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摘要曝气生物滤池是燕化公司环保事业部2002年10月建成投产的西区污水回用水装置中的核心工艺，本文总结了曝气生物滤池运行两年来的一些情况，对存在问题及原因进行了分析。结合国内外曝气生物滤池技术的发展情况，提出了西区水净化车间曝气生物滤池今后改进的方向和方案。关键词曝气生物滤池BAF滤料反冲洗改进1国内外曝气生物滤池情况曝气生物滤池（BiololgicalAeratedFilter，简称BAF），也叫淹没式曝气生物滤池（SubmergedBiologicalAeratedFilters，简称SBAF），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（TheThirdGenerationFilter），是80年代末和90年代初国际上兴起的污水处理新技术。目前在欧、美和日本等国家已有上千座大小各异的污水处理厂应用了这种工艺。它可广泛应用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造等有机废水处理，具有去除SS、CODcr、BOD5、硝化与反硝化、脱氮除磷、除去AOX（有害物质）的作用，其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，并节省了后续二次沉淀池。该工艺有机物容积负荷、水力负荷大、水力停留时间短、出水水质高，因而所需占地面积小、基建投资少、能耗及运行成本低。近年来出现新型滤池曝气系统，其采用单孔膜空气扩散器滤池专用曝气系统，运行中氧的总体利用率可达30%以上，所以供氧动力消耗低，使运行成本大大降低，同时该新型结构的曝气系统不易堵塞。处理出水质量高,出水清沏透明，达1国家一级标准。1.1滤料选择滤料时，一般应满足以下要求：使微生物有良好的挂膜接触面，即比表面积大，具有较高的净化能力，处理负荷高；能有效地进行气、水的均匀分配；机械性能和物理化学性能好，不易磨损；滤料损失极小，强度高，使用寿命要长，如轻质生物陶粒、焦炭、石英砂、活性炭，或几乎不用更换的有机滤料，如BIOSTYRENETM滤料等，其中应用做多的是比重远小于水的粒状有机滤料，与无机滤料相比有机粒状滤料抗反冲洗的磨损性能较好。滤料的选择还与滤池水流的形式有关，一般上向流滤池选择比重小于1的滤料，下向流选择比重大于1的滤料。穿孔管曝气，选择不易堵塞管孔的滤料。1.2滤头、配水管网曝气生物滤池曝气管一般安装滤头，安装在滤板上，其主要作用是使曝气生物滤池的底部配水及气水联合反冲洗时配气均匀。也有不安装滤头，而是直接设置穿孔管曝气，以节省设备投资和维护费，其效率高，但容易堵塞，故处理前滤料需要筛网才能填装。也有安装膜式曝气头，但其通常在运行两年后，便开始丧失其效率。1.3供风风源一般曝气生物滤池设置两个风源，曝气和反洗用风分别单独供给，一个风源提供滤池正常曝气用风，保证其有一定的风量，水中有一定的溶解氧含量；另外一个风源提供滤池反洗压缩用风，保证反洗时配气管网有一定的风压，防止杂物堵塞配气管网中的穿孔管管孔或滤头。2曝气生物滤池运行情况西区水净化车间回用水装置于2002年10月1日建成投产，装置处理能力为500m3/h，是利用燕化公司环保事业部西区污水处理车间排放的二级处理出水作为原水，采用生化、2物化相结合的处理工艺，对二级处理出水进行深度处理，达到一定的水质标准，回用作为燕化公司炼油事业部的工业用水和橡胶事业部循环水的补充水。该装置中的重点装置—--曝气生物滤池，其设计进出水COD指标分别为100mg/L和50mg/L，设计去除率可达50％。但在实际运行过程中，生物滤池的进水达到60mg/L时，滤池出水就已经很难低于50mg/L，生物滤池的平均COD去除率只有10％左右；氨氮进出水指标分别为25mg/L和5mg/L，设计去除率能达到80％，但实际运行中，氨氮的去除率只有60％左右，曝气生物滤池进水氨氮超过20mg/L，其滤池出水氨氮较难控制在5mg/L。曝气生物滤池主要污染物（COD、氨氮）去除率均不能达到设计要求，这样对生化系统的运行要求较高，同时也给回用水装置后续处理增加了压力。3曝气生物滤池运行中存在的问题及原因曝气生物滤池结构见图1，主要是由生物反应过滤区、曝气装置、反冲洗装置等三部分组成，生物反应过滤区由生物滤料层和碎石垫层组成，滤料层采用粒径8～1.2mm的火山岩滤料，高度3.5m，垫层采用10～20mm的碎石，厚度0.2m；曝气生物滤池所需空气通过布置碎石垫层内的穿孔曝气管直接进入生物滤料层；西区车间原设计的反冲洗装置采用配水和配气独立系统，配气管与曝气管单独分开设置，但把配水管与进水管合并。2003年7月份，事业部对曝气生物滤池曝气装置、反冲洗装置进行了改造，仍然采用配水和配3气独立系统，但撤销反洗风管线（DN250），拆除曝气生物滤池配气管，配气管由原曝气管代替，曝气管兼作曝气管和配气管功能，即将曝气管和配气管合并，依靠曝气管进风管线上的电动阀门（DN100）和手动旁通阀门(DN80)，实现曝气生物滤池的反洗和曝气功能，旁通管上阀门（DN80）因是手动阀门，需处于长期开启状态（原设计为长期关闭状态），供应滤池的正常曝气风量，而开启曝气管进风管线上的电动阀门（DN100），则供应反洗气风量。同时配水管网由环状管网改成配水安全性差的“王”字形管网。曝气生物滤池经过两年多的运行，主要控制的污染物COD和氨氮的去除率均不能达到设计值，且有明显的下降趋势，主要归因于以下几个原因：3.1曝气生物滤池反洗风压不足西区车间橡胶工段有三台鼓风机，每台鼓风机风量均为150Nm3/min，分别供应鼓曝池曝气用风，曝气生物滤池曝气、反洗用风，过滤间纤维过滤罐反洗用风三处用风点。鼓曝池需风量为100Nm3/min，曝气生物滤池需50Nm3/min，过滤间纤维过滤罐每12小时反洗一次，反洗时需风量约为20Nm3/min。其中纤维过滤罐有3个，每个罐风反洗时间为15分钟，3个罐风反洗持续时间为45分钟。曝气生物滤池反洗风压低、风速小，尤其是当纤维过滤罐反洗时，风压更低、风速更小，且风量也急剧变小，这样很容易被比重大的火山岩滤料堆压曝气、配气管网中的穿孔管管孔，且滤池运行时间较长后，滤池底部的高浓度污泥和滤料就堵塞穿孔管的管孔，造成各单间生物滤池曝气不均匀、风量不均匀，滤池反洗周期也相应缩短，降低了滤池的产水能力，增加了能耗。目前，各间滤池均存在曝气不均匀的现象，特别是6#和8#滤池，其存在点状集中曝气的现象，导致部分区域鼓风翻浪影响生物膜正常生长，部分区域风量小，甚至池内出现死4角，无法正常供风；各单间滤池之间也存在风量不均匀现象，1#～5#滤池风量大且基本一致，6#～7#风量较小，8#最小。这主要原因就是曝气、配气管网中的穿孔管管孔不同程度的被高浓度污泥和滤料堵塞。3.2进水管和配水管结垢严重，单间生物滤池进水量不均衡进水管线和配水管结垢严重，各间生物滤池布水不匀，导致实际处理量明显下降。西区车间曝气生物滤池设计总处理量为500吨／小时，实际可达700吨／小时左右。但是由于车间进水中Ca离子浓度较高，且进水中投加了调节PH和碱度的液体碱（其主要有效成分为10％含量的Na2CO3）,Ca2++CO32-=CaCO3，生成难溶解的固体CaCO3,附着在管壁上，日久便产生管壁结垢现象，管线输送能力下降，目前，8#、6#、7#、5#、4#滤池进水管结垢严重，实际处理水量已下降30％左右，曝气生物滤池进水水量超过550吨/小时，曝气生物滤池进水渠就发生溢流现象。3.36#和8#滤池出现短流现象从表1可以看出，2#和3#滤池的氨氮去除率较高，主要原因是：2#、3#滤池进风量大外，其进水量比其他间滤池偏小；6#和8#滤池出水氨氮高，氨氮去除率低，平均为38.8%，主要原因是：滤池大部分进水在少部分火山岩滤料生物膜的作用后，直接从出水堰流出，形成短流，造成大部分进水氨氮只能在少部分硝化/亚硝化菌的作用下进行反应。表1：曝气生物滤池各单间进出水氨氮比较单位：mg/L时间滤池进水总滤出水1#出水2#出水3#出水4#出水5#出水6#出水7#出水7日8:0024.75.896.410.602.735.218.2417.91.848日11:0029.35.265.350.672.987.258.9217.25.429日11:0023.73.885.251.601.813.936.014.32.76510日14:0018.14.767.331.211.174.795.369.727.41注：1.以上数据均在原水量350吨/小时的情况下取样分析的；2.2004年9日6#滤池处于静置状态；3.8#滤池出现短流，氨氮去除率在8～10%之间，已处于停运状态；3.数据采集时间：2004年8月7日～10日。3.4各单间滤池滤层高度参差不齐表2：曝气生物滤池各单间滤层高度单位：厘米滤池号1#2#3#4#5#6#7#8#滤层高度(cm)365325372279375278382354由表2看出：2#、4#及6#滤池滤层高度均小于设计高度（滤层设计高度3.5米），4#和6#甚至比设计高度相差70cm；除8#滤池外，其他各间滤池滤层高度均不同程度超出设计高度。主要原因是：滤池检修时未按设计要求添装滤料；滤池反冲洗时存在部分滤料流失。3.5火山岩滤料比重大，且存在一定程度的磨损火山岩滤料比重大，反洗时老化的膜不易脱落，生物膜得不到更新。此外火山岩滤料由于气水流动引起火山岩之间的摩擦作用，火山岩滤料已经出现不同程度的磨损，其比表面积有所减少，固膜效果变差，影响污染物的去除效果。4今后曝气生物滤池的改进方向及方案曝气生物滤池滤料的选择和正确的配气是非常重要的。因此有必要从以下几点改进曝气生物滤池，提高其对主要污染物（COD和氨氮）的去除率，增加车间整体污水处理系统的抗冲击能力，一方面既可加大储罐、事故罐回放量，保障储罐、事故罐有一定的储存空间储存高浓度污水；一方面又可降低后续水回用装置的运行负荷，提高回用水水质的合格率。4.1设置滤头6设置滤头可使曝气生物滤池的底部配水及气水联合反冲洗时配气均匀。可采用一种曝气生物滤池专用滤头（见图2和图3），此采用进口ABS工程塑料制造，承压强度高，踩碰不碎，在滤头结构中强化螺纹，增设橡胶垫圈，联接牢固、不脱落。滤头帽底座设计增强底缝，使与滤板间无死水区，不积泥等优点。图2滤板、滤头布置图3曝气滤头4.2反洗配气管与曝气管单独分开设置西区车间曝气生物滤池反洗风配气管应改回原设计，由反洗风配气管单独提供反洗风，同时也实现反洗风开启时，正常曝气风关闭，反洗风停止时，正常曝气风开启，以提供曝气生物滤池反洗时所需要较大风量和风速，保证能耗与效率的有效配合。同时还可以发挥现有电磁阀的正常功能，实现反冲洗的自动操作（现在所有的电动阀都是手动操作）。4.3曝气管设置空气扩散器西区车间的曝气生物滤池，原来的曝气管为穿孔管，容易被杂物堵塞，目前4#、6#和8#曝气生物滤池曝气管均出现不同程度的堵塞现象，尤以8#曝气生物滤池曝气管为最，其风量约为正常生物滤池风量的20%左右，曝气管有堵塞的曝气生物滤池，其水质去除率明显低于其他曝气生物滤池。为了使各单间曝气生物滤池曝气风量均匀，可将曝气管增设一种安装方便、供给的气泡直径小、气泡分布范围大、不易被7杂物堵塞，不怕滤料堆压的空气扩散器。4.4滤料选择现有的火山岩滤料存在磨损大、比表面积变小、比重较大、易于堵塞穿孔管管孔的缺点。可选择比表面积大、比重小、使用寿命长、质轻的轻质生物陶粒或几乎不用更换的球形颗粒且能漂浮在水中的BIOSTYRENETM滤料。4.5进水管定期进行疏通，解决管线结垢问题2004年8月底车间采用高压水车对6#、8#滤池进水管线进行了疏通。结果对进水立管部分的疏通效果良好，管线内的垢层被较为彻底的清除，进水量明显增加，效果较为理想。整体而言疏通后6#、8＃滤池进水量明显增加，采用该方法可解决进水管结垢问题，恢复管线输水能力。4.6曝气管网定期进行清通，解决管线堵塞问题2004年8月底车间两次联系施工单位，采用空压机的高压风对6＃、8＃的曝气管网进行了疏通。疏通时风压最高达到