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曝气生物滤池

曝气生物滤池是一种膜法生物处理工艺，微生物附着在载体表面，污水在流经载体表面时，通过有机营养物质的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及生物膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物质进行氧化分解，使污水得以净化。　　

生物膜的吸附作用主要是由于在生物陶粒的表面附着一层薄薄的水层，水中的有机物被生物膜所氧化（其浓度要比滤池进水中有机物的浓度低很多），当废水在滤料表面流动时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水中去，被生物膜所吸附。空气中的氧通过水层而进入生物膜。生物膜上的微生物在氧的参与作用下对有机物进行分解和机体的新陈代谢，产生了包括二氧化碳等无机物，它们又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层排到流动着的废水及空气中去。生物滤池中废水的净化过程是很复杂的，它包括废水中复杂的传质过程。生物膜是由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统，细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中，并且附着在固体表面。生物膜发育形成而条件和时间序列大致为：

（1）存在着可用于聚居的固体表面；

（2）一种有机分子膜快速形成；

（3）聚结的细胞松散的附着；

（4）聚居的细菌牢固的附着；

（5）微生物群落形成，产生胞外聚合物；

（6）群落向上和向外扩展，形成规则和不规则结构；

（7）生物膜成熟，新的菌种进入生物膜并生长，有机和无机碎片被结合，并且溶液度形成，导致了生物膜空间的异相结构；

（8）生物膜可能被吞噬细菌的原生动物捕食；

（9）成熟的生物膜可以脱落，使这种循环交替的重复进行；

（10）形成一种顶级群落。

生物膜形成的关键是在其载体表面的固定。影响微生物在载体，表面附着、生长的因素很多，归纳为三类，即微生物的自身性质（种类、培养条件、浓度、活性等）、载体表面性质（表面亲水性、表面负荷、表面化学组成、表面粗糙度等）以及环境条件（pH、离子强度、水流剪切力、温度等）。对于曝气生物滤池工艺而言，载体即滤料是工艺的核心，对滤料的选择和采用有着非常严格的要求，如机械强度、物理形态、稳定性、比重、亲水性、表面电性、孔隙度、表面粗糙度、价格等。当载体已经通过优化确定后，在微生物调试过程中，主要是为微生物在载体表面的附着、生长、繁殖，提供良好的环境条件。

生物挂膜陶料性能参数

承托层采用稀土瓷球从上至下分别是：2-4mm、4-8 mm、8-12 mm各100mm厚。

曝气生物反应过滤器净化有机污染物的过程是由附着生长在载体表面的微生物来完成的，而这些微生物又都生活在各自形成的特定环境中，与环境条件关系极为密切，反应器能否高效运行，取决于影响反应器运行的主要因素，在工程中就是设法为微生物创造适宜的生活环境。影响反应器运行最主要因素包括：进水底物浓度、营养物质、溶解氧、酸碱度、温度、毒性抑制、水力停留时间与负荷率等。

我公司近年来对该技术进行了消化吸收，并结合我国的实际情况进行了改进和开发，在国内率先应用于生活污水和工业废水处理工程，已完成了多个示范工程。我们自行研制和开发的上向流曝气生物滤池（简称UBAF）技术是在充分吸取国外曝气生物滤池（BAF）优点的基础上而发展起来的，它的最大特点是使用一种新型的类球形生物挂膜陶料，在其表面及内腔空间生长有微生物膜，污水由下向上流经滤料层时，微生物膜吸收污水中的有机物作为其自身新陈代谢的营养物质，并在滤料层下部实行强制曝气供氧的条件下（气与水为同向、上向流），使废水中的有机物得到好氧降解，并进行硝化作用。曝气生物滤池定期利用处理后的出水对其进行反冲洗，以排除滤料表面增殖的老化微生物膜，保证微生物的活性。

工艺技术特点

（1）较小的池容和占地面积。

曝气生物滤池的BOD5容积负荷大，一般可达到5～6kgBOD5/（m3•d），是常规二级生物处理的6～12倍，所以它的池容和占地面积较常规二级生物处理工艺要小，同时在滤池后不需设二沉池，节省了占地面积和土建费用。采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂工艺构筑物占地面积只有氧化沟工艺的1/5左右；曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投资。此外，由于采用的滤料粒径较小，比表面积大，生物量高，反冲洗可有效更新生物膜，保持生物膜的高活性，这样就可在短的时间内对污水进行快速净化。曝气生物滤池水力负荷、容积负荷大大高于传统污水处理工艺，停留时间短（每级0.5~1.0h），因此所需生物处理单元的面积和体积都很小，节约了占地和投资。

（2）抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，处理出水水质好。

由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物，反应速率高，而高浓度的微生物以膜状存在于滤池的陶粒表面，其本身就耐水量的冲击，即使滤速增大较多也不会使微生物流失；由于填料兼具滤层截留作用及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很低，一般不超过10mg/L；周期性的反冲洗，使生物膜得以有效更新，生物膜薄，活性高，可有效去除CODCr、BOD5、NH3-N等，并能吸附截留一些难降解的物质。出水优于国家一级排放标准，水质清澈感官良好，适于回用。

（3）对低浓度污水适应性强，不会产生由于营养物过低导致微生物无法培养的情况，且该工艺启动时间相对较短；抗冲击负荷能力强，耐低温。运行经验表明，BAF滤池可在正常负荷2~3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这主要依赖于滤料的高比表面积，当外加有机负荷增加时，滤料表面的生物量可以快速增值；另一方面依赖于整体曝气生物滤池的缓冲能力，。另据国外报道，BAF滤池一旦挂膜成功，可在6~10℃的水温下运行，并具有良好的运行效果。

（4）氧的利用率高；曝气量节省，供氧动力消耗低。BAF工艺中氧的利用效率可达20%~30%，曝气量明显低于一般生物处理法。其主要机理是：① 因填料粒径较小，气泡在上升过程中，不断被切割成小气泡，加大了气液接触面积，提高了氧气的利用率；② 气泡在上升过程中，受到填料的阻挡而曲折运动，延长了气液、气固接触时间，同样有利于氧气的传质转移。

（5）硝化速率高，效果好，若增加回流等设施，可以实现非常好的脱氮效果；

（6）受气候影响相对较小；易挂膜，启动快。BAF滤池在水温10~15℃时，2-3周即可完成挂膜过程。滤池在暂时不使用的情况下可关闭运行，此时滤料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝气，可在很短的时间内恢复正常。

（7）构筑物模块化，有利于今后的扩建；全自动化控制、管理方便。

（8）主要设备和材料均可国内配套生产，不需进口，节省投资。