浅析曝气生物滤池对微污染水处理

毛笑瑞

摘要：寻找一种新的处理技术和手段成为必然。曝气生物滤池由于其具有处理效果好、占地面积小，基建及运行费用低，因此将其用在微污染水处理上，具有重要的现实意义。

关键词：曝气生物滤池；微污染水；经济可行性分析；

Abstract: Looking for a new processing technologies and means inevitable. Biological Aerated Filter because of its good effect, small footprint, low infrastructure and operating costs, and therefore be used in micro-polluted water treatment, has important practical significance.

Keywords: Biological Aerated Filter; micro-polluted water; economic feasibility analysis;

中图分类号：R123.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

1、曝气生物滤池研究和应用现状

曝气生物滤池工艺已得到日趋深入的研究和较广泛的应用。目前，对该工艺的研究主要包括不同运行方式的效能、滤料的截污能力、滤料的特性及其研制、滤料床中微生物的分布特点及生物膜的生长规律、曝气生物滤池的启动以及应用于处理不同废水的效果等方面。

曝气生物滤池具有占地面积小、投资省、出水水质高、运行灵活方便、易于管理、抗负荷冲击能力强等优点，不仅可以用于污水的二级和三级处理，而且还可用于微污染水源水预处理等。

2.曝气生物滤池预处理技术基本原理

2.1 曝气生物滤池的原理

曝气生物滤池处理污水的原理是反应器内滤料上所附生物膜上的微生物的氧化分解作用，滤料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用。

2.2曝气生物滤池的构造

① 曝气生物滤池工艺的布水和布气系统

曝气生物滤池的布水系统包括进水布水和反冲洗布水及过滤出水收集两个方面。根据曝气生物滤池运行时水流方向的不同，进水布水系统可分别设在上部或下部。

② 曝气生物滤池工艺的承托层和滤料

承托层的主要功能是支撑滤料，防止其流失，同时要求其具有良好的布水均匀性和一定的承载强度及化学稳定性。曝气生物滤池中的承托层所使用的材料主要为鹅卵石。

③ 曝气生物滤池工艺的反冲洗系统

在曝气生物滤池的运行过程中，随着时间的推移，滤料表面微生物数量不断积累，生物膜逐渐变厚，同时滤床被截留的固体悬浮物及滤料表面脱落的生物膜量不断增加，因此导致其过滤阻力和水头损失不断增加，当积累到一定程度后，将会堵塞滤床，阻止气泡的释放，并可使水头损失很快达到极限。

3 曝气生物滤池运行效果的主要影响因素

① 滤料对曝气生物滤池运行效果的影响

滤料作为曝气生物滤池中生物膜的载体，还能对悬浮物质起截留的作用，因此它对曝气生物滤池的效能有着直接影响。

② HRT对曝气生物滤池运行效果的影响

水力停留时间（HRT）对曝气生物滤池挂膜时间以及后期的运行效果有较大的影响。在挂膜期间，如果水力停留时间过长，污水中营养物跟不上微生物生长繁殖需要，导致微生物提前进入衰亡期，活性降低。

③ 温度对曝气生物滤池运行效果的影响由于水温是影响水处理工艺中微生物生命代谢和生长活性的主要因素，因此温度对曝气生物滤池内的生化反应速度具有显著的影响。

④ 底物浓度对曝气生物滤池运行效果的影响 在曝气生物滤池处理污水过程中，在适当的范围内，提高底物浓度，会增加去除效率，但是若超出这一范围，去除率将会下降。当进水底物浓度超过饱和值时，反应器被底物穿透。

⑤ pH对曝气生物滤池运行效果的影响曝气生物滤池对污水的处理，主要靠滤料的生物膜来完成的，而生物膜上微生物的生长要求有合适的pH值。

4.经济可行性分析

① 固定投资费用估算

1）基建费用估算

a. 土建费用估算

假设某自来水厂日处理水量为2万吨，其最佳水力负荷为1.5 m3/（m2·h），其对应的水力停留时间为0.5h，由此可计算出滤池的有效体积约为420m3。因此滤池可设计成直径为10m，高为6m。钢筋混凝土材料的价格按700元/m3来算，滤池的土建费用为：700元/m3×420m3=294000元=29.4万

b. 安装的附属设备估算

在使用曝气生物滤池工艺中，所安装的附属设备主要有气体流量计、液体流量计、进水泵、鼓风机。

2）滤料费用

曝气生物滤池中的滤料以滤池有效体积的60%填充，沸石的堆积密度为1.8g/cm3，格大概是900元/t，陶粒的堆积密度2.26 g/cm3，价格大概是750元/t。陶粒和沸石按体积1:1混合，滤料的总共费用为：

210m3×60%×1.8 g/cm3×900元/t +210m3×60%×2.26 g/cm3×750元/t=417690元≈41.8万元

固定投资费用为：29.4+22.8+41.8=94万元

② 运行费用估算

1）电费

曝气生物滤池作为微污染水处理的预处理部分，其耗电量主要来自水泵和鼓风机，按实际运行的台数计算，每天工作24小时，则每天所需电量为：

（15×2+55×2）Kw×24h=3360 Kw﹒h

每处理1t水消耗的电量为：3360 Kw﹒h÷20000 t=0.168 Kw﹒h/t

按照电费0.84元/ Kw﹒h来计算，则该系统需要的电费为：

0.168 Kw﹒h/t×0.84元/ Kw﹒h=0.14元/t

2）折旧费估算

曝气生物滤池使用寿命按20年计算；滤料设计使用寿命为5年；泵和风机的使用寿命为2.5年，风机的设计使用寿命为5年。各部分残值全按5%计算，折旧率为：滤池年折旧率：（1-5%）÷20=4.75%；滤料年折旧率：（1-5%）÷5=19%

泵年折旧率：（1-5%）÷2.5=38%；风机年折旧率：（1-5%）÷5=19%

折旧费为：

（16.8×4.75%+41.8×19%+4.8×38%+13.5×19%）×10000÷（20000×365）=0.018元/t

2）人工费

本预处理工艺简、操作方便。水处理厂试行一天3班制，每班一个工人，一共3人，工资2500元/月。则处理每吨水需要的人工费为：

（3×2500）÷（20000×30）=0.0125元/t

运行费用为：电费+人工费+折旧费=0.14+0.0125+0.018≈0.171元/t

结论

本文主要通过混合滤料来研究曝气生物滤池对微污染水源水的去除效果，得到一些有价值的结论，但是由于课题本身的深度、研究条件的限制以及研究者自身不足，所研究的成果只是初步结论。

参 考 文 献

[1] 张力维，汪洁，杨健．生物接触氧化预处理技术处理微污染源水研究[J]．环境科学与管理，2005，30（3）：34-37．

[2] Motomitsu Kitaoka，Kiyoshi Hayashi．Adsorption of Bisphenol A by Cross-Linked β-cyclodextrin Polymer[J]．Journal of Inclusion Phenomena and Macrocyclic Chemistry， 2002，44：429-431．