曝氣生物濾池的研究發展動態

簡介： 本文通過對曝氣生物濾池的發展、現在工程中的幾種主流曝氣生物濾池工藝的各自特點以及在國內外的應用情況的分析，提出曝氣生物濾池工藝在中國存在的問題及應用前景。
關鍵字：曝氣生物濾池 BIOSTYR Biofor BIOSMEDI _c #P  

一、曝氣生物濾池工藝發展和特點

曝氣生物濾池(biological aerated filter)與普通活性污泥法相比，具有有機負荷高、占地面積小(是普通活性污泥法的1/3 )、投資少(節約30%)、不會產生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質好等優點，但它對進水SS要求較嚴(一般要求SS≤100 mg/L，*好SS≤60mg/L)，因此對進水需要進行預處理。同時，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。

世界上首座曝氣生物濾池于1981年在法國投產，隨后在歐洲各國得到廣泛應用。美國和加拿大等美洲國家在20世紀80年代末引進此工藝，日本、韓國和中國臺灣也先后引進了此項技術。目前世界上較大的環保公司如法國得利滿公司、德國菲力普穆勒公司、法國VEOLIA公司均把它作為拳頭產品在全世界推廣。在中國內地，曝氣生物濾池正處于推廣階段。大連市馬欄河污水處理廠是我國**個采用曝氣生物濾池工藝的城市污水處理廠（由東北市政院設計），廣東新會東郊污水處理廠采用了水解——曝氣生物濾池污水處理工藝（由中冶馬院設計）。另外，我國一部分工業廢水的處理也采用了此項技術。國內許多科研設計單位對曝氣生物濾池也進行了試驗研究。隨著曝氣生物濾池在世界范圍內不斷推廣和普及，很多學者在其結構形式、功能、啟動和濾料等方面進行了詳細的研究，取得了很多成果。

二、國內外發展情況

1. BIOSTYR^?工藝

BIOSTYR^?是法國OTV公司的注冊水處理工藝技術，由于采用了新型輕質懸浮填料- BIOSTYRENE(主要成分是聚苯乙烯，且比重小于1g/cm³)而得名。下面以去除BOD、SS并具有硝化脫氮功能的反應器為例說明其工藝結構與基本原理。

BIOSTYR^?工藝是一種上向流生物濾池，是一種運行可靠、自動化程度高、出水水質好、抗沖擊能力強和節約能耗的新一代污水處理革新工藝。BIOSTYR^? 工藝是成熟/高效的一種污水生物處理工藝，其參與生物處理的生物附著在顆粒狀濾料上。污水通過濾料，其中含有的污染物被濾料表層上的生物膜降解轉化，同時，溶解狀態的有機物和特定物質也被去除，所產生的污泥保留在過濾層中，而只讓凈化的水通過，這樣可在一個密閉反應器中達到完全的生物處理而不需在下游設置二沉池進行固液分離。

法國威立雅水務系統(前身為OTV)在淹沒式生物濾池領域擁有十幾年的工程設計、建設和運行經驗，并且在世界各地建設了100多座類似工藝的污水處理廠，該工藝*先開發時是用于二級和三級處理，而目前該工藝已經可以和多種預處理工藝配合直接進行生化處理，并且能夠達到很好的排放水質標準。

濾池底部設有進水和排泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3.5m，為防止濾料流失，濾床上方設置裝有濾頭的混凝土擋板，濾頭可從板面拆下，不用排空濾床，方便維修。擋板上部空間用作反沖洗水的儲水區，其高度根據反沖洗水頭而定，該區內設有回流泵用以將濾池出水泵至配水廊道，繼而回流到濾池底部實現反硝化,在不需要反硝化的工藝中則沒有該回流系統。填料層底部與濾池底部的空間留作反沖洗再生時填料膨脹之用。

濾池供氣系統分兩套管路，置于填料層內的工藝空氣管用于工藝曝氣，并將填料層分為上下兩個區：上部為好氧區，下部為缺氧區。根據不同的原水水質、處理目的和要求，填料層的高度可以變化，好氧區、厭氧區所占比例也可有所不同。濾池底部的空氣管路是反沖洗空氣管。

該工藝具有如下優點：

?上向流濾池，底部渠道進配水，頂部出水

?濾料比重小于1

?穿孔管曝氣，節省設備投資和維護費

?濾頭在濾池的頂部，與處理后水接觸，易于維護

?重力反沖洗，無須反沖洗水泵

?工藝空氣和反沖洗用氣共用鼓風機

?曝氣管可布置在濾層中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能

2. Biofor^?工藝

Biofor^?（生物過濾氧化反應池）是得利滿水務繼滴濾池、Biodrof^?干式過濾系統之后的專為污水處理廠設計的第三代生物膜反應池。

與其它類型的生物過濾工藝相比， Biofor^? 主要具有下列特性：

①向上流生物過濾

待處理的水自濾池底部流至頂部，這個上流過濾在濾池的整個高度上持續提供正壓條件，與下向流過濾相比，這為向上流過濾提供了許多優勢。

②使用特制的過濾及生物膜支持煤介：Biolite生物濾料

生物濾料將孔隙率、密度、硬度和耐磨損度等**的結合，以確保獲得很高的生物膜濃度和較大的截留能力，并加長了運行周期。

③高性能曝氣

Biofor^?采用了特制的曝氣頭：它不僅能高效的供氧，而且節約能源、使用**、易于操作和維護。

④流體完全均勻的分布

空氣和水流為同向流。Biofor^?生物濾池的濾板配有特殊的25UB33e濾頭，該濾頭的防阻塞設計通過均勻的配水使過濾效果更加優化。

⑤有效的沖洗

沖洗操作為全自動、可編程

3．BIOSMEDI工藝

上海市政院鄒偉國等開發了一種名為BIOSMEDI的曝氣生物濾池，它采用了脈沖反沖洗、氣水同向流的形式，可用于微污染源水預處理或污水深度處理。

BIOSMEDI生物濾池是上海市政工程設計研究院針對微污染原水開發的一種新型生物濾池，該濾池以輕質顆粒濾料為過濾介質，濾料比重較小，一般約在0.1左右，粒徑的大小為4～5mm左右，比重及粒徑的大小可根據實際需要選擇確定，這種濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價格便宜（300～500元/米³）、化學穩定性好等一系列優點。

BIOSMEDI生物濾池原理如圖1：

濾池上部采用鋼筋混凝土板（板上采用倒濾頭出氣和水）抵制濾料的浮力及運行的阻力。在濾層下部，用混凝土板或鋼板分隔在濾層下部形成氣囊，在反沖洗時下部形成空氣室。

原水從進水閥進入氣室，通過中空管進入濾層，在濾料阻力的作用下使濾池進水均勻，空氣布氣管安裝在濾層下部，空氣通過穿孔布氣管進行布氣，經過濾層去除水中的有機物、氨氮后，出水經倒濾頭進入上部清水區域排出。

濾池反沖洗采用脈沖沖洗的方法，首先關閉進水閥及曝氣管，打開濾池下部的反沖洗氣管，在濾層下部形成一段氣墊層，當氣墊層達到一定高度后，此時瞬時把氣墊層中的空氣通過閥門或虹吸的方法迅速排空，此時濾層中從上到下沖洗的水流量瞬時突然加大，導致濾料層突然向下膨脹，脈沖幾次后，可以把附著在濾料上的懸浮物質脫落，再打開排泥閥，利用生物濾池的出水進行水漂洗，可有效地達到清潔濾料的目的。

具有以下優點：

①、 較小的濾層阻力；采用氣水同向流，避免了氣水逆向流時水流速度和氣流速度的相對抵消而造成能量的浪費，另外，濾料粒徑較均勻，大大增加濾層的孔隙率，減少濾池運行時的水頭損失。

②、 價格低、性能優的濾料；濾料具有來源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長、價格便宜（一般價格低于500元/m3）、化學穩定性好；濾料比表面積大，有利于氧氣的傳質，大大提高了充氧效率，布氣可采用穿孔管布氣即可，節省工程投資。

③、 獨特的脈沖反沖洗形式；傳統的水反沖、氣水反沖均難以奏效，該濾池采用獨特的脈沖反沖洗方式，不需要專門的反沖洗水泵及鼓風機，是一種高效、低能耗的反沖洗形式。

三、應用范圍

曝氣生物濾池的應用范圍較為廣泛，其在水深度處理、微污染源水處理、難降解有機物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理中都有很好的、甚至不可替代的功能。

在低溫污水中，西寧**污水處理廠由于冬季*低水溫約6℃，為了解決硝化問題，在可行性研究報告報告中就推薦了曝氣生物濾池+A²/O處理工藝。

在廣東新會4萬立方米/噸污水處理廠（BOT特許權項目）項目中，**應用于國內生活污水處理工程中并獲得成功，其工藝為水解+二級曝氣生物濾池（設CN池與N池二級），該項目已經投產運行。

在難降解有機物處理中，青島啤酒（徐州金波）有限公司廢水處理工程中，再用了水解酸化+曝氣生物濾池處理工藝，從運行上看，選用的工藝是滿足要求的。

在中水回用中，大連馬欄河污水處理廠工程，采用的是法國得利滿A3D+BIOFOR工藝技術, 出水水質達到三級標準，日處理污水12萬噸，其中4萬噸出水可回用于城市綠化，建筑施工，工業等。

山西臨汾中水回用工程中，二級處理的出水作為水源，為了解決其氨氮這一指標，該工程采用曝氣生物濾池作為預處理單元。

在國內，豬場糞便污水處理工程，印染廢水處理工程，腸衣加工廢水處理工程，淀粉廢水處理工程等中都有應用。

四、問題與前景

作為一種嶄新的水處理工藝——曝氣生物濾池正處在推廣之中。根據目前的研究和應用情況，今后仍有好多問題有待研究：生物膜的特點及其快速啟動的方式；生物氧化功能和過濾功能之間的相互關系；反沖洗過程中生物膜的脫落規律；進一步拓寬曝氣生物濾池的應用范圍，研究其在水深度處理、微污染源水處理、難降解有機物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理問題中如何與其他工藝相結合。

曝氣生物濾池中核心介質――濾料的研究也會促進該工藝在中國的應用的范圍，BIOSTYR^?、Biofor^?兩種工藝功能比較強大，但在中國大范圍的應用仍存在問題，如**問題，再有它們從投資上都比較大，這也阻礙了這兩種工藝在中國的大范圍的應用。

所以特種濾料的的研究與生產的國產化將是曝氣生物濾池在國內大范圍的應用的關鍵。

參考文獻：

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[2]鄭俊，吳浩汀，程寒飛編著《曝氣生物濾池污水處理新技術及工程實例》化學工業出版社。

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[4] 張杰，曹相生，孟雪征，曝氣生物濾池的研究進展，中國給水排水

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