淺析曝氣生物濾池在污水處理中的應(yīng)用

王順基+褚建益

（杭州朗境環(huán)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(zhì)高、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、管理簡(jiǎn)單方便的污水處理技術(shù)，已經(jīng)為越來越多的污水處理廠所采用。合適的生物膜培養(yǎng)方法能夠大幅度節(jié)約曝氣生物濾池的前期準(zhǔn)備時(shí)間，并且對(duì)污水處理質(zhì)量有著重要影響。本文擬對(duì)曝氣生物濾池工藝進(jìn)行研究，并提出適用于農(nóng)村污水處理的曝氣生物濾池工藝方案。

關(guān)鍵詞： 農(nóng)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(jù)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(jié)構(gòu)類似于普通快濾池，經(jīng)預(yù)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(nèi)部存在厭氧/兼氧環(huán)境，在硝化的同時(shí)能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)，一部分留作反沖洗之用。如果有脫氮要求，出水需進(jìn)入下一級(jí)后置反硝化，同時(shí)需外加碳源。

BIOSTYR工藝是法國(guó)OTV公司對(duì)其原有BIOCARBONE的一個(gè)改進(jìn)。其濾料為相對(duì)密度小于水的密度的球形有機(jī)顆粒，漂浮在水中。經(jīng)預(yù)處理的污水與經(jīng)硝化的濾池出水按一定回流比混合后進(jìn)入濾池底部。根據(jù)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(qū)，一方面反硝化菌利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源，將濾池中的NO3-N轉(zhuǎn)化為N2，實(shí)現(xiàn)反硝化。另一方面，填料上的微生物利用進(jìn)水中的溶解氧和反硝化產(chǎn)生的氧降解BOD，同時(shí)，一部分SS被截留在濾床內(nèi)，這樣便減輕了好氧段的固體負(fù)荷。經(jīng)過缺氧段處理的污水然后進(jìn)入好氧段，在好氧段微生物利用氣泡中轉(zhuǎn)移到水中的溶解氧進(jìn)一步降解BOD，硝化菌將NH3-N氧化為NO3-N，濾床繼續(xù)截留在缺氧段沒有被去除的SS。相比而言BIOSTYR工藝有如下優(yōu)點(diǎn)：重力流反沖洗無需反沖泵，節(jié)省了動(dòng)力；濾頭布置在濾池頂部，預(yù)處理水接觸不易堵塞，便于更換；硝化/反硝化可在同一池內(nèi)完成。

BIOPUR工藝是瑞士VATA TECH WABAG WINTERTHUR（原蘇爾壽環(huán)境技術(shù)部：）于20世紀(jì)80年代初期研究開發(fā)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(jù)污水類型和進(jìn)、出水指標(biāo)結(jié)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(guó)DEGREMONT公司幵發(fā)的第三代生物膜反應(yīng)池。BIOFOR曝氣生物濾池，底部為氣水混和室，之上依次為長(zhǎng)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(yùn)行時(shí)采用上向流，經(jīng)過預(yù)處理的污水從底部進(jìn)入氣水混和室，經(jīng)長(zhǎng)柄濾頭配水后通過墊層進(jìn)入濾料，在此進(jìn)行BOD、COD、SS等的凈化。反沖洗時(shí)，氣、水同時(shí)進(jìn)入氣水混和室，經(jīng)長(zhǎng)柄濾頭配水、配氣后，進(jìn)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(yōu)點(diǎn)為：第一，同向流可促使布?xì)?、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(chǔ)上，加以改進(jìn)。最明顯的改進(jìn)體現(xiàn)在對(duì)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(jī)會(huì)。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，曝氣生物濾池發(fā)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(jīng)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(qū)，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(shí)，微生物利用其新陳代謝作用對(duì)吸附的、能夠?yàn)槠渥陨硭玫奈镔|(zhì)進(jìn)行氧化分解，達(dá)到降解污水中污染物的目的。在這個(gè)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(fā)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(duì)于絕大多數(shù)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(shí)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(nóng)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(shè)計(jì)：濾池的第一格為下向流進(jìn)水；第二格為上向流進(jìn)水，它的進(jìn)水即為第一格濾池的出水。為了有效解決單個(gè)無動(dòng)力生物濾池運(yùn)行時(shí)面臨的易堵塞和由于濾池內(nèi)溶解氧不足所造成的對(duì)氨氮處理不理想的問題，在生物濾池前增加了預(yù)處理構(gòu)筑物厭氧池和多級(jí)跌水充氧裝置。經(jīng)過厭氧池處理后的污水，通過多級(jí)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(jìn)一步降低有機(jī)物含量，起到硝化脫氮作用，而且能夠?yàn)槌准?xì)菌的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造有力環(huán)境。經(jīng)跌水充氧后的污水，進(jìn)入進(jìn)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(jìn)水中含有充足的溶解氧，所以能夠?yàn)橄趸饔玫陌l(fā)生提供良好的條件；隨著污水不斷地往下流動(dòng)，濾池內(nèi)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(huán)境，有利于反硝化脫氮作用的發(fā)生；水流沿著第二格濾池上向流，在濾池上表層因大氣復(fù)氧，又能夠在一定程度上形成好氧條件，為進(jìn)一步硝化脫氮提供可能。

四、曝氣生物濾池工藝工藝特點(diǎn)

（1）該工藝將厭氧池+多級(jí)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(zhì)對(duì)單個(gè)生物濾池的堵塞；而且利用的多級(jí)跌水充氧正好可以彌補(bǔ)后期的生物濾池缺氧問題。所以該工藝可用于對(duì)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(dòng)力、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適合處理農(nóng)村污水。

（2）厭氧池作為曝氣生物濾池預(yù)處理構(gòu)筑物，起調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的變化作用。不僅能夠?qū)㈦y生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可生物降解的有機(jī)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(duì)后續(xù)生物濾池的堵塞。

（3）多級(jí)跌水充氧作為曝氣生物濾池供氧裝置，不僅能夠?yàn)橄孪蛄魃餅V池提供硝化脫氮反應(yīng)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(jìn)一步降低有機(jī)物含量，而且能夠?yàn)槌准?xì)菌的生長(zhǎng)繁殖創(chuàng)造有力環(huán)境。

（4）曝氣生物濾池分下向流+上向流兩個(gè)串聯(lián)設(shè)計(jì)，不僅可以充分利用本文前期小試試驗(yàn)研究有關(guān)兩種不同進(jìn)水方式各具特點(diǎn)的結(jié)果；而且更為重要的是這種設(shè)計(jì)能夠在整個(gè)生物濾池內(nèi)部形成好氧/缺氧/厭氧交替的有利的脫氮除磷環(huán)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(zhǎng)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(jìn)一步去除污水中氮和磷。

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