曝气生物滤池效果研究

摘要：曝气生物滤池虽然对对污水中的COD、氨氮、BOD、总氮、 悬浮物等均有较好的去除作用，但对总磷的去除一直是弱点，当A²O处理出现问题或进水超标，进入深度处理总磷依旧超标的情况下，笔者认为仅依靠生物除磷难以达到排放标准，需化学除磷和生物化学除磷的方法相结合。

关键词：曝气生物滤池；物理和化学除磷；研究进展

引言

由《中国水资源公报》等相关数据整理，2022年，全国用水总量控制在6100亿立方米以内。在政策、社会等多重因素共同推动作用下，我国污水处理设施建设项目增加，市场污水处理能力逐年提升。2021年，全国污水处理厂建设总量达2827座，污水处理率达97.89%，其中污水处理厂处理总量达601.57亿立方米，污水日处理能力达20767.22万立方米。

据市场反馈情况来看，该领域的发展还有很大的上升空间，这一趋势极大地促进了市场的需求。以上数据充分表明，近年来我国在处理城镇生活污水这方面做出的努力。

我国城镇生活污水处理总量虽有大幅提升，但污染物排放总量的减少滞后于污水处理量的增幅，研究发现，50%的城镇污水处理厂出水存在总磷总氮超标的风险，浓度普遍偏高，部分甚至不能达到排放标准。

1污水处理工艺现行流程

笔者所在的葛洲坝淄博博山有限公司的水厂于2014年建成后，后经过两期扩建提标改造，曝气生物滤池就是提标的技改范围之一，除原有的A²O工艺外，新建提标采用泵房提升+反硝化滤池+曝气生物滤池+滤布滤池+臭氧接触池，对现有工艺单元做深度处理，处理量为7.5万m³。原水是来自城区的生活污水和部分垃圾渗滤液。曝气生物滤池（BAF）是20世纪80年代末发展起来的污水处理新工艺，现如今不仅受到欧、美和日本等发达国家的广泛重视，技术也普遍较为成熟，但也存在着一定的问题。

2.BAF概述

2.1工艺原理

曝气生物滤池是一种特殊形式的生物接触氧化法，它涉及在生物反应器中填充高比表面积颗粒填料，为微生物膜的生长提供载体。在过滤器中添加适量的细小颗粒，这些颗粒表面覆盖着生物膜，以保证过滤效果。通过在过滤器中进行曝气，当污水经过时，可以利用滤料表面的高浓度生物膜的强大氧化降解作用，迅速处理污水；通过使用滤料的压实特性，以及利用其细微的颗粒和生物膜的絮凝效果，可以有效地拦截污水中的悬浮物，从而确保被分离的生物膜不会被排放到外部环境；除了填料和生物膜，这种材料还能够有效地吸附溶解的有机物，从而改善环境质量。

2.2工艺类型

根据水流方向的不同，BAF工艺可分为向上流和向下流两种形式。向上流BAF是指水从BAF底部由下向上流过过滤材料层，并由下向上与空气接触，代表Biostyr BAF和BioforBAF等工艺。BAF的这种运行方式具有较高的水力负荷和更均匀的空气和水的分布。同时，逆流过程在水流和气流的冲刷力作用下，自然形成滤料的粒度分布，导致逆流过程，反冲洗后，可将废水中的SS带到滤层中间，有效延长了池子的工作周期。早期的曝气滤池多采用向下流动，水由上向下流过滤料层，由下向上与空气反向接触。

2.3 工艺参数

滤池进水SS宜小于20mg/L。

滤池进出水液位差宜为1.8m～2.3m。

曝气生物滤池集生物氧化和过滤拦截功能于一体，BAF微生物膜厚度一般控制在300 ～ 400μm之间，可保证微生物膜处于良好的代谢状态。

2.4 BAF的优缺点

国内外专家学者对曝气过滤器的滤料、运行方式、运行控制、反冲洗特性等方面进行了大量的探索和研究，为曝气过滤器在废水处理中的应用提供了宝贵的经验。这为曝气过滤器的发展和推广奠定了良好的基础。此外，他们还证实了曝气过滤技术的一定优势，如投资价格低、占地面积小、工艺简单;低异味、模块化布局、微电脑自动控制等。然而，所有的处理系统都有自己的局限性，曝气过滤器也是如此。主要原因是进水SS值高，反洗耗水量大，滤芯表面容易产生气泡，生化除磷率低。

2.4 解决方案

曝气生物滤池虽然对对污水中的COD、氨氮、BOD、总氮、 悬浮物等均有较好的去除作用，但对总磷的去除一直是弱点，当A²O处理出现问题或进水超标，进入深度处理总磷依旧超标的情况下，笔者认为仅依靠生物除磷难以达到排放标准，需化学除磷和生物化学除磷的方法相结合。

3.化学除磷

3.1药剂选择

化学除磷技术主要是在废水中加入无机金属盐化合物，生成不溶性磷酸盐沉淀，然后将其从废水中排放。在此过程中，对化学除磷过程中涉及的化学品种类和用量进行了研究。常用的除磷剂主要有四种，即铝盐、铁盐、钙盐和除磷剂。

3.2 除磷小试

本试验采用烧杯实验，通过对水样和药物的充分接触混凝进行试验，首先曝气滤池中心水样200 ml 盛装在 500 ml 烧杯中，将三氯化铁（40%溶液）和聚合氯化铝铁（氧化铁含量2.78%，氧化铝含量29.47%）加入烧杯中。根据设定的系数，每组药剂五次实验，通过简易型磁力搅拌器，将药剂和水样混合均匀，调速时应注意由低速逐步调至高速，搅拌时间在15分钟左右，混合液经充分搅拌后，自然静置两小时，为防止水样带有污泥或其他杂质，影响测量的精度，需要使用 0.45um的滤膜进行过滤后，再进行TP浓度的测定。本次试验目的是研究总磷去除率和药剂投加量的比例，使用投加系数A（初始的投加量设定为50mg/L根据系数依次增加加药量），根据两种药剂的对比试验，确定药剂之间的优劣和性价比，本次试验仅涉及总磷色度和PH值。

3.3 结果分析

标准样的总磷数值为5mg/L。从实验数据中结论，FeCl3和PAC都对总磷有一定的去除作用，且对其他数值无影响，加药量的大小和总磷的去除成正比，在本次实验中，当投加系数达到3.6时，总磷的去除率达到了65.4%和76.5%是最高点。同时FeCl3当系数在2.6时，可以达到54.6%的总磷去除率。当聚合氯化铝铁在系数达到 2.6 时，可以达到68.6%的总磷去除率，其出水的总磷最大为 1.57mg/L，该投加系数性价比最高，达到去除一半去除率的目的，同时随着药剂的投加量增大、色度表无明显变化，PH在7左右。由以上数据可以看出，如要达到以上标准，200ML的水样时需投加聚合氯化铝铁的系数为2.6，浓度最低为130mg/L

4.结论

1）污水厂采用A²O工艺，和深度处理系统深化处理，出水的水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。

2）同时当单纯的生物除磷达不到目的时，可以采取生物+化学除磷同步进行，达到达标排放的目的。

3）本次对比试验，聚合氯化铝铁和三氧化铁均未对其他数值造成影响。本次模拟实验可以达到目标，且运行简单立竿见影，运行期间出水符合国家标准。

4）同时进一步的研究曝气生物滤池是有必要的，特别是对微生物对物质的代谢机理、进水的指标要求、微生物的群落结构和功能、反冲洗的频次、曝气生物滤池运行方式的创新改进及滤料的选择应用，这些都将直接影响BAF对污水的处理能力。

参考文献

[1]凌霄， 胡勇有， 马骥 （2006） 曝气生物滤池铝盐化学强化与生物协同除磷.环境科学学报， 3， 409-415

[2]赵玉晓， 李善评， 乔鹏， 张启磊 （2008） 曝气生物滤池的除磷效果及滤料生物相特征.山东大学学报， 1， 88-91

[3]邱立平， 马军 （2007） 曝气生物滤池铁盐和铝盐化学强化除磷的对比研究.现代工业， 27， 159-162

[4]刘兵伟， 王银， 李娟， 邬春学.克拉玛依石化工业园污水处理厂曝气生物滤池工艺除磷效果分析[J].水污染及处理， 2015， 3（1）： 1-6.

[5]窦娜莎， 王琳.曝气生物滤池在污水处理中的研究进展[J].环境保护前沿， 2013， 3（2）： 65-71.

[6]G.Farabegoli， A.Chiavola and E.Rolle.The biological aerated filter （BAF） as alternative treatment for domestic sewage： Optimization of plant performance.Journal of Hazardous Materials， 2009， 171（1-3）： 1126-1132.