刘寅阁
天津高能嘉源环保科技有限公司
摘要：随着环境资源越来越被重视，人类对污水处理的投入也越来越大，污水处理技术的发展也越发迅猛，本文从曝气生物滤池技术的特点及发展轨迹，单独从滤料角度对曝气生物滤池技术进行研究分析，便于人们在BAF技术应用选择时根据污水成分及处理效果更好的选择滤料，从而较好的实现污水处理效果。
关键词：曝气生物滤池；发展特点；滤料
随着环境资源越来越被重视，人类对环境污染的治理投入也越来越大，污水处理的技术发展也越来越快，其中曝气生物滤池技术的发展也愈发完善，对于污水中污染物的不同可通过更换滤料来达到相应的效果。
1 BAF的工艺原理和特点
曝气生物滤池简称BAF，是一种在普通生物滤池的基础上借鉴给水滤池工艺原理发展而来的一种新型的污水处理工艺，曝气生物滤池是普通生物滤池的一种变形形式，也可以理解为是生物接触氧化法的一种特殊形式，可在一个单元反应器内净化水质。BAF的工作原理是以填料作为载体，在反应器底部进行曝气，当污水流经填料时，充足的营养物质和溶解氧为微生物的生长提供了较好的条件。当微生物富集到一定程度时，能够在填料表面形成生物膜，在生物膜的作用下，污水中的有机污染物得到净化，同时填料起到物理过滤作用；微生物的代谢、絮凝作用于填料的物理吸附、截留作用以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用三方面的相互配合，从而达到净化污水的目的。滤池内形成的好氧/厌氧区，可以进一步实现脱氮除磷的功能，随着BAF的运行，生物膜逐渐变厚，开始脱落，系统进入反冲洗阶段，反冲洗采用气水联合反冲，反冲洗水为经处理后的达标水，反冲洗空气来自于滤板下部的反冲洗气管，大量空气进入后从滤头的缝隙冲出剪切冲刷滤料颗粒表面，将污质浮于滤层上部，反冲洗时关闭进水和工艺空气，先单独气冲，然后气水联合冲洗，最后进行水漂洗。反冲洗时滤料层有轻微膨胀，在气水对滤料的流体冲刷和滤料间相互摩擦下，老化的生物膜与滤料分离，冲洗下来的生物膜随反冲洗排水排出滤池，反冲洗排水回流至预处理系统，完成生物膜的更新以恢复截污能力。
曝气生物滤池具有占地面积小、处理效率高、出水水质好、耐冲击负荷性能好、可自动化等特点，同时集生物净化和物理过滤于一体，不需要设置二沉池，既保证污水的处理效果，又能使处理工艺流程最大程度的简化，此外，BAF系统操作方便，运行成本较低，能耗也较小。近年来被广泛应用于工业废水和生物污水的处理中。
2 BAF的完善和发展
单纯从污水处理原理的角度来讲，曝气生物滤池是属于固定生物膜反应器的一种，在国外研究机构对于这类反应器的研究由来已久，早在19世纪末期国外就有人尝试过在填充床内进行强制曝气的试验，其处理污水的原理与曝气生物滤池已经非常相似。后来由于生物膜反应器在应用中容易堵塞，填料性能不理想，环境卫生条件差，而且同期活性污泥法飞速发展，导致生物膜工艺在各国的应用一度受到冷落。直到20世纪中期，研究者们在大量试验基础上，逐渐认识到生物膜法与活性污泥法各有千秋，先后开发出塔式生物滤池、高负荷生物滤池、生物转盘、接触氧化、曝气流化床等多种工艺。
我国曝气生物滤池技术的应用自2001年国内首座曝气生物滤池在大连市马栏河污水处理厂投入运行，污水处理量12万m3/d，出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级排放标准的要求，满足了回用水的标准。通过对曝气生物滤池的原理、工艺、填料等方面研究的不断深入，曝气生物滤池工艺得到了广泛的推广，山东胜利油田沙营污水处理厂、广东省江门丰乐污水处理厂等地纷纷采用了BAF技术，且都取得了较好的效果。
3 BAF工艺中滤料的选择应用指标
在BAF技术的应用中，滤料作为曝气生物滤池的核心组成部分，其特性对曝气生物滤池的运行效果及能耗起到至关重要的作用，不同的滤料对于不同的污水处理效果也不尽相同，在滤料的选择时主要考虑的几个因素如下：
3.1 自身强度
滤料的自身强度要满足不同强度的水力的冲击作用，同时自身强度还要求滤料间摩擦碰撞过程中的破损率低，一旦自身强度不足，滤料破损过多会影响过滤效果。
3.2 外观形状?
滤料外形应以圆球形为宜，因为圆球形状时水流阻力较小，不容易产生堵塞。过去我国生物滤池常用的滤料多为不规则形状，如碎石、矿渣、焦炭、无烟煤等，不规则形状的滤料水流阻力大，滤水通气不均匀，因此在一定程度上会限制生物滤池在国内污水处理中的应用范围。
3.3 密度
滤料密度过大，造成在反冲洗时滤料悬浮困难或使反冲洗耗能增加；密度太小，又不易于滤料在反应器中的运行工况，且反冲洗时易出现跑料现象，因此滤料密度需在一定的范围之内。
3.4 比表面积
滤料一般选用比表面积大、开孔孔隙率高的多孔惰性载体，这种载体有利于微生物的吸附、持续生长和形成生物膜。
3.5 孔隙率及表面粗糙程度
滤料表面应具有一定的孔隙率及粗糙度，这样有利于微生物膜的附着、生长，并减少填料之间摩擦碰撞而造成附着微生物的脱落，有利于生物滤池的运行。
3.6稳定性
生物膜在新陈代谢过程中会产生代谢产物，某些代谢产物会对载体产生腐蚀作用，所以生物膜载体必须具有一定的生物化学稳定性和抗腐蚀性；具有惰性，不参与生物膜的生物化学反应，且其本身是不可降解的，不含有害人体健康和妨碍工业生产的有害杂质，以保证填料在使用中不被损坏和不对处理水产生二次污染。
例如目前活性焦滤料的选择使用时，根据上述的影响因素选择活性焦作为滤料。活性焦作为一种新型的污水处理用滤料，有其独特的优势和处理效果。活性焦是采用褐煤为基础材料，经过炭化、活化工艺生产而成，其吸附材料为没有充分干馏或活化的活性炭类，其中孔发达、价格低廉。活性焦密度大于水，属于浸没式填料，表面粗糙，有利于微生物的生长；活性焦中孔发达，中孔平均孔径大约在5nm左右，有利于吸附大分子量的物质；其粒径小、相对比表面积较大，能够使更多的微生物吸附在其表面，单位体积内所含的生物量较多，对污染物的去除率较高；活性焦滤料在曝气总量一定的情况下，不同曝气强度对于滤料损耗率影响不同，曝气强度越大，滤料破损越严重，但在正常曝气条件下，滤料损耗较少，符合对于滤料损耗率的要求。
在使用活性焦为填料的BAF技术应用中，以处理煤化工废水污染物为例的试验中，经过一段时间的运行，废水中的COD去除率为36.2%，处理效果良好，曝气生物滤池出水指标满足用于景观水体的水质标准，可用于景观的浇灌，使用活性焦为填料进行污水处理达到了预期效果。
4 结论与展望
曝气生物滤池技术更新很快，作为关键环节的滤料选择种类也多种多样，根据上述滤料的选择指标进行综合考虑，结合污水的污染物种类及处理后水质的要求选择合适的滤料以达到预期的效果，同时在今后的研究过程中加强对BAF技术中填料选择方式的完善，通过改性处理的新型吸附性填料，可以大大强化曝气生物滤池对某些难降解污染物的去除能力，从而在污水的高级处理和给水处理中发挥了更大的作用，取得更广泛的应用，在今后的研究中，加大研究力度，推动曝气生物滤池的技术的普及型推广，为国家水处理技术的发展发挥更大的作用。
参考文献
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[2]王璀.胡湛波.腾济林.靳昕.李若征.活性焦作为曝气生物滤池填料的可行性及处理效果研究[J].水处理技术2016（6）.