1、曝氣生物濾池曝氣生物濾池第一節第一節 曝氣生物濾池的特點及結構曝氣生物濾池的特點及結構一概述一概述 曝氣生物濾池曝氣生物濾池(biological aerated filter)(biological aerated filter)簡稱簡稱BAFBAF,是八十年代末九十年代初在普通生物濾池的基礎上，并借鑒給水濾池工藝而開發的污水處理新工藝，最初用于污水的三級處理，后發展成直接用于二級處理。自八十年代在歐洲建成第一座曝氣生物濾池污水處理廠后，目前世界上已有數千座該工藝的污水處理廠。 該技術的應用范圍該技術的應用范圍：水體富營養化、城市污水、小區生活污水、生活雜排水和食品加工廢水、釀造和造紙等高濃

2、度廢水處理，同時也可進行中水處理。 該技術的基本特點：該技術的基本特點：具有去除SS、COD、BOD5、硝化、脫氮的作用，其最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節省了后續二次沉淀池，在保證處理效果的前提使處理工藝簡化。此外，曝氣生物濾池工藝有機物容積負荷高、水力負荷大、水力停留時間短、所需基建投資少、能耗及運行成本低，同時該工藝出水水質高。 結構概述：結構概述：曝氣生物濾池是普通生物濾池的一種變形形式，也可看成是生物接觸氧化法的一種特殊形式，即在生物反應器內裝填高比表面積的顆粒填料，以提供微生物膜生長的載體，并根據污水流向不同分為下向流或上向流，污水由上向下或由下向上流過濾料層，在濾料層

3、下部鼓風曝氣，使空氣與污水逆向或同向接觸，使污水中的有機物與填料表面生物膜通過生化反應得到降解，填料同時起到物理過濾作用。二二. . 曝氣生物濾池的構造曝氣生物濾池的構造 BAFBAF可分為上向流和下向流濾池，但除污水在濾池中的流向不同外，其池型結構基本相同。早期曝氣生物濾池大多都是下向流態，但隨著上向流態比下向流濾池的眾多優點被人們所認同，所以近年來絕大多數采用上向流曝氣生物濾池結構。 下圖即為典型的曝氣生物濾池構造圖。 從上圖可看出，曝氣生物濾池的結構形式與普通快濾池類似，其主體主體由由。 1 1濾池池體濾池池體 容納被處理水量和圍擋濾料，并承托濾料和曝氣裝置的重量。 生物濾池的形狀形狀有

4、圓形、正方形和矩形三種，結構形式結構形式有鋼制設備和鋼筋混凝土結構等。一般當處理水量較小、池體容積較小并為單座池時，采用圓形鋼結構為多；當處理水量和池容較大，選用的池體數量較多并考慮池體共壁時，采用矩形和方形鋼筋混凝土結構較經濟。濾池的平面尺寸以滿足所要求的流態，布水布氣均勻，填料安裝和維護管理方便，盡量同其它處理構筑物尺寸相匹配等為原則。 2 2 濾料濾料 從生物濾池處理污水的發展狀況來看，接觸填料的選取較為重要。國內外通常采用的接觸填料形狀有蜂窩管狀、束狀、波紋狀、圓形輻射狀、盾狀、網狀、筒狀、規則粒狀與不規則粒狀等，所用的材質除粒狀濾料外，基本上采用玻璃鋼、聚氯乙烯、聚丙烯、維尼綸等。由

5、于制作加工和價格原因，國內目前采用的接觸填料主要有玻璃鋼或塑料蜂窩填料、立體波狀填料、軟性纖維填料、半軟性填料以及粒狀濾料等。BAFBAF工藝采用粒狀濾料，性能結構工藝采用粒狀濾料，性能結構后述。后述。3 3承托層承托層 承托層主要是為了支撐濾料，防止濾料流失和堵塞濾頭，同時還可以保持反沖洗穩定進行。承托層常用材質為卵石或磁鐵礦，為保證承托層的穩定，并對配水的均勻性起充分作用，要求材質具有良好的機械強度和化學穩定性，形狀應盡量接近圓形，工程中一般選用鵝卵石作為承托層。 4 4布水系統布水系統布水系統主要包括：布水系統主要包括：濾池最下部的配水室配水室和濾板上的配水濾頭濾板上的配水濾頭。配水室的

6、作用：配水室的作用： a. a. 使某一短時段內進入濾池的污水能在配水室內混合均勻，依靠承托濾板和濾頭的阻力作用使污水在濾板下均勻、均質分布，并通過濾板上的濾頭而均勻流入濾料層； b.b. 該布水系統除作為濾池正常運行時布水用外，也作為定期對濾池進行反沖洗時布水用。在氣、水聯合反沖洗時，緩沖配水區還起到均勻配氣作用，氣墊層也在濾板下的區域中形成。 對于下向流濾池對于下向流濾池，該布水系統主要用作濾池的反沖洗布水和收集凈化水用。配水濾頭見圖2。 濾池在運行時生物濾料層截留部分懸浮物、生物絮凝吸附的部分膠體顆粒和微生物膜在新陳代謝過程中增殖老化脫落的微生物膜，這些物質的過多存在顯著地增加了曝氣生物

7、濾池的過濾阻力，會使處理能力減小和處理出水水質下降，所以運行一定時間必須對濾池進行反沖洗，將這些物質通過反沖洗隨沖洗水排出濾池外，保證濾池的正常運行。一般沖洗周期比較長，運行12天左右才沖洗一次， 如果布水系統設計不合理或安裝達不到要求，使反沖洗時配水不均勻，如果布水系統設計不合理或安裝達不到要求，使反沖洗時配水不均勻，將產生下列不良后果：將產生下列不良后果： （1 1）使整個生物濾池沖洗不均勻，部分區域沖洗強度大，部分區域沖洗）使整個生物濾池沖洗不均勻，部分區域沖洗強度大，部分區域沖洗強度小。強度小。運行時濾料層內截留大量懸浮物質，這些物質的存在顯著地增加了生物濾池的過濾能力，使處理能力下降

8、；同時也使水溶液主體的溶解氧和生物易降解的有機物與生物膜上微生物之間的傳質效率下降，影響生物濾池對有機物的去除效率。反沖洗的目的就是使這些物質隨反沖洗水排掉，保證生物濾池正常穩定運行，如果反沖洗布水不均勻，使部分區域反沖洗達不到要求，該區域的生物濾料中雜質沖洗不干凈，將影響生物濾池對污染物的去除效果。 （2 2） 沖洗強度大的區域，由于水流速度過大，會沖動承托層，引起生沖洗強度大的區域，由于水流速度過大，會沖動承托層，引起生物濾料與承托層混合，甚至引起生物濾料的流失，有時也會引起布氣系統的物濾料與承托層混合，甚至引起生物濾料的流失，有時也會引起布氣系統的松動，對曝氣生物濾池造成極大危害。松動，

9、對曝氣生物濾池造成極大危害。 除上述采用濾板和配水濾頭的配水方式以外，國內也有小型的曝氣生物濾池采用柵型承托板和穿孔布水管（管式大阻力配水方式）的配水形式。曝氣生物濾池一般采用的管式大阻力配水方式，其形式如圖3 所示。 進水支管流速1.52.5m/s穿孔布水支管干管流速1.01.5m/s布水干管圖2-8 管式大阻力配水系統5 5布氣系統布氣系統 布氣系統包括：布氣系統包括：工藝曝氣系統和進行氣-水聯合反沖洗時的供氣系統。a. a. 工藝曝氣系統：工藝曝氣系統： 是保持曝氣生物濾池中足夠的溶解氧并維持曝氣生物濾池內生物膜高活性、對有機物和氨氮的高去除率的必備條件。一般采用鼓風曝氣形式，良好的充氧

10、方式應有高的氧吸收率。 最簡單的曝氣裝置可采用穿孔管。穿孔管屬大、中氣泡型，但氧利用率較低，僅為3%4%，其優點是不易堵塞，造價低。在實際應用中有充氧曝氣與反沖洗曝氣共用同一套布氣管的形式，但由于充氧曝氣需氣量比反沖洗時需氣量小，因此配氣不易均勻。共用同一套布氣管雖然能減少投資，但運行時不能同時滿足兩者的需要，影響曝氣生物濾池的穩定運行。在實踐中發現此辦法利少弊多，最好將兩者分開，單獨設立一套曝氣管，以保持正常運行；同時另設立一套反沖洗布氣管，以滿足反沖洗布氣的要求。 現在國內外曝氣生物濾池常用生物濾池專用曝氣器作為濾池的空氣擴散裝置，如德國PHILLIP MLLER公司的 、華騏環保公司的專

11、利產品。單孔膜空氣擴散器按一定間隔安裝在空氣管道上，空氣管道又被固定在承托濾板上，單孔膜空氣擴散器一般都設計安裝在濾料承托層里，距承托板約0.10.15m，使空氣通過擴散器并流過濾料層時可達到30%以上的氧利用率。該種擴散器的另一個特點是不容易堵塞，即使堵塞也可用水進行沖洗。單孔膜空氣擴散器見圖4,濾板、濾頭、單孔膜空氣擴散器總成見圖5。 曝氣生物濾池反沖洗系統與給水處理中的V型濾池類似，采用氣水聯合反沖洗，其目的是：其目的是：去除生物濾池運行過程中截留的各種顆粒及膠體污染物以及老化脫落的微生物膜。曝氣生物濾池氣水聯合反沖洗通過濾板及固定其上的配水長柄濾頭實現。 先降低濾池內的水位并單獨氣洗，

12、而后采用氣水聯合反沖洗，最后再單獨采用水洗。在反沖洗過程中必須掌握好沖洗強度和沖洗時間，既要達到使截留物質沖洗出濾池，又要避免對濾料過分沖刷，使生長在濾料表面的微生物膜脫落而影響處理效果。 可通過運行時間、濾料層阻力損失、水質參數等來完成，一般是由在線檢測儀表將檢測數據反饋給PLC，并由PLC系統來自動控制和操作。7. 7. 出水系統出水系統 出水系統有采用周邊出水和采用單側堰出水等。在大、中型污水處理工程中，為了工藝布置方便，一般采用單側堰出水較多，并將出水堰口處設計為60。斜坡，以降低出水口處的水流流速；在出水堰口處設置柵形穩流板以將反沖洗時有可能被帶至出水口處的陶粒與穩流板碰撞，導致流速

13、降低而在該處沉降，并沿斜坡下滑回濾池中。8. 8. 管道和自控系統管道和自控系統 曝氣生物濾池既要完成有機污染物的降解功能，也要完成對污水中各種顆粒及膠體污染物以及老化脫落的微生物膜的截留功能，同時還要完成實現濾池本身的反沖洗，這幾種方式交替運行。對于小型工業廢水處理中，濾池的控制可以簡單些，甚至可以采用手動控制；而對于城鎮污水處理廠，由于污水處理模較大，一般有若干組濾池模塊拼裝而成，而且在運行中還要根據需要進行若干組濾池之間的切換，若采用手動控制則工作量較大且較難完成。為提高濾池的處理能力和對污染物的去除效果，所以必須有PLC控制系統來自動完成對濾池的運行控制，需要設計必要的自控系統。 三曝

14、氣生物濾池與普通生物濾池的工藝性能比較三曝氣生物濾池與普通生物濾池的工藝性能比較1. 1. 普通生物濾池的缺陷普通生物濾池的缺陷: : 它采用污水下向流過濾，通過濾池下部通風孔自然通風供氧，氣、水逆向而行，并且不具備反沖洗系統。 由于上述結構形式, 普通生物濾池在運行中會產生以下缺陷普通生物濾池在運行中會產生以下缺陷: : (1)(1) 采用污水下向流過濾和自然通風供氧，在運行中整個濾池高度上供氣氣壓分布不均，容易形成溝流或短流，同時在濾料中容易形成氣泡，造成局部氣堵現象，從而影響處理效果； (2)(2) 采用污水下向流過濾和自然通風供氧，氣、水為逆向流，空氣在一定程度上阻止水流將污水中的固體

15、物質帶入濾床深處，從而使固體物質聚積在濾池的表層，使濾池容易堵塞； (3)(3) 由于采用自然通風供氧，通風供氧狀況的好壞受制于池內溫度與氣溫之差、濾池高度、濾料孔隙率及風力，不能給濾池提供較穩定、均勻的通風量；濾池堵塞會影響自然通風，使濾池供氧不足導致微生物缺氧現象，嚴重影響處理效果； (4)(4) 普通生物濾池不具備反沖洗系統，在濾池堵塞時不能及時將引起堵塞的脫落微生物膜和其它雜物清理出濾池。 上向流曝氣生物濾池在結構上采用氣水平行上向流態，同時采用強制鼓風曝氣技術，使得氣、水進行極好的均分，防止了氣泡在濾料中的凝結，氧氣利用率高，能耗低；與普通生物濾池污水下向流態相反，氣、水平行上向流態

16、持續在整個濾池高度上提供正壓條件，可以更好地避免形成溝流或短流； 采用氣水平行上向流，使空間過濾能被更好地運用，空氣能將污水中的固體物質帶入濾床深處，在濾池中能得到高負荷、均勻的固體物質，延長反沖洗周期，減少清洗時間和清洗時的水、氣量。采用強制鼓風曝氣代替普通生物濾池的自然通風供氧。采用強制鼓風曝氣代替普通生物濾池的自然通風供氧。 強制鼓風曝氣是由羅茨鼓風機提供壓縮空氣并由空氣管道輸送至BAF，然后由設置于濾料層中的布氣管使空氣均勻通過濾料層。兩者的作用均是使空氣中的氧轉移到污水與微生物的混合液中，以供給微生物氧源。但是，采用自然通風供氧受制于多種外部條件自然通風供氧受制于多種外部條件，使通風

17、量或供氧量不穩定且不均勻，不能給微生物提供穩定可靠并足夠的氧源，從而不能滿足其在代謝過程中所需的氧量，使得濾池的有機負荷較低，一般BOD5負荷為0.20.5kg BOD5/m3d。采用自然通風供氧時，當污水COD濃度大于400500mg/l時，由于供氧量不足可能導致產生濾池厭氧現象，影響處理效果，同時也限制了濃度較高的廢水采用生物濾池工藝的可能性。而強制曝氣供氧量可根據而強制曝氣供氧量可根據污水的進水濃度進行大小調節，使微生物在任何時候都能有足夠的氧源，污水的進水濃度進行大小調節，使微生物在任何時候都能有足夠的氧源，且受外部條件的制約較少。且受外部條件的制約較少。同時，采用強制曝氣供氧可提高濾

18、池的有機負荷，使得BOD5負荷可高達56kg BOD5/m3d，進水COD濃度允許達到10001500mg/l而不會產生濾池厭氧現象。 (4)(4) 普通生物濾池不具備濾床反沖洗系統，不能使截留的普通生物濾池不具備濾床反沖洗系統，不能使截留的SSSS和脫落生和脫落生物膜及時排出池外。物膜及時排出池外。 曝氣生物濾池設置的反沖洗系統可以在需要時通過人工或自動利用適量的水、氣量來對濾料進行清洗，使濾料上多余的增厚微生物膜和截留在濾層中的已脫落的微生物膜和固體物質被沖洗出濾池外，使濾池保持通暢、不堵塞，以保證污水處理時濾層中水、氣的正常流通。反沖洗所用水一般為濾池正常運行時的出水，被儲存在清水池中備

19、用。四四. . 曝氣生物濾池與其它處理工藝的比較曝氣生物濾池與其它處理工藝的比較 除了曝氣生物濾池自身的優點之外， 曝氣生物濾池的BOD5容積負荷可達到56kgBOD5/m3.d，是常規活性污泥法或接觸氧化法的612倍，所以它的池容和占地面積只有活性污泥法或接觸氧化法的1/10左右，大大節省了占地面積和大量的土建費用。 在BOD5容積負荷為6kgBOD5/m3.d時，其出水SS和BOD5可保持在8mg/l以下，CODcr可保持在40mg/l以下，遠遠低于國家污水綜合排放標準之一級標準。 由于曝氣生物濾池對SS的生物截流作用，使出水中的活性污泥很少，故不需設置二沉池和污泥回流泵房，處理流程簡化，

20、使占地面積進一步減少。 由于該技術流程短、池容積小和占地省，使基建費用大大低于常規二級生物處理。同時，粒狀填料使得充氧效率提高，可節省能源消耗。 曝氣生物濾池抗沖擊負荷能力很強，沒有污泥膨脹問題，微生物也不會流失，能保持池內較高的微生物濃度，因此日常運行管理簡單，處理效果穩定。 由于大量的微生物生長在粒狀填料粗糙多孔的內部和表面，微生物不會流失，即使長時間不運轉也能保持其菌種，如長時間停止不用后再使用，其設施可在幾天內恢復正常運行。 微生物膜的形成首先須在載體表面附著，然后才能在適宜的生存條件下進行新陳代謝并增殖，最后形成具有一定厚度和密度的微生物膜。因此，微生物在載體表面附著過程是生物膜形成

21、的關鍵步驟，它將直接影響生物膜的生物及生理功效以及生物濾池的啟動運行周期。一一 微生物膜固定的過程微生物膜固定的過程 微生物在載體表面附著固定過程可以看作為載體表面與微生物表面間的相互作用，微生物在載體表面附著固定一方面取決于微生物表面的特性，另一方面依賴于所用載體的表面物理化學特性。 微生物在載體表面附著、固定過程包括以下步驟微生物在載體表面附著、固定過程包括以下步驟： 微生物從液相向載體表面的運送從液相向載體表面的運送主要是通過以下兩種方式完成的： 微生物借助于水力動力學及各種擴散力向載體表面遷移； 它是由布朗運動、微生物自身運動、重力或沉降作用完成。 一般來說，主動運送是微生物從液相轉移

22、到載體表面的主導力量主動運送是微生物從液相轉移到載體表面的主導力量，特別是在動態環境中，它是微生物長距離移動的主導力量。另一方面，微生物個體一般都非常小，通常在1m左右，所以微生物個體可按膠體粒子處理，微生物自身的布朗運動增加了微生物與載體表面的接觸機會。2可逆附著過程可逆附著過程 微生物被運送到載體表面后，二者間將直接發生接觸，通過各種物理或化學力作用使微生物附著固定于載體表面。在微生物與載體表面接觸的最初階段，微生物與載體間首先形成的是，微生物在載體表面的可逆附著實際上反映的是一個附著與脫析附著與脫析的雙向動態過程，因為環境中存在的都可能使已附著在載體表面的微生物重新返回懸浮液相中去。一般

23、來講，造成這種可逆附著過程的力主要是物理及化學相互作用，在這一階段微生物的增長不起主要作用。在可逆附著過程中可能起作用的各種物理及化學力主要為：范德華力、異電引力、熱力學力、表面張力、表面自由能、表面臨界張力。3 不可逆附著過程不可逆附著過程 不可逆附著過程是可逆附著過程的延續，這些體外多聚糖類物質起到了生物粘結作用，因此這階段附著的微生物不易被中等水力剪切力所沖刷掉。在實際運行中，若能夠保證微生物與載體間的接觸時間充分，即微生物有時間進行生理代謝活動，那么不可逆附著固定過程就可發生。事實上，可逆和不可逆附著的區別就在于是否有生物聚合物參與微生物與載體表面間的相互作用，不可逆附著是形成生物膜群

24、落的基礎。4固定微生物的增長固定微生物的增長 經過不可逆附著過程后，微生物在載體表面獲得一個相對穩定的生存環境，它將利用周圍環境所提供的其生存所需營養物質不斷進行新陳代謝，不斷繁殖，逐漸形成成熟的微生物膜。三三 微生物膜分析技術微生物膜分析技術（一）生物膜的剝落（一）生物膜的剝落 與活性污泥法中微生物的存在形式不同，生物膜是固定在載體的表面，很難測定其重量。一般常用的方法是在分析以前，首先將生物膜從載體表面剝落下來。生物膜的剝落技術在多項分析中起著關鍵作用，剝落回收率的高低直接影響其他分析的精確度，目前比較有效的剝落方法包括 對于形狀規則、表面光滑的載體可靠慮用簡單的剝落法使生物膜脫離載體表面

25、，這種方法簡單又易于操作，但不適用表面具有孔隙或粗糙度較大的載體。 對于形狀不規則載體，可先將生物載體置于水中然后利用超聲波沖擊剝落生物膜。3超聲波超聲波+化學剝落化學剝落 生物膜與載體之間通常是由體外多聚物所膠聯，在這種情況下，若使用單純的超聲波進行生物膜脫落，一般需要超聲波的功率較高，作用時間較長。考慮到生物膜體外多聚物的特性，有人提出可將生物載體首先置于1M的堿液中，并在6080保持30min的水溶。經過這樣的處理后生物膜與載體表面的膠聯程度大大降低，這時再經超聲波處理，可在較低的功率和較短的時間下得到非常好的剝落效果。(二）生物膜干重二）生物膜干重 生物膜干重的測量方法如下：首先從生物

26、膜反應器中取出一定量的生物膜載體，用蒸餾水輕輕沖洗，以便去除表層未固定的生物量。經洗滌后的生物膜載體便可用上述生物膜剝落方法中的一種進行生物膜剝落。剝落后，含有生物膜的溶液經事先稱重的0.45m濾膜過濾，然后將濾膜置于溫控在105的烘箱內烘至恒重,過濾前后濾膜的重量之差即為剝落的生物膜重。（三）（三） 生物膜生物膜TOC 細胞的結構骨架主要是由有機碳組成，通過測定生物膜總有機碳含量，即TOC，可間接了解生物膜膜重的變化。特別是對于硝化生物膜等增長緩慢的微生物，其生物膜量一般較少，不便用直接干重法測定，在此情況下生物膜TOC的分析更具有準確性。 目前TOC的分析已經儀器化，可方便、快捷地分析可溶

27、性TOC含量。經過剝落后含有生物膜的樣品經過酸化后，可直接注入TOC分析儀進行熱解，有機物全部轉化成為二氧化碳，最終得到樣品的總有機碳含量。（四）生物膜（四）生物膜COD 與TOC一樣，生物膜的化學需氧量（COD）同樣可間接描述生物膜，這種方法在生物膜反應器動力學研究中應用較廣。生物膜COD的分析，關鍵在于生物膜的剝落，經驗表明在生物膜COD分析中，超聲波加堿液剝落法效果好。第三節第三節 曝氣生物濾池中生物濾料的選擇曝氣生物濾池中生物濾料的選擇一生物濾料的種類及性能一生物濾料的種類及性能 生物濾料主要可分為和兩大類。而由于選用了不同的濾料，所以在曝氣生物濾池的發展過程中，由于濾料的種類不同而產

28、生了如三種具有代表性的工藝。（一）無機類濾料（一）無機類濾料 無機類濾料主要由無機材料組成，在生物濾池的最初階段，人們用得最多的生物濾料是砂石，而到近年的曝氣生物濾池發展過程中，無機類濾料逐漸從砂石發展到活性火山巖、沸石類、礦渣以及陶瓷材料等，如BIOCARBONE工藝中采用的濾料主要為砂石，而BIOFOR工藝中采用的濾料主要為活性火山巖，而目前國內在曝氣生物濾池中使用最廣泛的濾料是性能與活性火山巖類似的輕質生物陶粒輕質生物陶粒。 球型輕質多孔生物陶粒的成分：球型輕質多孔生物陶粒的成分：是以粉煤灰為主要原料，粘土為粘接劑和添加少量造孔劑，經高溫燒結而成的。首先需將粘土烘干，并粉碎到粒度小于10

29、0目。然后按配方取粉煤灰55%、粘土粉30%、煉鋼赤泥10%、造孔劑5%進行干粉混合，然后加入20%的水混合均勻，并造粒成型，粒度一般為36mm左右。濕顆粒需先在干燥室內烘干，然后放入爐內在9501100的高溫下熔燒而成。 球型輕質多孔生物陶粒的外表特征：球型輕質多孔生物陶粒的外表特征：外表呈灰黃色，表皮堅硬，內部為鉛灰色，多孔質輕。陶粒表面較粗糙，不規則，有很多孔徑較大的孔洞，相互之間不相通，由于這種陶粒表面主要是一些開孔大于0.5以上的孔洞，而細菌直徑為0.51.0，這對于微生物附著生長是有利的，其表面孔洞電鏡照片見圖3-1。 曝氣生物濾池中使用最多的是，而選用的工藝主要是濾料層為懸浮狀的

30、BIOSTYRBIOSTYR和專利技術。 隨著聚合物加工技術的不斷進步，具有不同功能的聚合物濾料不斷出現，這些濾料在強度、比重等方面具有較為明顯的特點。但由于這些聚合物濾料比重一般均比水輕，為了使濾料在運行過程中既起到生物降解的作用又能截留懸浮物質，所以與采用無機濾料的固定床曝氣生物濾池相比，其濾料層均為懸浮狀，而采用的水流流態也為單一的上向流態。目前國內選用較多的有機類濾料主要為粒徑一般為38mm，堆積容重為100200kg/m3，外表光滑無孔，而內部富含閉孔，不吸水，懸浮于水中。 （一）生物濾料的物理特性（一）生物濾料的物理特性 生物濾料的物理特性物理特性主要指濾料的外觀形狀和強度要求濾料

31、的外觀形狀和強度要求。 1 1）外觀形狀：）外觀形狀：為了提高濾料的水力學特性，一般要求生物濾料具有較規則的形狀，以球型為佳。過去國內生物濾池所用的濾料均為不規則狀，如碎石、礦渣、焦碳、無煙煤等，不規則濾料的水流阻力大，易堵塞，布水布氣不易均勻，因而限制了生物濾池在國內污水處理中的應用。同時，生物濾料表面必須粗糙，以利于掛膜。因為表面粗糙度一方面是能否很快形成初期生物膜的主要原因，另一方面在反沖洗時又可減少生物膜的脫落程度。表面粗糙度大，初期掛膜快；表面粗糙度小，初期掛膜慢，同時反沖洗時微生物膜容易脫落。2 2）多孔性：）多孔性：濾料表面的多孔性為菌膠團提供最佳的生長條件。 在曝氣生物濾池的運

32、行過程中，存在著不同強度的水力剪切作用以及濾料之間的滾動磨擦過程，所以生物濾料必須具有可以滿足在不同強度的水力剪切作用以及濾料之間摩擦碰撞過程中破損率低的機械強度要求。如果生物濾料本身不具有一定的機械強度，那么在運行過程中勢必引起不同程度的破損而喪失其功能，使濾池內的生物量呈現不規律變化，其直接后果會導致出水水質擾動，布水布氣短路。 濾料比重過大，造成在反沖洗時濾料懸浮困難或使反沖洗時能耗增加；比重過小，又不易于濾料在反應器中的運行工況，且易引起跑料，因此濾料比重需在一定范圍之內。 1 1） 生物穩定性：生物穩定性：生物膜在新陳代謝過程中會產生各種各樣的代謝產物，這些產物有些會對濾料產生腐蝕作

33、用，所以濾料必須具有較好的生物化學穩定性。濾料必須具備抗腐蝕性強；具有惰性，不參與生物膜的生物濾料必須具備抗腐蝕性強；具有惰性，不參與生物膜的生物化學反應；本身是不可生物降解的化學反應；本身是不可生物降解的。 2 2）化學穩定性：）化學穩定性：微生物生存的介質是由各種化學成分組成的，所以濾料置于這樣的介質中時，必須對環境中所發生的化學反應表現為最大的惰必須對環境中所發生的化學反應表現為最大的惰性，并具有抗環境的化學腐蝕能力。性，并具有抗環境的化學腐蝕能力。 3 3）表面電性和親水性：）表面電性和親水性：根據物理化學中體系自由能最小原則，親水性微生物易于在親水性濾料表面附著、固定，而疏水性濾料有

34、利于疏水性微生物在其表面固定。微生物一般帶有負電荷，而且親水，因此濾料表面應微生物一般帶有負電荷，而且親水，因此濾料表面應帶有正電荷將有利于微生物固著生長，載體表面的親水性同樣有利于微生帶有正電荷將有利于微生物固著生長，載體表面的親水性同樣有利于微生物的附著，使附著的生物膜數量盡可能地多物的附著，使附著的生物膜數量盡可能地多。 4 4）對生物膜活性的影響：）對生物膜活性的影響：作為生物膜載體，其本身必須對所固定的微生物無害、無抑制性作用，不能影響微生物的活性。（三）水力學特性（三）水力學特性 濾料的水力學特性包括空隙率空隙率、比表面積比表面積、外觀形狀外觀形狀等。1 1）空隙率：）空隙率：空隙

35、率影響污水在生物濾池中的實際停留時間和生物膜量。空隙率越高，生物濾池阻力越小，同時需用濾料也少，降低造價。但空隙率高時濾料的比表面積較小，粒徑較大，影響單位體積濾料的生物膜量。2 2）比表面積：）比表面積：濾料一般應選用比表面積大、開孔孔隙率高的多孔惰性載體，這種載體有利于微生物的接觸掛膜和生長，保持較多的微生物量；有利于微生物代謝過程中所需氧氣和營養物質以及代謝產生的廢物的傳質過程。3 3）濾料形狀與水的流態：）濾料形狀與水的流態： 影響濾料層中的水流阻力的因素主要是。（四）濾料的經濟性（四）濾料的經濟性 第四節第四節 曝氣生物濾池工藝流程曝氣生物濾池工藝流程一一 曝氣生物濾池的基本類型曝氣

36、生物濾池的基本類型 曝氣生物濾池主要有以下三種基本形式：1 1 BIOCARBONEBIOCARBONE生物濾池生物濾池 該濾池的濾料為比重比水大的膨脹板巖或球形陶粒，結構類似于普通快濾池。經預處理的污水從濾池頂部流入，向下流出濾池，在濾池中下部進行曝氣，氣水處于逆流。在反應器中，有機物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成硝態氮，另外由于在生物膜內部存在厭氧/兼氧環境，在硝化的同時能實現部分反硝化。在系統無脫N要求的情況下，經處理后從濾池底部的出水可直接排出系統，其中一部分可留作反沖洗之用。如果有脫N要求，出水需進入下一級后置反硝化濾池，或回流至前端的前置反硝化濾池，同時需外加碳源供反硝化菌用

37、。一般情況下，在單個BIOCARBONE濾池中不能同時取得理想的硝化/反硝化效果。 2 2 BIOSTYRBIOSTYR生物濾池生物濾池 BIOSTYRBIOSTYR工藝工藝是法國OTV公司對其原有BIOCARBONE的一個改進，其結構示意如圖4-4所示，流程圖如圖4-5。其濾料為比重小于1的球形有機顆粒，漂浮在水中。經預處理的污水與經硝化的濾池出水按一定回流比混合后進入濾池底部。曝氣在濾池中間進行，根據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，一方面反硝化菌利用進水中的有機物作為碳源，將濾池中的NO3-N轉化為N2,實現反硝化；另一方面，濾料上的微生物利用進水中的溶解氧和

38、反硝化產生的氧降解BOD。與此同時，一部分SS被截留在濾床內，這樣便減輕了好氧段的固體負荷。經過缺氧段處理的污水進入好氧段，在好氧段微生物利用從氣泡轉移到水中的溶解氧進一步降解BOD，硝化菌將NH3-N氧化為NO3-N，濾床繼續截留在缺氧段沒有被去除的SS。流出濾層的水經上部濾頭排出，濾池出水除按回流比與原水混合進行反硝化及用作反沖洗外，其余均排出處理系統。 如果在BIOSTYR中，只需進行單獨硝化或反硝化，只需將曝氣管的位置設置在濾池底部即可。3 3 BIOFORBIOFOR BIOFOR工藝是由法國Degremont公司開發出來的。 BIOFOR與BIOSTYR相比不同的是采用密度大于水的濾料，自然堆積，濾板和專用長柄濾頭在濾料層下部，以支撐濾料的重量；而BIOSTYR中的濾板和濾頭在濾料層頂部，以抵抗濾料層的浮力。BIOFOR其余的結構、運行方式、功能等方面與BIOSTYR基本相同。 以上為曝氣生物濾池主要的三種形式，在世界范圍內都有應用，其中BIOCARBONE為早期形式，目前大多采用BIOSTYR和BIOFOR。在國內，BIOSTYR和BIOFOR工藝均有應用，而以BIOFOR工藝為主，另外還有與BIOFOR工藝類似的UBAF工藝。1 1除碳工藝除碳工藝