曝氣生物濾池工藝應用存在問(wèn)題分析

摘　要：結合實(shí)際工作經(jīng)驗以及相關(guān)文獻，詳細討論了曝氣生物濾池運行的主要影響因素的存在問(wèn)題，如填料、水力負荷、二沉池、放空與防堵、污泥、反沖洗、填料層高度等。并指出充分了解工藝的影響因素之后才能取得良好的運行效果。

關(guān)鍵詞：　曝氣生物濾池；　應用；　存在問(wèn)題
　　
曝氣生物濾池工藝技術(shù)起源于法國，技術(shù)引進(jìn)至國內至今已有十余年時(shí)間，該工藝具有處理效率高、占地面積小、基建費用低、流程簡(jiǎn)單、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，現已廣泛應用于城市廢水處理、中水回用及微污染源水的預處理，目前該工藝在國內工程應用和相關(guān)研究很多，但在工程應用過(guò)程中出現了較多缺陷和不足，以致于應用過(guò)該工藝的污水處理廠(chǎng)對該工藝進(jìn)行全盤(pán)否定。但深入剖析，曝氣生物濾池因食物鏈較長(cháng)，生物相豐富，對生物系統的管理相對比較簡(jiǎn)單，之所以出現較多的問(wèn)題與設計、建設及運行都有不同程度的關(guān)系，筆者在此結合自己接觸的有關(guān)BAF工藝的工作經(jīng)驗，對影響處理效果的幾個(gè)主要因素進(jìn)行分析探討如下。

1　填料相關(guān)問(wèn)題

在曝氣生物濾池中起處理作用的微生物主要是生長(cháng)在填料上［1］，設計負荷必須都是以填料為基礎進(jìn)行計算的，確切的說(shuō)應該是落實(shí)到單位比表面積上的負荷，所以比表面積不同，所承受的負荷也是不相同的，而通常的設計是按填料體積來(lái)計算的，這種計算方式科學(xué)性值得推敲。

筆者發(fā)現在工程應用過(guò)程中填料出現問(wèn)題有：①填料粒徑不均勻，破碎的填料或小填料比較多。這種填料應用存在問(wèn)題有：造成反沖洗困難，填料有效空間過(guò)小，填料層外孔隙被占用，影響生物膜的正常生長(cháng)，也造成污水在填料中的實(shí)際停留接觸時(shí)間縮短，從而影響處理效果。②填料堆積容重問(wèn)題。填料堆積容重過(guò)大固然不好，但筆者發(fā)現有關(guān)工程也存在容重過(guò)輕現象，分析原因有：填料加工過(guò)程不同，有些填料是用天然頁(yè)巖等材料制成的，所以過(guò)輕；燒制填料燒制所用成孔劑用量過(guò)多，溫度控制不當也會(huì )造成填料堆積容重過(guò)輕。這類(lèi)填料應控制填料堆積容重，使其不因反沖洗而流失，控制其破碎磨損率及筒壓強度使其不易破碎磨損。處理辦法有：針對燒制填料應控制燒結溫度和成孔劑的添加量，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，使用單位應加強對每批次產(chǎn)品的到貨質(zhì)量控制。作為輔助控制，應在反沖洗排水渠前端設置柵形紊流擋板，以防止填料流失。通常曝氣生物濾池設計填料裝填高度都達3m以上，有的工程填料裝填高度甚至達到4m以上，濾池的流態(tài)又以上向流居多，裝填高度過(guò)高加大了濾池反沖洗的難度。而據有關(guān)文獻報道［2］，碳化濾池對有機物的截留和降解最主要集中在填料層下部2m以下的空間，而曝氣生物濾池又以碳化濾池（以去除ＢＯＤ為主要處理目的，通常用于一級生物濾池）截污最多，反沖洗最為困難，所以碳化濾池的填料裝填高度不宜設置的過(guò)高。而硝化濾池因濾池進(jìn)水懸浮物濃度已經(jīng)比較低，反沖洗比較容易，填料裝填高度則不必過(guò)低（同類(lèi)工程中硝化濾池裝填高度有很多都在3m以下，筆者認為這種設計裝填高度不可�。�，增加土建工程建設費用。

2　負荷設計過(guò)程中存在問(wèn)題

缺乏經(jīng)驗的設計人員往往盲目的參照有關(guān)資料設計水力負荷和填料容積負荷，但進(jìn)水濃度不同，水力負荷也不同，當污水處理廠(chǎng)進(jìn)水中含有一定的工業(yè)廢水成分時(shí)，負荷取值也不同，因為有機物的結構不同，其降解時(shí)間和降解速率也是不同的［3］，所以應結合廢水性質(zhì)、濃度及排放標準進(jìn)行科學(xué)合理的設計。

筆者發(fā)現有設計單位在其設計過(guò)程中，濾池的碳化負荷取到3．5kgＢＯＤ／（m3填料·ｄ）以上，硝化負荷取到0．9kgＮＨ3－Ｎ／（m3填料·ｄ）以上，從而造成達標困難被迫整改或降低處理負荷現象，這些都是應引以為戒的。并不是說(shuō)負荷不可以取到某一負荷高度，但作為設計單位應該在設計之前進(jìn)行調查研究的，另外應考慮在工程實(shí)施中可能存在一些不足之處，以致于使設計效果不能充分發(fā)揮而要考慮的設計余量。

在進(jìn)行負荷計算時(shí)，很多設計人員往往以去除負荷來(lái)計算，筆者和有關(guān)同行交流，并參照部分采用該處理工藝的污水處理廠(chǎng)運行數據后認為，污水設計負荷應以承受負荷來(lái)計算更穩妥。如果以去除負荷來(lái)計算，則應考慮一定的設計余量。針對氨氮設計負荷問(wèn)題，考慮更多的應是低溫環(huán)境對處理效果的影響，目前市政污水處理廠(chǎng)普遍執行《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》（ＧＢ18918－2002），該標準雖然也考慮了溫度（以12℃為界）對處理效果的影響，但實(shí)際應用中硝化細菌（自養菌）受溫度的影響較碳化細菌（異養菌）更明顯，有文獻報道，曝氣生物濾池硝化最佳溫度應在18．6℃以上［4］，而污水處理廠(chǎng)因規模原因，在冬季通常無(wú)法采取增溫措施，只能在設計過(guò)程中考慮采取合適的負荷，以保證冬季仍能取得較好的處理效果。

3　二沉池設置問(wèn)題

關(guān)于曝氣生物濾池的宣傳往往是不需設置二沉池，但實(shí)際應用的曝氣生物濾池出水中仍然有一定的懸浮物，而且往往在10mｇ／Ｌ以上，更高的甚至可達到30mｇ／Ｌ以上，懸浮物不僅影響感官效果，也在一定程度上影響了出水的ＣＯＤ、總磷值和消毒效果，所以推薦設置二次沉淀池。由于固體負荷不高，二沉池設計表面負荷可以取值在1．0～1．5m／ｈ以上，不能直接套用氧化溝及其他活性污泥法工藝的二沉池表面負荷（一般采用氧化溝工藝的二沉池表面負荷取值在0．6～0．8m／ｈ之間）。至于曝氣生物濾池工藝的處理優(yōu)點(diǎn)，筆者認為主要是其處理負荷高，停留時(shí)間短，因不存在污泥膨脹問(wèn)題，尤其適合營(yíng)養失衡的工業(yè)園區或工業(yè)污水處理廠(chǎng)，但不能因為該優(yōu)點(diǎn)而盲目宣傳其可以不設二沉池，工業(yè)廢水的懸浮物排放標準相對市政污水處理廠(chǎng)要寬松，則可以考慮曝氣生物濾池后端不設二沉池。在這里需要明確的是，曝氣生物濾池構筑物因建筑難度較大，施工精度較高，單位池容的建設費用比活性污泥法工藝要高，但濾池總池容要比活性污泥法工藝低很多，因此造價(jià)要比延時(shí)曝氣氧化溝等活性污泥法工藝要低20％左右。

4　放空和防堵塞設計

曝氣生物濾池工藝對預處理要求比較嚴格，預處理設計應非常謹慎，因已有相關(guān)資料介紹，在此不再重復敘述［5］。這里所要說(shuō)明的是，因曝氣生物濾池工藝牽涉管道比較多，設計人員普遍缺乏設計經(jīng)驗，往往忽視了濾池的降水放空設計（反沖洗之前先快速降水再反沖洗），尤其是碳化濾池放空設計尤為重要，硝化濾池和深度處理用濾池則視情況而定，其重要性遠不如碳化濾池重要。因曝氣生物濾池在其應用過(guò)程中曾碰到濾頭堵塞，濾板因此而受損現象，后期設計的曝氣生物濾池往往在濾頭進(jìn)口端設置防堵罩。但從目前應用情況看，由于只考慮了防堵設計，而未充分考慮到濾池的放空設計和防堵罩自身堵塞問(wèn)題，同樣影響了濾池的正常穩定運行。另外硝化濾池和深度處理用濾池，由于進(jìn)濾池懸浮物和漂浮雜物非常少，防堵設計則有些多余。

5　污泥問(wèn)題

曝氣生物濾池工藝應用于市政污水處理廠(chǎng)，所產(chǎn)生的污泥主要是初沉污泥和濾池反沖洗水中所夾帶的懸浮物、脫落生物膜。一般關(guān)于污泥處理系統設計都是沿用活性污泥法處理系統關(guān)于污泥系統的設計。這樣則無(wú)形中忽視了一個(gè)問(wèn)題，活性污泥處理系統可以依靠提高污泥濃度來(lái)儲存一定量的污泥（雖然對活性污泥的性狀有一定影響，但只要污泥濃度沒(méi)有大幅度提高，影響相對不是很大），所以即使污泥處理系統短期內存在問(wèn)題也不嚴重影響系統的運行。但曝氣生物濾池工藝由于自身不具有存儲污泥功能，填料上所截留懸浮物和老化生物膜必須及時(shí)通過(guò)反沖洗而排出處理系統。因此初沉池必須及時(shí)排泥，如果排泥不及時(shí)則會(huì )嚴重影響濾池進(jìn)水水質(zhì)，進(jìn)而影響濾池處理效果。如果在這期間污泥處理系統短期內存在問(wèn)題，則會(huì )嚴重影響污水處理效果。所以設計必須考慮污泥脫水機的備用或考慮一定的污泥儲存池容，以防止因污泥處理系統存在問(wèn)題而影響污水處理系統的處理效果。

6　反沖洗問(wèn)題

曝氣生物濾池反沖洗通常是采用先氣洗、再氣水聯(lián)合反沖洗，最后水漂洗模式。設計過(guò)程中，設計人員往往僅考慮了反沖洗強度問(wèn)題，而未充分考慮反沖洗強度與濾板開(kāi)孔率的相關(guān)關(guān)系。盲目的套用規范上規定的反沖洗強度，則危害無(wú)窮。在濾池濾梁、濾柱、濾板結構設計時(shí)，有些結構設計人員往往僅考慮了填料層的重力而未考慮反沖洗時(shí)反沖洗水向上的力，從而導致某些工程出現未設計濾柱或濾柱設置數量太少的現象。

某些工業(yè)廢水處理工程應用曝氣生物濾池工藝，采用氮氣（制氧機的副產(chǎn)品）作為反沖洗的氣源，但因缺乏經(jīng)驗未對反沖洗氣源進(jìn)行控制，反沖洗氣的壓力過(guò)大，造成濾板受損現象。所以推薦反沖洗時(shí)應注意觀(guān)察反沖洗室的壓力，壓力異常時(shí)應及時(shí)分析并采取相應措施。

7　其他問(wèn)題

配水均勻性關(guān)系到濾池的處理效果能否得到充分發(fā)揮，所以設計過(guò)程中應充分考慮如何設計以使配水更均勻。此外，很多文獻都報道說(shuō)曝氣生物濾池氧利用率高，但筆者觀(guān)察曝氣生物濾池的曝氣氣泡，明顯較活性污泥法要大很多，雖然不排除氣泡在上升過(guò)程會(huì )出現聚集導致氣泡變大現象，但對曝氣生物濾池充氧效率應進(jìn)行客觀(guān)公正的評價(jià)和測定，不能盲目進(jìn)行沒(méi)有依據的宣傳。

8　結論

曝氣生物濾池工藝最大的優(yōu)點(diǎn)在于對溶解性污染物和氨氮的去除上，雖然在國內某些工程應用上存在一些問(wèn)題，但曝氣生物濾池因生物相豐富，食物鏈長(cháng)，生化系統管理簡(jiǎn)單，絲狀菌生長(cháng)反而有助于提高處理效果。曝氣生物濾池在應用過(guò)程中之所以出現諸多問(wèn)題，筆者認為最主要原因是沒(méi)有充分了解該處理工藝，從而導致設計和建設過(guò)程中對設計質(zhì)量和工程質(zhì)量（如填料采購質(zhì)量和工程施工質(zhì)量）無(wú)法很好把關(guān)。只有客觀(guān)充分認識該工藝，該工藝才能夠成熟的應用和推廣。

參考文獻：
［1］田文華，文湘華，崔燕平，等．填料粒徑對曝氣生物濾池硝化性能的影響［Ｊ］．中國給水排水，2003，19（5）：48－50．
［2］金吳云，劉燦燦，沈耀良，等．填料層高度對曝氣生物濾池處理效果的影響［Ｊ］．江蘇環(huán)境科技，2008，21（3）：1－4．
［3］邱立平，馬軍，張立聽(tīng)．水力停留時(shí)間對曝氣生物濾池處理效能及運行特性的影響［Ｊ］．環(huán)境污染與防治，2004，26（6）：433－436．
［4］程小文，郭麗娜，張文藝．溫度對曝氣生物濾池中亞硝化過(guò)程的影響［Ｊ］．安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，23（4）：459－461．
［5］楊興華，董海燕，崔超，等．曝氣生物濾池的設計、施工和運行情況調研［Ｊ］．中國給水排水，2006，22（12）：92－95．作者: 楊興華,袁廷鍵,崔超  來(lái)源：谷騰水網(wǎng)