與普通活性污泥法相比，曝氣生物濾池具有有機負荷高、占地面積小(普通活性污泥法的1/3)、投資少(節(jié)約30%)、無污泥膨脹、傳氧效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點。[1 ~ 3]，但對進水SS有嚴格要求(一般SS≤100 mg/L)，同時其反洗水量和水頭損失比較大。

曝氣生物濾池(BAF)是20世紀80年代末和90年代初在歐美首先發(fā)展起來的一種新型生物廢水處理技術。

曝氣生物濾池是由滴濾池發(fā)展而來的，屬于生物膜法范疇。最初用于三級處理，后來發(fā)展為直接二級處理。自20世紀90年代初歐洲建成第一座采用曝氣生物濾池的城市污水處理廠以來，它已在歐美、日本等發(fā)達國家得到廣泛應用。目前，世界上已有3500多家大大小小的污水處理廠應用了這項技術。該工藝集過濾、吸附、生物代謝等多種凈化功能于一體，具有體積小、占地面積小、處理效率高、出水水質(zhì)好、工藝簡單、操作管理方便、節(jié)省二沉池等優(yōu)點。

曝氣生物濾池技術是在充分吸收國外曝氣生物濾池優(yōu)點的基礎上發(fā)展起來的。它最大的特點是采用了一種新型的球形陶粒填料，在其表面及其開口空腔空之間生長有一層微生物膜。當污水自下而上流經(jīng)濾料層時，微生物膜吸收廢水中的有機污染物作為自身代謝的養(yǎng)分，在濾料層下部提供曝氣和供氧的條件下，氣體和水均處于向上流動狀態(tài)，使廢水中的有機物好氧降解，進行硝化反硝化。它定期用處理后的出水反沖洗過濾器，消除濾料表面增殖的老化微生物膜，以保證微生物膜的活性。

污水處理曝氣生物濾池的原理是反應器中附著在濾料上的生物膜中微生物的氧化分解，濾料和微生物膜的吸附和滯留，沿水流方向形成食物鏈的分級捕食和微生物膜內(nèi)部微環(huán)境的反硝化作用。

根據(jù)曝氣生物濾池的水流方向，可分為上流式曝氣生物濾池和下流式曝氣生物濾池。由于升流式曝氣生物濾池接近理想的濾池，因此在實際工程中得到廣泛應用。

曝氣生物濾池反應器作為一個完整的循環(huán)，從過濾開始到反沖洗結束，定期運行。具體流程如下:

預處理后的污水從過濾器底部進入濾料層，在濾料層下部設有供氧曝氣系統(tǒng)進行曝氣，氣水同向流動。在過濾器中，有機物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；此外，由于堆積的過濾介質(zhì)層和微生物膜內(nèi)部存在厭氧/缺氧環(huán)境，在硝化的同時實現(xiàn)了部分反硝化，過濾器上部的出水可以直接從系統(tǒng)中排出。

隨著過濾的進行，由于濾料表面產(chǎn)生的生物量不斷增加，截留的ss不斷增加，初期過濾器的水頭損失緩慢增加。當固體物質(zhì)積累到一定程度，水頭損失達到極限水頭損失或ss穿透時，必須反沖洗過濾器，去除濾床中多余的微生物膜和ss，恢復其處理能力。

曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗，反沖洗水處理達標，反沖洗空氣來自濾板下部的反沖洗氣管。反洗時，關閉進水口和工藝空氣體，先用單獨的氣體沖洗，再用氣體和水沖洗，最后用水沖洗。反洗過程中，濾料層輕微膨脹。在空氣和水對濾料的流體沖刷和濾料之間的相互摩擦下，老化的生物膜和截留的懸浮物與濾料分離。沖洗后的生物膜和懸浮物通過反沖洗排水排入過濾器，反沖洗排水回流至預處理系統(tǒng)。

與傳統(tǒng)的活性污泥法和接觸氧化法相比，曝氣生物濾池具有以下特點:

1具有較高的生物濃度和較高的有機負荷

曝氣生物濾池采用粗糙多孔的球形濾料，為微生物提供了更好的生長環(huán)境，易于懸掛和穩(wěn)定運行，能夠在表面和濾料之間保持更多的生物量。單位體積微生物量遠大于活性污泥法(高達10 ~ 15g/L)。微生物生物量的高濃度增加了曝氣生物濾池的容積負荷，從而減少了池容積和占地面積，大大降低了基建成本。

2.工藝簡單，出水水質(zhì)好

由于濾料的機械攔截和濾料表面代謝產(chǎn)生的微生物和粘性物質(zhì)的吸附，出水的SS很低，一般不超過10mg/l，可以省去二沉池，降低基建成本。由于定期反沖洗，生物膜可以得到有效更新，表明生物膜較薄，活性較高。有時，即使生物處理失敗，其物理機制仍然可以在短時間內(nèi)保證高質(zhì)量的出水。曝氣生物濾池處理后的出水不僅可以達到排放標準，還可以回用。

3抗沖擊負荷能力強

由于整個濾池分布的微生物濃度較高，對有機負荷和水力負荷的變化不像傳統(tǒng)活性污泥那樣敏感，不存在污泥膨脹問題。

4.氧氣傳輸效率高

曝氣生物濾池的氧氣利用率可達20% ~ 30%，曝氣量明顯低于一般生物處理。主要原因是:①由于濾料粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，增加了氣液接觸面積，提高了氧氣利用率；(2)氣泡上升過程中，由于濾料的堵塞和分裂作用，氣泡必須通過濾料的縫隙，延長了其停留時間，也有利于氧氣的傳質(zhì)；③理論研究表明，曝氣生物濾池中的氧氣可以直接滲透到生物膜中，從而加快氧氣輸送，減少氧氣供應。

5易掛膜，啟動快

曝氣生物濾池調(diào)試時間短，一般只有7 ~ 12天，不需要接種污泥，采用自然膜馴化。由于微生物生長在粗糙多孔的濾料表面，不易流失，使得其操作管理簡單。曝氣生物濾池在短時間內(nèi)不使用時可以關閉，曝氣后可以在短時間內(nèi)恢復正常運行。這一特點說明BAF非常適合一些水量變化較大的地區(qū)的污水處理。

6.植物區(qū)系結構合理

在傳統(tǒng)的活性污泥工藝中，微生物的分布相對均勻，曝氣生物濾池中自上而下形成不同的優(yōu)勢菌株，使脫碳和硝化/反硝化可以在一個池中進行。

7高度自動化

隨著相關工業(yè)技術的發(fā)展，出現(xiàn)了液位傳感器、在線溶解氧分析儀、定時器、變頻器和微機等先進的自動化設備，使曝氣生物濾池系統(tǒng)的運行和管理自動化得以成功實現(xiàn)。

曝氣生物濾池系統(tǒng)可以在線檢測進水水質(zhì)水量和污水中溶解氧濃度，并通過PLC控制系統(tǒng)方便地調(diào)節(jié)曝氣時間，控制風機供氧，實現(xiàn)優(yōu)化運行?？删幊炭刂破飨到y(tǒng)自動反沖洗過濾器。

8.脫氮效果好

通過不同功能的過濾器的組合或同一過濾器中不同功能區(qū)域的分布，可以同時進行硝化和反硝化。其原理是在兩組過濾器或同一個過濾器中人工創(chuàng)造好氧和兼性生物環(huán)境，既能去除一般有機物和懸浮物，又有較好的反硝化作用。

為了實現(xiàn)硝化和反硝化，需要連續(xù)測量每個過濾器中的溶解氧值并對其進行控制。在C/N池和N池曝氣階段，需要不斷調(diào)整溶解氧水平，使溶解氧達到較高水平(約2 ~ 3 mGo2/L)，而d N池溶解氧達到較低水平(約0.2 ~ 0.5 mGo2/L)。

根據(jù)本項目進出水水質(zhì)要求，只需氨氮硝化，不需要反硝化，因此只需建C/N池和N池。

9結構模塊化有利于未來的擴展

曝氣生物濾池單元為模塊化結構，能更好地滿足城市污水處理廠分期建設的要求。

升流式曝氣生物濾池的結構:

曝氣生物濾池工藝技術分析

曝氣生物濾池(BAF)是一種高負荷浸沒式固定膜三相反應器，于20世紀70年代末和80年代初在法國首次成功應用。已經(jīng)在歐美和日本廣泛使用。

曝氣生物濾池具有以下特點:

曝氣生物濾池的主要特點是采用粒徑較小的顆粒物料作為濾料，濾料浸沒在水中，鼓風機用于曝氣供氧。濾料層起到兩個作用:第一，作為微生物的載體，與一般的生物濾池相比，由于其比表面積較大，污水與生物膜的實際接觸時間較長，可以使生化反應進行得更徹底；其次，它可以作為過濾介質(zhì)截留進水中的懸浮物和新形成的生物固體，省去了其他生物處理方法中的二沉池，獲得高質(zhì)量的出水；

許多不同性質(zhì)的菌群可以在原曝氣濾池中生長。在靠近進水端的過濾層，污水中有機物含量高，各種異養(yǎng)菌占優(yōu)勢，主要是去除BOD；在靠近出水口的過濾介質(zhì)層，污水中的有機物含量已經(jīng)很低，自養(yǎng)硝化細菌會占優(yōu)勢，可以進行氨氮的硝化反應。硝化細菌存在于生物膜的內(nèi)側(cè)，對濾料有很強的粘附力。曝氣生物濾池一旦形成，不容易完全脫落，因此具有很強的硝化除氨氮能力。

采用氣體水平向上流動，使氣體和水能夠均勻分流，防止氣泡在濾料層中凝結堵塞，濾料層對氣泡的切割作用可以延長氣泡在濾料層中的停留時間，氧氣利用率高，能耗低；

向上歧管已成為一種有利于工藝的半圓柱形推動條件，即使在高過濾速度和負荷下，也能保證曝氣生物濾池工藝的持久穩(wěn)定性和有效性。

采用氣體水平向上流動，可以更好地利用空之間的過濾。空氣體可將固體物質(zhì)帶入濾床深度，并使濾罐內(nèi)保持高負荷、均勻的固體物質(zhì)，從而延長反洗周期，減少清洗時的水和氣耗。

曝氣生物濾池具有生化處理和過濾的雙重功能，可以同時去除污水中的有機物、氮、磷和懸浮物。