曝气生物滤池运行中常见问题及解决对策

曝气生物滤池属于生物膜处理工艺,是污水处理厂生化处理的核心，也即主处理工艺。简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺，于90年代初得到较大发展，最大规模达几十万吨每天，并发展为可以脱氮除磷。

曝气生物滤池的工作原理与工艺特征

曝气生物滤池（BAF－Biological Aerated Filters）也叫淹没式曝气生物滤池（SBAF-Submerged Biological Aerated Filters），是在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物滤塔、生物接触氧化法等生物膜法的基础上发展而来的，被称为第三代生物滤池（The Third Generation Filter）。国外在二十世纪二十年代开始进行研究，于八十年代末基本成型，后不断改进，并开发出多种形式。

在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，即需曝气、高过滤速度、截留悬浮物、需定期反冲洗等特点。其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，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生物絮凝作用，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，此为反冲洗过程。

一般说来，曝气生物滤池具有以下特征：

（1）用粒状填料作为生物载体，如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等。

（2）区别于一般生物滤池及生物滤塔，在去除BOD、氨氮时需进行曝气。

（3）高水力负荷、高容积负荷及高的生物膜活性。

（4）具有生物氧化降解和截留SS的双重功能，生物处理单元之后不需再设二次沉淀池。

（5）需定期进行反冲洗，清洗滤池中截留的SS以及更新生物膜。

运行中应注意的问题

①溶解氧为了实现消化、反硝化，必须在各段滤池中连续测定溶解氧数值，并加以控制调节。在DC、N滤池中的曝气阶段需要不断调节溶解氧水平，使溶解氧达到较高水平（2～3mgO2/L）。DN滤池反硝化必须在缺氧的条件下进行，而在有氧的条件下反硝化过程就停止，所以运行中应使滤池中的溶解氧浓度达到较低水平（约0.2～0.5mgO2/L）。

②滤料更新更换因曝气生物滤池需定期进行反冲洗，滤料会因反洗强度控制不当或磨损等原因而少量流失或损耗，故要定期根据填料损耗程度和处理水质状况进行适量补充，该过程一般集中在每年大修时进行。

③反冲洗在曝气生物滤池中，随着运行的进行，滤料上生长的微生物膜渐渐增厚，在增厚初期，有利于去除率的提高；而在增厚到一定程度时，微生物的活性降低，并开始有一定程度的脱落。正常运行时，微生物膜的厚度一般应控制在300～400μm，此时生物膜新陈代谢能力强，出水水质好。当膜的厚度超过这一范围时：a.氧的传递速率减小，微生物吸收的氧量过低，影响微生物的增殖，生物膜活性变差，同时又抑制丝状菌的生长，结果使去除能力降低，出水水质变坏；b.传质速度减缓，使微生物吸收有机物浓度过低，造成营养不足。此外，进水中的颗粒物质被截留在滤池的滤料空隙中，同时，过量生长的微生物也聚集在生物曝气滤池表面和填料的空隙中。随着处理过程的持续运行，填料的空隙率减小，这时曝气生物滤池的运行加大了滤池的水头损失，最后总的水头损失可能达到或接近使设计流量通过生物曝气滤池所必需的水头，或出现颗粒穿透。在这种情况下，曝气生物滤池应立即停止运行并进行反冲洗。

反冲洗是维持曝气生物滤池功能的关键，其基本要求是：在较短的反冲洗时间内，使填料得到适度的清洗，恢复滤料上微生物膜的活性，并将滤料截留的悬浮物和老化脱落的微生物膜通过反冲洗而排出池外。反冲洗的质量对出水水质、工作周期、运行状况的影响很大。

反冲洗程序为：先单独用空气进行反冲洗，然后采用气水联合反冲洗，停止清洗30s，最后用水清洗。在进水管、出水管、反冲洗水管和空气管道上均安装有自动阀门，并通过微机对整个反冲洗过程进行自动程序控制。

曝气生物滤池的反冲洗周期必须根据出水水质、滤料层的水力损失、出水浊度综合而定，并由计算机系统自动程序控制。对于城市生活污水，通常情况下运行24～48h反冲洗一次，而且在多格滤池并联运行的情况下，反冲洗过程是依次单格进行，从而保证了整个处理系统不受影响而能顺利工作。一般来说，反冲洗用水强度为5～6L/(m2.s)，反冲洗排水中平均TSS浓度为500～650mg/L；反冲洗用气强度为15～20L/( m2.s)。单格曝气生物滤池面积：

6m×6m=36m2，反冲洗用水流量684～777.6m3/h；反冲洗用气流量32.4～

43.2m3/min。

对曝气生物滤池，控制好气、水反冲洗强度显得尤为重要，过低达不到冲洗的目的，过高会使生物膜严重脱落，并造成填料的破损、流失及增加不必要的反冲洗耗水量、耗电量。反冲洗滤层的膨胀率较小，约为10%左右。

滤池运行中出现的异常问题及解决对策

①气味对于曝气生物滤池，当进水有机污浓度过高或滤料层中截留的微生物膜过多时，滤料层内局部会产生厌氧代谢，有可能会产生异味，解决办法如下：减少滤池中微生物膜的积累，让微生物膜正常脱膜并通过反冲洗排出池外；保证曝气设施的正常工作；避免高浓度或高负荷污水的冲击。

②微生物膜严重脱落在滤池正常运行过程中，生物膜的不正常脱落是不允许的，产生大量的脱膜主要是水质原因引起的，如抑制性或有毒性污染物浓度太高或pH值突变等。解决办法是必须改善水质，使进入滤池的水质基本稳定。

③处理效率降低当滤池系统运行正常，且生物膜生长情况较好，仅仅是处理效率有所下降，这种情况一般不会是水质的剧烈变化或有毒污染物质的进入造成的，而可能是进水的pH值、溶解氧、水温、短时间超负荷运行所致。对于这种现象，只要处理效率降低的程度不影响出水水质的达标排放，即可不采取措施，过一段时间便会恢复正常；若出水水质影响达标排放，则需采取一些局部调整措施加以解决，如调节进水pH值、调整供气量、对反应器进行保温或对进水进行加热等。

④滤池截污能力下降滤池运行过程中，若反冲洗正常，但滤池的截污能力下降，这种情况可能是预处理效果不佳，使得进水中的SS浓度较高引起的，所以此时必须加强对预处理设施的运行管理。

⑤进水水质异常

a.进水浓度偏高这种情况很少出现，如果出现，应当通过加大曝气量和曝气时间来保持污泥负荷的稳定性。

b.进水浓度偏低这种情况主要出现在暴雨天气，应当通过减少曝气量和曝气时间来解决，或雨水、污水直接通过超越管外排。

⑥出水水质异常

a.出水带泥、水质混浊出现这种情况的原因是：生物膜厚度太厚，反冲洗强度过高或冲洗次数过频。

Ⅰ.当生物膜长到一定厚度（300～400μm），立即进行反冲。

Ⅱ.反冲洗强度过高或次数过频，导致微生物流失，处理效果下降。解决办法是控制进水SS，减少反冲洗次数，调整反冲洗合适强度。

b.水质发黑、发臭

Ⅰ.水质发黑、发臭的原因可能是溶解氧不够，造成污泥厌氧分解，产生

H2S气体。解决办法：加大曝气量，提高溶解氧的含量即可。

Ⅱ.可能局部布水系统堵塞，造成局部缺氧。解决办法：检修或加大反冲强度。

⑦出水呈微黄色主要原因是DN滤池进水槽化学除磷的加药量太大，铁盐超标，减小加药量即可。

曝气生物滤池工艺尽管有以上种种问题，但也有其不可忽视的优点：

（1）曝气生物滤池是第三代生物滤池，是真正集生物膜法与活性污泥法于一身的反应器，出水水质高、处理负荷大。滴滤池（普通生物滤池）被称为第一代生物滤池，也是生物滤池最初的雏形，高负荷生物滤池、生物滤塔是在此基础上发展起来的第二代生物滤池，主要特征是增加了处理负荷。曝气生物滤池对生物滤池进行了全面的革新：采用人工强制曝气，代替了自然通风；采用粒径小、比表面积大的滤料，显著提高了生物浓度；采用生物处理与过滤处理联合方式，省去了二次沉淀池；采用反冲洗的方式，免去了堵塞的可能，同

时提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮体联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。

曝气生物滤池同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得很高的出水水质，可达到回用水水质标准。一般来说，对生活污水，二级处理即可达到普通工艺三级处理的水平。对工业废水，即使在可生化性不强的情况下，曝气生物滤池处理效果也优于一般的工艺，因为曝气生物滤池处理有机物不仅依赖于生物氧化，还存在显著的生物吸附和过滤作用，因为可去除粒径较大，可吸附去除一些可生化性不强的物质。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超过10mg/l，出水非常清澈透明；因不断的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄（一般为110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不仅体现在生物氧化、降解方面，更表现为生物絮凝、吸附作用。对一些难降解的物质，可将其吸附、截留在池中，得以去除。

（2）占地面积小，基建投资省。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。曝气生物滤池占地面积仅为常规工艺的1／10—1／5。处理负荷高、停留时间短，因而池容较小，基建投资比常规工艺节省至少20－30％。

（3）运行费用低。供气能耗在所有好氧生物处理的运行费用中占了相当的比例，曝气生物滤池工艺氧的传输利用效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。氧的利用效率可达20－30％。主要原理为：

a) 因填料粒径很小，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，加强了氧气的利用率。

b) 气泡在上升过程中，受到了填料的阻力，延长了停留时间，同样有利于氧气的传质。

c) 研究表明，在BIOFOR中，氧气可直接渗透入生物膜，因而加快了氧气的传质速度，减少了供氧量。

工程实践表明，曝气量为传统活性污泥法的1／20，为氧化沟的1／6，为SBR的1／4—1／3，在很大程度上节省了运行费用。曝气生物滤池水头损失较小，剩余污泥量少且容易处理，维护量很少，这都将保证运行费用较低。

（4）抗冲击负荷能力强，耐低温。运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2－3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。这一方面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。此外，生物曝气滤池一旦挂膜成功，可在6－10℃水温下运行，并具有较好的运行效果。

（5）易挂膜，启动快。曝气生物滤池在水温15℃左右，2至3周即可完成挂膜过程。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。污水水温15℃左右，停止运行半月（滤柱内排空水且不曝气），恢复运行后，三天后即完全恢复正常。这一特点使曝气生物滤池非常适合一些水量变化大地区的污水处理。在旅游地区，污水量受季节及旅游人数的变化影响非常大，在旅游淡季时，完全可以关闭部分曝气生物滤池，以减少不必要的运行费用，一旦需要，可在很短的时间内恢复设计处理能力。

（6）曝气生物滤池采用模块化结构，便于后期改、扩建。国内现有污废水处理工艺普遍存在一个缺点：当新增污废水处理量时，必须对原有工艺进行较彻底的修改，主要原因是因为这些工艺都不是模块化结构。曝气生物滤池完全模块化，非常利于后期的扩建和改建，仅需并列增加滤池数即可，不影响已有的工艺运行。

（7）采用自动化控制，易于管理。曝气生物滤池可采用完全自动化控制，管理非常简单。同时由于其本身的结构并不复杂，因而也无需庞杂的自控设备，更无需大量的人员技术培训。

（8）不产生臭气、环境质量高。国内现有污水处理厂的环境质量普遍较差，臭气弥漫、苍蝇等昆虫较多，曝气生物滤池不产生臭气，采用该工艺的污水厂环境质量很高。

（以上内容为编辑根据水世界-中国城镇水网论坛内容整理所得，欢迎补充。）