【污水处理厂工艺】曝气生物滤池工艺原理及印染废水深度处理中应用

摘要：本文介绍了曝气♀生物滤池的工艺原理和应用现状，在此基础上，结合印染废水深度处理的特点，给出◥了应用曝气生物滤池处理印染废水的组合工艺。

关键词：曝气生物滤池；印染废水；深度处理；组合工艺

曝气生物滤池（Biological Aerated Filter 简称BAF） 是20 世纪80 年代末90 年代初在普通生物滤池的基础■上，借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺，最∮初用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理。自80 年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，曝气生物滤池已在欧美ㄨ和日本等发达国家☉广为流行，目前世界上已有数百多座大大小小的污水处理厂采用了这种技术。随着研究】的深入，曝气生物滤池从单一工№艺逐渐发展成综合工艺，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮除磷、除去AOX 的作用。

1 关于曝气生物滤池

1.1 曝气生物滤池工艺原理

尽管曝气生⊙物滤池池体类型以及运行方式有多种多样，各有特点，但其基本原理是都是以过滤为主▓体的生化处理工艺，通常由配水系统〗、曝气系统、粒状的填料床、出水、反洗水收集』系统以及自控系统等组成。曝气生物滤池实质是一种生物膜法，即在曝气池中填充生物填料，利用填料表面附着的生物膜降解水中污染物的处理单＠ 元。由于所选☆填料自身的特点，填料表面容易附着生物膜。生物膜中生长着众多种属和数量的微生物，有好氧菌、兼氧菌、厌氧菌，所以曝气生物滤池对◣水中的各种有机物都有一个很好的去除▽作用，同时对氨氮也有很高的去除效率。

1.2 曝气生物滤池研究应用现状

曝气生物滤池可分为上向流和下向流两种，早期曝气生物滤池≡多采用下向流，如BIOCARBON[1]。现在多采用上向流方ω　式（即采用气水同向流），使布水、布气更加均匀，同时在〇水气上升过程中可把底部截留的SS 带入滤池中上※部，增加了▲滤池的纳污能力，延长了工作周期。目前，上向流曝气生物滤池有BIOFOPR、BIOSTYR、COLOX、Deepbed、BIOPUR等多种↙形式[2]，其中BIOFOPR 和BIOSTYR 应用▂较为广泛。作为在20 世纪80 年代末在欧美发展【起来的一种新型污水处理技术，国内外学者在BAF工艺处理方面做了大量▲的工作，对其滤料选々择、硝化反硝化脱氨氮、除磷、动力学机理以及反冲洗等各个方面都作了深入的研究。

滤料的合理选择往往ξ　关系到BAF 的处理效果。W.S.Chang 等用天然沸石作滤料对纺织废水进行处理，效果明显好于砂砾，原因归结于天♀然沸石具有更强的阳离子交换能力和更大的比△表面积[3]。田文华等以沸◆石滤料为例，研究了滤料粒径对曝气生物滤池硝化性能的影响。研究表明，滤料粒径为2~3mm 的比4~5mm 的对︼氨氮的去除率高。在温度为20℃时，前者的硝化速率常数比后者高63.1%，同一条件下的硝化强度也高39.7%[4]。

在曝气生物滤池降解氨氮方面∮，R.Pujol 等的实验结果表明，在温度为22℃、氨氮负荷2.5 kg/(m3·d)条件下，BAF 对氨√氮的去除率可达90％以上[5]。在此后的实验中，R.Pujol 等比较了前置反硝化和后置反硝化的优劣，指出反硝化过程最佳滤速为10~15m/h[6]。F.Fdz-Polanco 等（2000）研究了硝化曝气生物滤池◢中异氧菌和硝化菌的空间分布情况，发现硝化细菌、亚硝化细菌在反应器中的空间分布与CODcr 浓度有关，呈现明显的分╱区分布[7]。马军等（2003） 研卐究了曝气生物滤池中亚硝酸盐的积累及影响因子，在反应器中发现了明显的亚硝酸盐的积累现象，并表现出显著的短程硝※化反硝化特征[8]。在曝气生物滤池除磷方面，P.W.Westermna 等人的研究结果显示，对上流式BAF 对TP 的去除率大致为26%，要进一步提高除磷效果需通过化学∏沉淀或厌氧好氧交替促进磷的过剩吸收[9]。Gnocalves等进行BAF 同步脱氮除磷的研究时发现，进水方式对磷去除效果没有差异性影响[10]。A.Aesey 等发现利用BAF 反硝化脱氮时，如利用水解污泥或水解固体废物↘作外加碳源，可同时去除比微生物生长需要高3 倍的磷。文献报道有机物和磷的去除是由于生物吸附和生物积累作用的结果[11]。同步生物除磷脱氮效能较低一直是曝气生】物滤池的缺点之一，因此在这方面取得突破是研究的重要方向。在BAF 的动力学研究方面在BAF 的动力学研究方面。M.F.Hamoda 等通过对BAF 处理合成碳水化合物废水的○研究，提出了一种◣理论模型，他们认为底物利用速率是底物浓度的双曲线函数，固体停↑留时间是水力停留时间、有机物负荷及冲洗因子(washout factor)的函数[12]。

2 印染废水深度处理工〗艺

目前印染废水深度处理可选择的工艺方法主要有：物理化学法、高级∞氧化法、生物法等。

2.1 物理化学法

吸附法是目前物化法中最常用的去除水中污染物的方法。这种方法是将活☆性炭、粘土等多■孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。常用的吸附剂主要有活性炭、吸附树脂、硅藻土等，目前在印染废水深度处理方※面主要利用活性炭。膜分离的方法是一种新兴的高效分离、浓缩、提纯和净⌒化的技术。随着膜技术的发展，膜在印染废水深度处理中的应用也会越来越多。目前膜工艺应用到实际中主要障碍是：投资和运行费高，易发㊣　生堵塞，需要高水平的预处理和定期的化学清洗，还存在浓缩物的处理问题。

2.2 高级氧◤化法

化★学法主要有混凝、高级氧化和＠电化学等方法。化学氧化法印染废水处理应用的氧化剂很多，常用的是臭氧(O3)和H2O2/Fenton。研究表明，O3 能迅速而广泛地氧化分解ξ水中的大部々分有机物。光催化氧化技术利用强氧〖化剂如Fenton、O3 、H2O2 等在UV 辐射下产生具有强氧化能力的HO·来处理废水，常见的光催化氧化☉技术有UV/Fenton、UV/O3、Uv/H2O2 等。采用光敏化半导体为催化剂处理有机废♀水是近年来研究较多的一个分支。光敏化氧化以光敏化半导体为催化剂，大多采用TiO2 为代表的钛Ψ系半导体触媒或贵金属催化剂。

2.3 生物法

生物技术不仅应用于印染废水的二级处理中，还可以作为印染废水的深□度处理技术。目前，研究热点是针对二级出水中污染物大都是难生物降解的特点，开发出新型反应器，以▓进一步降低二级出水中的CODCr 浓度和色度色度。

3 曝气生物滤池应用于印染废水深度处理工艺

根据曝气生物滤池的特点，结合印染废水的特性及深度处理「要求，组合的处理工艺如下：① 二级处理尾水※→气浮→曝气生物滤池→排放。② 二级处理尾水→气浮→曝气生物滤池→过滤→排放（回用）。③ 二级处理尾水→气浮→臭氧氧化→曝气生物滤池→多级过滤→离子交换→回用。

组合工艺①主要适用不能稳定达标或标准要求提高后ζ的深度处理工艺，组合工艺②为标准要求提高或回用标准要求较低的深度处〗理工艺，组合工艺③为工艺回用水标准要求的深度处理工艺。组合工艺的气浮单元主要是去除废水中的SS，这是应用曝气生物滤★池必须注意的环节；曝气生ω　物滤池后的滤单元，也主要是去除SS，其目的则是为后续单元创造条件。

4 结语。在应用以曝气生物滤池为主体的印染废水深度处理工艺』中，一定要根◎据尾水特点和最终要求，选择合适的组合工艺。由于曝气生物滤池的优越性，有理由相信其会在今后的设计工艺中越来越多的被采︾用。

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