曝氣生物濾池技術在污水資源化利用中的應用

摘 要：目前，水污染、水生態(tài)環(huán)境破壞及水資源短缺是我國水資源可持續(xù)發(fā)展的主要難題。污水資源化又稱污水再生回用，是將生活污水、工業(yè)廢水等經過物理、化學或生物等方法進行集中處理，使其達到再生利用標準的過程，這是提高水資源利用率、解決上述難題的一項重要措施，是我國水資源高質量發(fā)展的根本途徑。曝氣生物濾池作為一種新型的生物膜處理工藝，其反應器內同時存在氣、固、液三相，可同時完成生物氧化和固液分離，是接觸氧化和過濾相結合的新一代污水處理工藝。該工藝主要由濾料層、布氣系統(tǒng)、布水裝置及反洗裝置等部分組成。濾料采用粒徑小、比表面價大的顆粒狀濾料，提高了生物濃度；同時，濾料可以截留水中懸浮物及脫落的生物膜，無需進行二次沉淀；反洗裝置則增加了濾池的使用壽命，提升了生物膜活性。整個反應器同時發(fā)揮了生物膜法與活性污泥法的特點。在實際應用中，曝氣生物濾池已被廣泛用于各種污水處理工程，具有廣闊的應用前景和發(fā)展空間。

關鍵詞：曝氣生物濾池；污水資源化；應用現狀文章編號：2095-4085（2024）06-0034-03

0 引言

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，我國水資源緊缺局面愈發(fā)緊張，同時由于許多工業(yè)廢水未能得到科學有效的處理，給生態(tài)環(huán)境帶來了極大的破壞，使得水污染一度成為影響我國可持續(xù)發(fā)展的重要因素。面對這種局面，近幾年，國家出臺了一系列相關政策，將污水資源化利用作為水資源可持續(xù)發(fā)展的必然要求。曝氣生物濾池技術則憑借其成本低、體積小、操作簡單、效果顯著等特點在污水資源化利用處理中得以廣泛應用。

1 曝氣生物濾池簡介

BAF是一種革命性的污水凈化技術，它不僅具備生物化學反應的特性，還具備過濾的效果，從而有效降解污染物，達到凈化污水的目的。該工藝通過在濾池中填充特定粒徑的濾料，可以在濾料表面形成一層厚厚的生物膜，生物膜中寄生有大量不同的微生物。經過濾料表層的生物膜，污水中的污染物，如溶解性有機物和氨氮，都能夠得到微生物的降解，而無法分解的懸浮顆粒則通過其配水方式與濾料壓密方向的不同得到有效分離。運行過程中，為提供微生物降解所必須的溶解氧，通常會在濾池的底部導入空氣。隨著曝氣生物濾池的持續(xù)運行，微生物的數量不斷上升，濾料層中的懸浮物也隨之增多，導致生物膜的厚度不斷增加，濾料間孔隙受到阻礙，從而致使水頭顯著增加。采用氣水聯合反沖洗技術，可以將懸浮物和脫落的生物膜釋放，從而使濾池恢復正常運行，達到良好的凈化效果。通常將部分濾池出水回收至處理系統(tǒng)，用于反沖洗用水，以節(jié)約水資源。同時為了避免濾池堵塞，延長濾池使用壽命，減少污水中的懸浮物含量，在污水進入曝氣生物濾池之前，應進行充分的預處理，以確保污水水質，減輕濾池負荷，提高出水水質。

2 曝氣生物濾池運行原理

曝氣生物濾池是一種應用廣泛的凈水技術，通過采用曝氣技術和生物降解技術，可以有效地降解污水中的污染物，如有機物、氨氮等，以達到提高出水水質的目的。

曝氣生物濾池的正常運行主要依靠曝氣及生物氧化降解作用。首先，濾池底部的曝氣裝置向濾料層進行曝氣，空氣通過濾料間的縫隙上升，將空氣中的氧轉移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧，提高了微生物活性。其次，生物膜具有獨特的表面結構，由多種微生物組成，可以有效地捕獲水體中的污染物質，如有機物、氨氮等，并將其降解為無機物、水、二氧化碳和氮氣，以此來改善水體環(huán)境。通過微生物的新陳代謝作用，有機污染物得到降解。除此之外，原污水中的懸浮物及生物膜脫落形成的生物污泥，能夠被填料所截留，降低了污水懸浮物濃度，提升了出水水質。曝氣生物濾池運行原理簡單明了，卻有非常顯著的運行效果。

3 曝氣生物濾池技術的特征

曝氣生物濾池技術是一種新型的污水處理方法，它擁有多種優(yōu)勢。首先，處理能力強，容積負荷高。曝氣生物濾池采用小顆粒作為填料，這些物質比表面積大，不僅可以為微生物的生長提供附著場所，保證濾池的正常工作，而且可以在較短的水里停留時間內達到較高的去除率。曝氣生物濾池在正常情況下，由于填充料表面的生物量較低，污水和污泥中的微生物量也相對較少，但受其他因素的影響時，污水和污泥中的微生物數量顯著增加，極大地提升了生物濾池的容積負荷。其次，該工藝的成本非常低，而且操作過程也很簡單。采用曝氣生物濾池技術可以有效地避免二次沉降，從而大幅度降低基礎設施的投資成本。再次，出水水質高，抗沖擊負荷能力相當強。經過深入研究，我們發(fā)現，盡管表面積較小的濾料生物能量相對較低，但是，在遭遇極端外力沖擊時，它仍然能夠快速提升其表面的生物能量。因此，曝氣生物濾池的抗沖擊負荷能力十分強大，它的承載能力也可以超越正常的負荷，即使在極端的環(huán)境條件也可以確保出水水質不受影響。

4 曝氣生物濾池技術分析

4.1 BlOCARBONE技術

BIOCARBON技術［1］被認為是一種先進的污水處理工藝，它采用密度大于水的膨脹板巖或球形陶粒來實現從上到下的過濾，同時設有曝氣管道，以提供微生物所需的溶解氧。氣水反沖系統(tǒng)位于曝氣過濾池的底部，通過反沖洗過程中濾層的膨脹及濾料間的的摩擦實現SS及脫落生物膜的分離。BIOCARBONE技術將生物膜融入到濾池中，可以實現與生物過濾技術的完美結合，并有效地處理工業(yè)污水、城市污水等。

4.2 BlOSTYR技術

BIOSTYR技術是一種采用聚苯乙烯材料制作的過濾器，可以有效地將污水與空氣隔絕，而且可以通過安裝濾頭和濾板來減少過濾器的磨損，從而更加可靠地進行后期的維護與保養(yǎng)。與其他反應器不同，該工藝曝氣系統(tǒng)位于濾池中間，可根據反硝化程度的不同對濾池體積進行靈活調節(jié)。BIOSTYR技術采用水力流進行反沖洗，無需設反沖洗泵，不僅可以有效地實現硝化和反硝化，而且還可以節(jié)省動力，極大地提高經濟效益。

4.3 BlOFOR技術

BIOFOR技術采用了沉浮式輕質陶粒作為過濾材料，將污水從設備的底部引流至頂部，不需要安裝濾板，曝氣管也被安放在濾層的下面，從而有效地防止了曝氣孔的堵塞。此外，當進行反沖洗時，空氣和水都能夠被有效地過濾，這使得操作更加簡單，而且適用于更廣泛的領域。例如某污水處理廠主體工藝采用卡魯塞爾氧化溝工藝，先后共進行了兩次提標改造。二期工程增加二級處理，主要采用水解酸化+AAC卡魯塞爾氧化溝工藝。三期工程采用斜管沉淀池+反硝化生物濾池+砂濾池對二級出水進行深度處理，其中反硝化生物濾池通過反硝化菌將污水中的硝態(tài)氮降解為氮氣，從而提升出水水質，滿足出水水質指標［2］。

5 資源化處理優(yōu)勢

污水資源化處理是將廢水中的有機物、氮、磷等污染物轉化為可再利用的能源和肥料的技術，其具有以下優(yōu)勢。

節(jié)約水資源：污水資源化處理可以將廢水中的水分回收利用。經過處理后的水可以用于農田灌溉、工業(yè)用水或景觀水體的補充。這樣可以減少對淡水資源的需求，提高水資源利用效率。

減少污染排放：污水資源化處理能夠有效去除廢水中的有機物、氮、磷等污染物，減少對自然水體的污染。處理后的廢水達到排放標準，可以安全地排入自然水體或用于循環(huán)利用，從而保護水資源，維護生態(tài)平衡。

循環(huán)經濟發(fā)展：污水資源化處理符合循環(huán)經濟的理念，實現廢物減量化和資源回收利用。通過將廢水中的有機物、營養(yǎng)物轉化為能源和肥料，可以將廢水轉變?yōu)榭稍偕馁Y源，形成良性循環(huán)，降低資源消耗，促進可持續(xù)發(fā)展。

經濟效益：污水資源化處理不僅具有環(huán)境效益，還具有經濟效益。通過回收利用廢水中的能源和肥料，可以降低能源和農業(yè)生產成本，提高資源利用效率，為企業(yè)節(jié)約成本，增加收入。

社會效益：污水資源化處理可以改善環(huán)境質量，提高人們的生活品質。處理后的廢水可安全應用于農田灌溉，促進農業(yè)生產；可用于城市綠化、景觀水體的補充，提升城市環(huán)境質量。這些都將為社會帶來積極的影響，改善人們的生活環(huán)境。

綜上所述，污水資源化處理具有節(jié)約水資源、減少污染排放、循環(huán)經濟發(fā)展、經濟效益和社會效益等多重優(yōu)勢。推廣應用這種技術將有助于實現可持續(xù)發(fā)展目標，實現水資源的合理利用、環(huán)境保護和經濟效益的統(tǒng)一。

6 曝氣生物濾池在污水資源化中的應用

曝氣生物濾池是一種常用于污水資源化處理的生物處理工藝。該工藝利用微生物附著在濾料上進行有機物的降解和氮、磷的去除，達到凈化水質的目的。目前，曝氣生物濾池在我國污水資源化處理中應用頗廣。

城市污水處理：在城市污水處理廠中，曝氣生物濾池通常作為二級處理工藝的重要組成部分。它能有效去除有機物、氮和磷，提高廢水的水質，保護環(huán)境。

工業(yè)廢水處理：工業(yè)廢水中含有大量的有機物和重金屬等污染物。曝氣生物濾池通過微生物的降解作用，能夠有效地降解有機物，并通過吸附和沉淀的方式去除重金屬離子，達到處理工業(yè)廢水的目的。

農村污水處理：農村地區(qū)由于規(guī)模較小，一般采用小型曝氣生物濾池進行污水處理。它能夠將農村生活污水中的有機物、氮和磷去除，凈化水質，以保護農田和水源的安全。

循環(huán)水處理：曝氣生物濾池也可用于循環(huán)水的處理，例如飲用水廠或工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)。通過將循環(huán)水引入濾池，經過生物膜的降解和氧化作用，去除其中的有機污染物和其他不必要的成分，提高水質。

曝氣生物濾池技術在污水資源化利用方面更具體的應用：

農田灌溉：經過曝氣生物濾池處理的廢水可用于農田灌溉。在濾池中去除了有機物和營養(yǎng)物后，廢水中的水質得到顯著改善，可以安全用于農作物的生長和灌溉需求。

工業(yè)用水：經過曝氣生物濾池處理的廢水可以進一步用于工業(yè)生產過程中的冷卻水或再生水。通過進一步的處理過程，廢水可以滿足特定的工業(yè)用水標準，并實現節(jié)約水資源。

市政綠化：曝氣生物濾池處理后的廢水可用于市區(qū)的綠化和景觀水體的維護。經過濾池處理的水質適合用于花壇、公園、草坪等綠化場所的灌溉和供水需求。

綜上所述，曝氣生物濾池技術在污水資源化利用方面具有重要的應用價值。通過該技術，廢水中的有機物、氮和磷可以被高效地去除和利用，實現水資源的再利用和能源回收，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。此外，該技術還能凈化水質，適應多種用途，包括景觀水體、農田灌溉和市政綠化等領域。推廣應用曝氣生物濾池技術將有助于實現環(huán)境保護、資源回收和可持續(xù)發(fā)展的目標。

7 曝氣生物濾池運行注意事項

7.1 科學選擇濾料

濾料被視為曝氣生物濾池的關鍵組件，它不僅可以承擔生物膜的功能，還可以攔截懸浮物，從而顯著提升曝氣生物濾池的效率和性能。濾料是微生物生長和附著的理想環(huán)境，它能夠有效地促進污水處理過程中微生物的繁殖和更新。此外，污水可以通過濾料進行凈化，以提升水質。目前，濾料的種類非常豐富，從細小的顆粒、復雜的孔隙結構，到最先進的蜂窩或波紋板，這些都是由優(yōu)質的玻璃鋼或塑料材質制成的，具備出色的耐久性、穩(wěn)定性以及可靠性。但是由于濾料的特殊性，我們需要根據進水的水質和污水處理廠的實際情況來選擇最優(yōu)的濾料，以便獲得最佳的凈化效果。

7.2 合理設置氣水比

曝氣生物濾池的運行效果取決于氣水比數據的精確設置，這一點不容忽視。通過曝氣，可以大幅提升溶解氧的含量，加強有機物與微生物之間的互動，降低濾料的沉淀，并且促進生物膜的形成與脫落。最近的研究發(fā)現，當氣水比值過低時會嚴重損害有機物的溶解性能，從而導致其不可逆轉的損失；如果水位超出了正常的范圍，就會產生巨大的沖刷力，這會妨礙有機物的分解，從而導致能源的浪費。經過多次試驗，我們發(fā)現曝氣生物濾池的氣水比應該是3∶1，而且水溫應該保持在15℃。一旦確定了氣水比，我們就應該檢查水路和氣路的暢通情況，然后才能安裝填料和掛膜。夏季是最佳的選擇，因為這時候的水體中的有機物和無機物的比例會大大增加。而夏季為了減少水體中可降解微生物的數量，采用懸浮劑作為治療方案是最佳選擇。為了確保懸浮劑的最佳性能，我們必須密切關注有機物的濃度變化，并采取適當的措施進行監(jiān)測。一般來說，懸浮劑的作用會持續(xù)數月，直到有機物的降解率達到20%～30%才算是最終的目標。

7.3 加強運行維護

曝氣生物濾池的運行需要特別注意，因為它們容易受到微生物的侵害。為了保證濾池的正常工作，我們需要加強對它們的管理和維護。首先，我們必須確保濾池的水質良好，以避免由于負載的劇烈波動而使濾池的運行失去平衡。為了確保供氣的穩(wěn)定性和充足性，我們需要注意溶解氧的攝入。這是細菌生長的關鍵，只有充足的曝氣才能促進它們的生長。為了確保曝氣生物濾池的運行質量，必須嚴格遵守相關的標準。

8 結語

通過以上的分析可以得出，污水資源化利用是解決城市污水問題的關鍵之一。隨著城市污水處理技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，污水資源化利用技術將逐漸成為城市環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的主要推動力，為城市經濟建設和生態(tài)安全提供保障。當前，我們應認真對待污水資源化利用的實際問題，加強政策、技術、資金等方面的支持，加強科研和創(chuàng)新能力，以實現污水資源化利用的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

［1］李小軍.曝氣生物濾池技術在污水及中水處理中的應用［J］.中國高新技術企業(yè)，2015（18）：97-98.

［2］郎燕超，張建鋒.淺析曝氣生物濾池技術在污水廠中水處理中的應用［J］.企業(yè)導報，2011（21）：277-278，160.