曝气生物滤池运行的主要影响因素

　　1．引言

　　BAF池即曝气生物滤池，是一种膜法生物处理污水工艺。它是20世纪80年代在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理工艺，从分类上讲应该属于淹没式生物膜反应器。BAF不仅可以用于市政污水、化工废水、印染废水的处理，还可用于水体富营养化处理。其最大的优势在于将降BOD，，除ss、硝化和反硝化等功能在一个反应器中进行，节省了二次沉淀工艺。同时，它还具有能耗小，投资少，运行稳定，运行成本低，出水水质高等优点【l】。

　　曝气生物滤池工艺形式根据水流方向可分为上向流和下向流两种。早期的曝气生物滤池多采用下向流方式。由于下向流曝气生物滤池的纳污效率不高、易堵塞、运行周期短，因此现在多采用上向流方式。目前，市场上主要有三种形式的曝气生物滤池，分别为法国OTV公司开发的Biocarbone工艺，法国得利满公司开发的Biofor工艺和丹麦克鲁格公司开发的Biostyr工艺[2】。

　　曝气生物滤池(BAF)在运行过程中，集曝气、高滤速、截留悬浮物、定期反冲洗等特点于一体。其工艺原理为阳：在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时滤料成压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，利用沿水流方向形成的食物链分级捕食作用及食物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用，使废水中有机物得到降解：运行一定的时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲过程。

　　附着在载体表面的微生物都生活在各自形成的特定环境中，与环境条件关系极为密切，凡影响微生物生长代谢活性的因素都会影响滤池的运行效果。为了使得反应器高效运转，就需要了解影响反应器运行的主要因素。

　　2．曝气生物滤池运行影响因素

　　2．1填料对曝气生物滤池运行的影响

　　填料是生物膜的载体，又兼有截留悬浮物质的作用，因此它直接影响着生物曝气滤池的效能；同时，填料的费用在基建费用中又占较大比重，所以填料的选择对曝气生物滤池的设计及运行有着很大的影响。就目前对曝气生物滤池的研究果来看，填料对曝气生物滤池产生的影响表现在三个方面，即填料的类型、填料的粒径以及填料层的高度。

　　曝气生物滤池对填料有如下要求：一是表面粗糙。表面粗糙的填料为微生物提供了理想的生长、繁殖场所。二是密度适中。密度太大不利于反冲洗的进行；密度太小则在反冲洗时容易跑料。三是有一定的强度，耐摩擦。四是无毒、化学性质稳定。五是价格适中。目前，球形陶粒滤料能较好地满足以上要求，广泛地用于曝气生物滤池工艺之中。

　　填料粒径的选择对曝气生物滤池也有很大的影响，其直接影响到滤池水头损失的变化状况，进而导致运行周期的不同。一般情况下，针对填料的物理特性，粒径大于6mm的填料更适合作为曝气生物滤池的预处理，而粒径最好小于3mm的填料适用于曝气生物滤池作三级处理工艺，介于两者中间的3～6mm的粒径填料则适用于曝气生物滤池的二级处理。

　　2．2进水底物浓度对曝气生物滤池运行的影响

　　总的来说，曝气生物滤池中高的进水底物浓度会引起出水中相应成分浓度的提高。当进水底物浓度远远小于该曝气生物滤池的容积负荷对应的浓度时，去除效率随底物浓度的增加而增加，而当进水底物浓度超过某一值时，去除效率反而会下降。当进水底物浓度超过饱和值时，反应器被底物穿透。因此，在实际运行中，控制反应器的容积负荷是很重要的。

　　进水底物浓度的波动也会给曝气生物滤池带来影响。虽然预处理系统已使此种波动尽可能的最小化，然而还是会有各种原因，例如进水底物的日常或季节性变化、预处理设施的失效或改进等，都会引起曝气生物滤池的进水底物浓度短期或长期的改变。对于用于三级硝化的曝气生物滤池，短期波动很少会影响到生物膜的厚度和位置，实践证明短暂的限制性营养物的改变(如从O：到NH4+)不会改变曝气生物滤池的硝化率。而对于长期的底物浓度的改变，生物膜有充足的时间来适应这种改变。

　　2．3温度对曝气生物滤池运行的影响

　　温度对生化反应速度具有显著的影响，水温是影响水处理工艺中微生物生长和生命代谢活性的主要因素，大多数微生物的新陈代谢活动会随着温度的升高而增强，随着温度的下降而减弱，水温越低，活性越小。根据Airheniusllsr哈式，温度每下降10℃，生化反应速率将下降一倍。如硝化细菌适宜生长繁殖的温度在25～35℃之间。当反应器中水温处于10～23℃时，氨氮的硝化速率几乎随温度的升高而直线上升，5～10。c时的氨氮硝化率大约为20～30℃时的一半，23℃以上时氨氮的去除效果最佳。因此在温度较高的夏季，曝气生物滤池处理的效果最好；而在冬季水温低，生物膜的活性受到抑制，处理效果受到影响，出水水质较差IS]。

　　2．4水力停留时间(HRT)对曝气生物滤池运行的影响

　　水力停留时间(HRT)的长短直接影响到曝气生物滤池的挂膜效果， HRT过短，必将导致挂膜时问变长。此外，HRT过短，附着在填料上的微生物容易随水流流走，不利于膜的生长；如果HRT过长，则水中营养物不能满足微生物生长需要，微生物进入衰亡期，导致生物活性降低，所以HRT的选择直接关系到曝气生物滤池处理效果，进而影响出水水质。此外，有大量研究表明曝气生物滤池在正常运行过程中，延长HRT可以有效地提高反应器的处理效率。邱立平唧等发现当HRT大于0．8h时，反应器对有机物、浊度的去除效果较好；当HRT降至O．6h以下时，反应器对有机物、浊度的处理效果显著下降。而反应器的硝化脱氮效能的有效发挥则需要保持HRT大于1．25h。此外，HRT与曝气生物滤池的过滤周期有一定的关系，HRT越短，水头损失增加速度越快，运行周期越短，滤池反冲洗频率越高。

　　2．5 PH值对曝气生物滤池运行的影响

　　如果系统PH值大幅度变化，则会影响曝气生物滤池运行效率，甚至对微生物造成毒性而使反应器失效。这主要归因于PH值的改变可能会引起细胞膜电荷的变化，进而影响微生物对有机物的吸收和微生物代谢过程中酶的活性。总的来说，各种细菌都有其适宜的PH值范围，生物膜法中的生化反应大都是在酶的参与下进行的，酶反应需要合适的PH值范围，过高或过低的PH值会导致酶的失活，因此废水的酸碱度对微生物的代谢活力有很大的影响。大多数细菌适宜生长的PH范围在6～8之间，亚硝酸细菌最适宜的PH为7～8，硝酸菌为6．0～7．5，所以短程硝化工艺最适的PH值一般在7．5左右。PH值可以显著影响氨的硝化过程。溶液中氨的存在形态受PH值影响分为离子态和分子态(游离氨1。其中，游离氨对水中微生物有很强的毒害和抑制作用。曝气生物滤池是生物膜法的一种，其生化反应也需要合适的PH值范围。

　　2．6溶解氧(曝气量)对曝气生物滤池运行的影响

　　溶解氧是影响生物膜生长和出水效果的重要因素。在好氧处理工艺中需氧量是工艺控制的主要指标。生物膜的量、微生物的代谢能力和代谢过程，有机物的去除动力学，出水中有机物的浓度，均与氧的供给密切相关。当溶解氧低于2mg／L时，好氧微生物生命活动受到限制，对有机物和氨氮的氧化分解不能正常进行。因此，控制曝气量的大小就显得尤为重要。曝气量大，滤池中的溶解氧(DO)高，提高好氧微生物的活性和生物膜内氧化分解有机物的速率，从而出水的COD就低flq。此外，加大曝气量后气流上升产生的剪切力有助于老化的生物膜的脱落，防止生物膜过厚，并防止堵塞，提高滤池中的传质效率，有利于废水在滤池中的扩散。但是启动阶段过大的曝气量会对生物挂膜产生负面的影响。

　　2．7反冲洗对曝气生物滤池运行的影响

　　由于曝气生物滤池工艺不设澄清池，生物增长产生的剩余固体和进水中的悬浮固体都被截流在系统中，因此必须定期进行反冲洗。曝气生物滤池一般每24h或48 h冲洗一次，或者当水头损失到达某一确定值时进行反冲洗。

　　虽然运行中过大的反冲洗水量是曝气生物滤池工艺的一项缺陷，然而在用于三级硝化的曝气生物滤池中，频繁的反冲洗使生物膜上的成分在整个滤池中完全混合，有利于提高营养物的传递和整个反应器的硝化性能。

　　实验证明，当硝化生物膜附着在球形滤料的表面后，即使是强烈的反冲洗也很难使其脱落，然而生长较快的异养菌和附着在生物膜表面的ss却很容易通过反冲洗去除。因此，反冲洗有利于保持相对较薄的具有良好传质性能的生物膜。

　　3．结语

　　本文对BAF池的运行影响因素进行了综述和探讨，阐述了填料、进水底物浓度、水力停留时间、PH值、温度、溶解氧和反冲洗各自对曝气生物滤池运行效果的影响。

　　影响BAF池运行效果的影响因素很多，只要控制好进水底物浓度、PH值、溶解氧、反冲洗、水力停留时间、温度以及选择好适宜的填料等关键环节，就可以提高污染物去除率和出水水质，降低对环境污染程度。

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