曝气生物滤池（BAF）工艺处理城市污水的理论研究

白丽丽

【摘要】曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，以下简称BAF）是填装有较大比表面积填料的固定床生物膜反应器，将生物氧化、吸附与过滤结合在一起，具有处理负荷高，出水水质好、占地面积小等优点，是一种新型的污水处理技术，该技术已被证明是一种高效能、低成本和体积小的污水处理系统。

【关键词】曝气生物滤池；氧化降解；截留；反冲洗

1、BAF工艺简介

曝气生物滤池技术是使用一种大比表面积的填料，在其表面及开口内腔空间生长有微生物膜，根据BAF中的水流流向，其可分为上流式和下流式曝气生物滤池，上流式BAF在实际工程中应用较多。

上流式BAF是当污水由下向上流经滤料层时，微生物膜吸收污水中的有机污染物作为其自身新陈代谢的营养物质，并在滤料层下部提供曝气供氧的条件下，气、水同为上向流态，使废水中的有机物得到好氧降解，并进行硝化脱氮，此为生物氧化降解过程；同时，污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的絮凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更新生物膜，保证微生物膜的活性，此为反冲洗过程。

2、BAF工艺流程

BAF反应器为周期运行，从开始过滤到反冲洗完毕为一个完整的周期。过程如下：

BAF对进水SS要求较严（一般要求SS≤100 mg/L），经预处理的污水从滤池底部进入滤料层，对滤料层下部进行曝气，气水为同向流。在滤池中，污水通过滤料层，水体含有的污染物被滤料层截留，并被滤料上附着的生物降解转化，NH3-N被氧化成NO3-N；同时，溶解状态的有机物和特定物质也被去除，所产生的污泥保留在过滤层中，由于在堆积的滤料层内和微生物膜的内部存在厌氧/缺氧环境，在硝化的同时实现部分反硝化，污泥产量少。

随着过滤的进行，截留的SS不断增加，在开始阶段滤池水头损失增加缓慢，当固体物质积累达到一定程度，使水头损失达到极限水头损失或导致SS发生穿透，此时就必须对滤池进行反冲洗。

BAF的反冲洗采用气水联合反冲，反冲洗时关闭进水和工艺空气，先单独气冲，然后气水联合冲洗，最后进行水漂洗。反冲洗时滤料层有轻微膨胀，在气水对滤料的流体冲刷和滤料间相互摩擦下，老化的生物膜与被截留的SS与滤料分离，冲洗下来的生物膜及SS随反冲洗排水排出滤池，反冲洗排水回流至预处理系统。

3、BAF工艺特点

曝气生物滤池作为一种膜法污水处理新工艺，与传统活性污泥法和接触氧化法相比，具有以下特点：

1）具有较高的生物浓度和较高的有机负荷。BAF单位体积内微生物量远远大于活性污泥法中的微生物量，高浓度的微生物量使得BAF的容积负荷增大，进而减少了池容积和占地面积。

2）工艺简单、出水水质好。由于滤料的机械截留作用以及滤料表面的微生物和代谢中产生的物质形成的吸附作用，使得出水的SS很低，可用于回用。

3）抗冲击负荷能力强。整个滤池中分布着较高浓度的微生物，对有机负荷、水力负荷的变化没有传统活性污泥敏感，无污泥膨胀问题。

氧的传输效率高。滤料粒径小，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，提高了氧的利用率，曝气量低于一般生物处理。

易挂膜、启动快。BAF调试时间短，不需接种污泥，采用自然挂膜驯化。

6）菌群结构合理。BAF中从上到下形成了不同的优势菌种，使除碳、硝化/反硝化能在一个池子中发生。

7）自动化程度高。BAF系统可通过PLC控制系统方便地调整曝气时间的长短，控制风机的供氧量，做到优化运行。

8）脱氮效果好。可通过滤池中的不同功能区分布，使滤池在除碳的同时可进行硝化和反硝化。

4、BAF技术鉴定

1）该工艺经示范工程装置（规模4800m3/d）运行表明，在进水浓度COD为350～500mg/l，BOD为100-200mg/l，SS为130～200mg/l，PH为6.8～8.5，NH3-N为20～50mg/l，出水可达国家一级标准。

2）示范工程的主要运行参数为：工艺总停留时间2.5～3.0h，曝气生物滤池污泥浓度10～18kg/m3，填料填充率50%～70%，一级填料容积负荷10kgCOD/m3.d，水力停留时间50min，气水比6：1；二级填料容积负荷5kgCOD/m3.d，水力停留时间25min，气水比2：1。

4）该技术处理城市污水技术可靠、經济可行、操作简便，与国内外同类技术相比，具有世界先进水平。

参考文献：

[1]张自杰.环境工程手册（水污染防治卷）[M].北京：高等教育出版社，1996.1055-1058

[2]钱易，等.现代废水处理新技术[M].北京：科学技术出版社，1993.6-15