用曝气生物滤池处理污水的典型流程。
        五、存在问题
        1、对进水的SS要求较高,SS一般不超过100mg/L,最好控制在60 mg/L以下,这就要求强化一级处理,往往需要投加絮凝剂,使得污泥量增加,运行费用提高。
        2、生物除磷效果不好,多采用化学法除磷。
        虽然曝气生物滤池技术发展较快,但其反应机理与反应动力学的研究尚待深入,有关反应机理的理论体系还有待完善,但随着现代生物检测技术的发展,有关曝气生物滤池处理机理的研究将有望取得突破。随着现代材料科学的发展,利用各种新型材料作为曝气生物滤池滤料,可使曝气生物滤池降解污染物的能力将大大提高,因此,曝气生物滤池在污水处理中将发挥更大的作用。