曝气生物滤池技术在城市污水处理厂中的应用

 【摘 要】本文简要概述了曝气生物滤池技术的发展历程和技术特点。并列举了一些曝气生物滤池技术在城市污水处理厂中的应用情况，讨论了曝气生物滤池技术在我国城市污水处理厂的应用前景与展望。 

　　【关键词】曝气生物滤池；城市污水处理厂；水资源 

　　引言：可用水资源的不足一直是一个非常严重的全球性问题。水资源短缺，一方面是由于人类用水量增加所导致的，另一方面则是由于水环境污染造成的。而城市生活污水的排放是其中一个重要污染源。 

　　一、我国城市污水处理厂现状 

　　大多欧美发达国家城市污水处理率都已超过了90%，而我国的城市污水处理率还达不到70%，而且很多的中小城市的污水处理厂出水的水质标准还较低。但随着中国经济的发展和政府对水资源水污染问题的更加重视，对城市污水处理的要求日益提高。很多城市对建在市区内和靠近市区的城市污水处理厂，已经要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 189182002）的一级A出水标准[1]，对处理后的出水水质提出了更高的要求。 

　　长期以来，我国的污水处理技术都是沿袭了欧美国家近百年来的路线与处理技术：绝大多数都是照搬国外的活性污泥法二级处理。而以活性污泥法为主的工艺一般都难以达到该排放标准。而且以活性污泥法为主的工艺还普遍存在占地面积大，运行中有臭气产生等缺点，这些都不适合于建在市区内和靠近市区的城市污水处理厂。因此，有必要寻求一种出水水质更好、占地面积更小、基建成本更底、运行管理方便并且卫生条件更好的污水处理新工艺。 

　　二、曝气生物滤池技术 

　　1、曝气生物滤池技术的发展 

　　曝气生物滤池技术，是上个世纪80-90年代，在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发出的污水处理新工艺。最初用于污水的三级处理，后逐渐发展成直接用于二级处理[2]。它是一种集过滤、生物吸附、生物氧化于一体的新型水处理技术，并可以维持高的水力负荷和保留高的生物量浓度以减少环境冲击，能促进微生物生长且产泥量少[3]。 

　　目前，在欧美、日本等地已有数千座大大小小的污水处理厂采用了曝气生物滤池技术。我国北京已有示范工程，马鞍山钢铁设计院即将成立全国曝气生物滤池研究中心。从曝气生物滤池工艺的开发到日趋成熟，国内外出现了多种基于曝气生物滤池技术的水处理工艺[4]。 

　　2、曝气生物滤池工艺的工艺特点 

　　曝气生物滤池在开发过程中，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，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其处理污水的原理是：反应器内滤料上所附生物膜中微生物的氧化分解作用、滤料及生物膜的吸附阻留作用、沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用。 

　　3、曝气生物滤池工艺的优缺点 

　　一般而论，与活性污泥法相比曝气生物滤池具有如下优点[5]： 

　　（1）曝气生物滤池工艺比活性污泥工艺生物量大。曝气生物滤池工艺中采用的粗糙多孔的颗粒状滤料，滤料表面可附着生长更多的微生物，使反应器内维持更高的生物量。 

　　（2）曝气生物滤池工艺流程短、基建投资少。曝气生物滤池工艺具有给水快滤池的技术特点，挂有生物膜的滤料对污水中的悬浮固体（SS）有较高的去除能力，使出水的SS很低，所以无需应用二沉池就可直接出水，这大大的降低了工程的建设费用。 

　　（3）菌群结构合理。传统的活性污泥法微生物的分布相对均匀，而在曝气生物滤池中沿污水流程能形成不同的优势生物菌种，可使有机物降解、硝化和反硝化能在同一个容器中发生，简化了工艺流程。 

　　（4）耐冲击能力强，由于曝气生物滤池工艺生物量高、菌群结构合理，所以与活性污泥工艺相比其对水质、水量、环境变化等都具有较强的适应性。 

　　（5）在设置回流或单独设置反硝化段的情况下可以实现较好的脱氮效果。 

　　曝气生物滤池工艺也有一些不足之处 [6]： 

　　（1）对进水SS要求较高，一般要求采取较为严格的预处理措施，否则滤料极容易堵塞，这不仅增加了工艺的复杂性，还增加了工艺应用的风险。 

　　（2）需要定期进行反冲洗，用来去除滤层中截留的水中悬浮物和脱落的生物膜，并洗脱滤料上老化的生物膜。反冲洗时曝气生物滤池不能工作，反冲洗后还需要时间恢复。而且当进水悬浮物较多时，需要频繁进行反冲洗，运行周期较短。 

　　（3）生物除磷效果很差，需要辅以化学法进行除磷。 

　　（4）曝气生物滤池工艺产生的污泥无机成分高，不利于消化利用。 

　　三、曝气生物滤池技术在污水处理中的应用 

　　曝气生物滤池技术最初被用于污水的深度处理和微污染水源水的处理的。后来随着技术的不断改进，其应用范围得以扩大。随着水体富营养化的加剧，国家对城市污水的排放标准不断提高，活性污泥工艺占地面积大、处理时有臭味、出水水质不高等缺点慢慢浮现出来。而曝气生物滤池工艺占地面积小、无臭味、出水水质高，很适合如今的形式。如今，在城市市政污水处理中得以大力推广和应用。 

　　例如大连马栏河污水处理厂，采用除碳/硝化组合形式。原水经过混凝沉淀池去除部分SS；气浮除油去除水中浮油和部分SS后进入两级除碳/硝化曝气生物滤池，在滤池中进行有机物的降解和氨氮的硝化处理。其出水水质明显优于活性污泥法，并且污泥产量少，占地面积小，生化池基本无臭味，经济，卫生，节能。而大连春柳河二期污水处理厂采用更新形式的反硝化滤池/除碳/硝化曝气生物滤池组合形式工艺，除在经济，卫生条件上全面优于传统活性污泥法外，其对总氮也有更高的去除效率。而除碳/硝化曝气生物滤池/反硝化滤池组合形式的工艺虽然需要投加碳源，但其处理效果可调，稳定性更高，在我国也已有了较多的应用。 

　　四、结束语 

　　曝气生物滤池技术是一项构造合理、处理效能高、潜力巨大的废水生物处理技术，经过数年来的研究改进，在其反应机理、滤料改进等研究上都取得了突破性的进展。如今，该技术已经较为成熟，达到了实际应用的程度。其经济、节能、环保、卫生，是一种适合我国国情的水处理技术，应加大力量进行深入研究和发展，并推动该技术在中国的应用水平。 

　　参考文献： 

　　[1]林杉.水解酸化前置反硝化曝气生物滤池工艺技术研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009：1-2. 

　　[2]曹琳. 曝气生物滤池中的短程硝化过程及短程反硝化动力学研究[D]. 重庆：重庆大学，2005：5-8. 

　　[3]陈真贤，张朝升，荣宏伟. 曝气生物滤池的研究进展[J]. 广东化工，2007，34（170）：89-93. 

　　[4]徐亚明，蒋彬. 曝气生物滤池的原理及工艺[J].工业水处理，2002，22（6）：1-5. 

　　[5]曹琳. 曝气生物滤池中的短程硝化过程及短程反硝化动力学研究[D]. 重庆：重庆大学，2005：5-8. 

　　[6]刘剑. 曝气生物滤池脱氮工艺与过程控制研究[D]. 湘潭市：湘潭大学，2005：9-11.