曝气生物滤池技术的应用及存在问题

1. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 主讲人：郑俊（教授） 二〇〇九年七月 www.hqhb.com

2. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 一．曝气生物滤池的沿革和现状 曝气生物滤池（BAF）污水处理工艺属于生物膜法的范畴，集生化反应和固液分离于一体，已被广泛地应用于城镇污水处理、污水厂升级改造、微污染水处理、小区生活污水，以及食品加工废水、酿造、造纸和印染等行业的二级处理和三级处理中。

3. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • （一）曝气生物滤池的国外发展 • 1.上世纪80年代欧洲建成第一座BAF污水处理厂 • 2.上世纪90年代突飞猛进的发展和使用，原因在于： • 欧洲在1989年出台了更严格的排放标准，要求出水须脱氮除磷，常规二级生物处理要达到该目标是困难的；

4. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 污水处理设施被建在离城区越来越近的地方，土地的使用受到严格的限制；还需避免气味和噪音的产生。 • 上述目标及市场的需求刺激了污水处理技术的进步，必须寻找常规污水处理的革新替代技术。在这种形势下，曝气生物滤池技术脱颖而出。

5. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • （二）曝气生物滤池的国外应用和现状 其最初应用在污水处理的三级处理上，由于其良好的处理性能，应用范围不断扩大，最终发展至污水的二级处理中应用，目前BAF在欧洲、北美及日本等国应用广泛，在世界各地有几百座BAF处理设施。加拿大兴建了41万m3/d城市污水处理设施，法国和德国也己分别建成24万m3/d和34万m3/d的处理设施。

6. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （三）曝气生物滤池的国内发展和应用 • 上世纪90年代初我国的高校和科研院所已开始对曝气生物滤池工艺进行试验研究和开发，并在小型工程中应用； • 2000年9月，我国第一座国外引进技术的大连马栏河污水处理厂一期工程建成投产； • 2003年12月，我国第一座全国产化的新会龙泉污水处理厂一期工程建成投产； • 2004年4月，我国第一座全国产化采用前置反硝化生物滤池工艺的江门丰乐污水处理厂工程建成投产。

7. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 在至今不到10年时间内，采用国产化的曝气生物滤池污水处理厂数量已经上升到了上百座，处理规模最大也已达到了44万吨/日。 • 该工艺的快速发展，得益于其优点被越来越多的科研和工程界人士所认识。它具有高效去除SS、COD、BOD5、硝化和脱氮的作用，且在保证处理效果的前提下使处理工艺大大简化，既减少了占地，又降低了工程造价，而且运行管理简便，运行成本低。

8. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 二．曝气生物滤池在我国的应用情况 • 据统计，BAF在我国黄河以北地区的应用量远高于南方地区。因为对生物处理来讲，污水水温高的地区不管是采用活性污泥法还是生物膜法，其生物降解效率一般都较高，可选的处理工艺也多；但冬季污水水温低时却会使一些活性污泥法类处理工艺的生物降解效率大大降低，而作为生物膜法类的曝气生物滤池在北方的大量应用得益于其特殊的池体结构、工作原理而形成的抗低温运行能力。

9. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 BAF国内应用省份

10. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 在我国污水处理工程中，对于以生物滤池为主体的生物膜法污水处理工艺，主要根据污水性质及所要求达到的相应排放标准不同可组合成不同的工艺流程。

11. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （一）处理出水要求达到一级A（或一级B）标准 对于市政原污水，可根据碳氮比值大小选用相应处理工艺。 （1） 如果进水碳源充足且出水水质对总氮去除要求较高，宜采用前置反硝化生物滤池+硝化曝气生物滤池组合工艺：

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13. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • （2）当进水总氮含量高、碳源不足而出水对总氮要求又较严时可采用前置反硝化或后置反硝化工艺，同时需外加碳源，外加碳源的投加量需经过计算确定。

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15. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 目前，国内已建成或正建设的采用前置脱氮工艺的部分污水处理厂有： • 深圳横岭污水处理厂（设计规模40×104m3/d）； • 大连春柳河污水厂二期（设计规模12×104m3/d）； • 江苏淮安第二污水处理厂（设计规模10×104m3/d）， • 大连马栏河污水处理厂二期工程（设计规模8×104m3/d）； • 山东东营沙营污水处理厂二期工程（设计规模6×104m3/d）

16. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 广东江门丰乐污水处理厂（设计规模4×104m3/d）； • 长春溪园污水处理厂（设计规模3×104m3/d）； • 江苏宜兴丁蜀污水处理厂（设计规模3×104m3/d）； • 安徽蚌埠五河县污水处理厂（设计规模2.5×104m3/d）； • ……

17. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 目前，国内已建成采用后置反硝化脱氮工艺的污水处理厂有： • 1. 济南钢铁公司污水处理厂工程（设计规模1×104m3/d）；

18. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （二）市政原污水处理至二级标准或城市杂用水标准 • 对于市政原污水，如果要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级或《城市污水再生利用、城市杂用水水质》（GB18920-2002）标准时，一般采用两级好氧工艺，即

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20. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 目前，国内采用该工艺的污水处理工程有： • 沈阳仙女河污水处理工程（设计规模44×104m3/d）； • 陕西咸阳西郊污水处理工程（设计规模10×104m3/d）； • 山东东营污水处理厂一期工程（设计规模6×104m3/d）； • 广东新会龙泉污水处理厂一期工程（设计规模4×104m3/d）； • 西安杨凌污水处理厂（设计规模2.5×104m3/d）； • 内蒙古东胜热电厂污水再生回用工程（设计规模1.3×104m3/d）； • ……

21. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （三）城市污水处理厂二级出水处理至城市杂用水标准 • 对于城市污水处理厂二级出水，要求达到《城市污水再生利用、城市杂用水水质》（GB18920-2002）标准时，一般采用单级好氧工艺，即

22. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 目前，国内采用单级曝气生物滤池的污水处理工程有： • 山东潍坊污水处理厂回用工程（设计规模8×104m3/d）； • 河北廊坊污水处理厂回用工程（设计规模4×104m3/d）； • 河北衡水污水处理厂回用工程（设计规模4×104m3/d）； • 天津大港油田回用工程（设计规模3×104m3/d）；

23. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 浙江慈溪污水处理厂尾水排海工程（设计规模4×104m3/d）； • 唐山钢铁公司处理回用工程（设计规模1.3×104m3/d）； • 内蒙古包头第三热电厂污水再生回用工程（设计规模4×104m3/d）； • 内蒙古乌海热电厂污水再生回用工程（设计规模3.4×104m3/d）； • 内蒙古鄂尔多斯蒙电厂污水再生回用工程（设计规模1.3×104m3/d）； • ……

24. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （四）现有城市污水处理厂提标改造 • 由于国家对污水处理厂排放水质要求的提高，目前国内各污水处理厂都面临着升级改造，其主要需要解决的问题就是脱氮。对已有活性污泥法类工艺进行脱氮提标升级改造时，根据二沉池的出水水质指标情况，可选用外加碳源前置反硝化脱氮工艺或外加碳源单级反硝化脱氮工艺：

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26. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 国内已建成或正在建设的采用前置反硝化提标工艺 的污水处理工程有： • 北京卢沟桥污水处理厂提标工程（设计规模10×104m3/d）； • 山东莱西污水处理厂提标工程（设计规模10×104m3/d）； • 浙江湖州东部污水处理厂提标工程（设计规模5×104m3/d）； • 江苏金坛第一污水处理厂提标工程（设计规模3×104m3/d）；

27. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 江苏无锡锡山污水处理厂提标工程（设计规模3×104m3/d）； • 浙江湖州碧浪污水处理厂提标工程（设计规模2×104m3/d）； • 江苏太仓污水处理厂提标工程（设计规模4×104m3/d）； • ……

28. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 国内已建成或正在建设的采用单级反硝化提标工艺的污水处理工程有： • 北京清河污水处理厂提标工程（设计规模32×104m3/d）； • 江苏丹阳石城污水处理厂提标工程（设计规模4×104m3/d）；

29. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （五） 小区生活污水或杂排水处理达到杂用水标准 • 当处理对象为小区生活污水或杂排水，若就地处理至杂用水标准而回用，则可选用标准图《建筑中水处理工程（二）》中的曝气生物滤池中水处理工艺。

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31. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 三．曝气生物滤池工艺设计和应用中存在问题及对策 • （一）设计参数的选取问题 • 曝气生物滤池设计参数的选取将直接影响处理效果、工程投资和运行费用。应根据进出水水质、水温及所选池形和设备等条件综合确定，主要设计参数宜根据试验资料确定，无试验资料时，可采用经验数据或参照即将发行的《曝气生物滤池工程技术规程》中的规定取值。

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33. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （二）预处理对曝气生物滤池工艺的影响问题 • 预处理效果的好坏将直接影响曝气生物滤池的正常运行。 • 1. 预处理工艺的选择 • 配套的预处理一般采用高效沉淀池或水解酸化池，高效沉淀池对原水中有机物、悬浮物的去除效率将大大高于水解酸化池。 • 对于前置反硝化生物滤池工艺且原水有机物浓度低或工业废水含量比例高时宜选用水解酸化池，以提供前置反硝化充足的碳源；

34. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 • 对于后置反硝化工艺，采用高效沉淀池较为合适。高效沉淀池对有机物的高效去除将有利于其后的硝化过程；若原水有机物浓度高，经计算沉淀后出水中的碳/氮比仍能满足生物脱氮要求时，前置反硝化生物滤池工艺前仍可采用高效沉淀池。

35. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 2. 预处理工艺出水悬浮物的控制 • 理论上说，预处理出水高的悬浮物浓度只会影响生物滤池的反冲洗周期，而对滤池的生物降解作用还会有推进作用，因为滤料间截留的悬浮物多会增加微生物浓度，提高对污染物的降解作用，同时还会强化生物过滤作用。但是过多的悬浮物特别是长、短纤维物质进入滤池会导致配水滤头的堵塞，从而使滤池的运行阻力增加且过水量减少，严重时还会使预处理出水渠漫水；同时滤头的堵塞还会导致反冲洗不均匀。滤头堵塞情况及后果见下图：

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37. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 为解决纤维状悬浮物对滤头的堵塞问题，建议如下： • （1）在预处理出水进入生物滤池前，加设平板契形栅条微滤机，契形栅条间距宜小于1mm，同时须采用电动清刷装置清理栅渣； • （2）定期对生物滤池进行放空，使滤头反向清洗，以减少堵塞；或每次反冲洗先降水位后冲洗。

38. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （三） 前置或后置工艺流程选取问题 • 对于后置反硝化工艺，由于要脱氮需外加碳源，为保证脱氮效果一般需过量投加碳源，可能会导致反硝化池出水总氮达标而有机物超标，所以对于后置外加碳源的反硝化，应根据脱氮滤池进出水硝酸氮的差值通过模糊程序来确定碳源的投加量，或在反硝化滤池后增设快速除碳设施。不管是采用内碳源还是外碳源来脱氮，选用前置反硝化脱氮滤池就不会存在上述问题。

39. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 （四）曝气生物滤池主要设备的选取问题 1.生物滤料的选取问题 • 理论上说，任何载体表面均可生长生物膜，但由于生物滤池中的滤料除作为微生物载体外，还必须要能截留悬浮物，同时还要频繁承受反冲洗的水流、气流的冲刷，所以要求选取的载体必须形状规则且水力条件好；表面毛糙易挂膜；具有一定的强度不宜在运行中破碎；具有适宜的密度使在运行中处于固定床状态且反冲洗时不易跑料，而最适宜的生物滤料为经高温烧结而成的球形生物陶粒滤料，对于未经烧结的天然火山岩滤料的选用要慎重，因为其强度差、破碎后形状不规则、密度不可控等会造成滤料板结、破碎和跑料。所选生物陶粒的性能指标应满足《水处理用人工生物陶粒滤料》（CJ/T299-2008）的要求。

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41. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 2.曝气系统的选取问题 • 《室外排水设计规范》及即将颁布的《曝气生物滤池技术规程》中推荐的曝气系统为单孔膜空气扩散器或穿孔管。 • 单孔膜空气扩散器孔径可变可自动调节各扩散器的阻力至均匀，工作时曝气均匀、气泡小使得系统的氧利用率高达30%以上，且不易堵塞并可冲洗；而选用穿孔管时应严格计算各孔在运行中的阻力必须均匀，以使各孔的出气量均匀，同时还应充分考虑运行中孔被滤料或承托层堵塞后造成各孔阻力变化而形成的曝气不均匀问题。 • 活性污泥法反应器中常用的盘式或管式微孔曝气器不宜用于曝气生物滤池中。

42. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 3. 滤板形式的选取问题 • 曝气生物滤池采用的承托滤板宜选用分体式安装的滤板，不宜选用整体浇铸滤板。

43. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 4.风机的选取问题 曝气风机宜选用定容罗兹鼓风机，采用一对一的安装方式，不宜选用离心鼓风机采用一机对多池的安装方式，因为当滤池反冲洗后滤层阻力会大大减小，若采用一机对多池的安装方式则会使刚反冲洗后的滤池供气量大大增加，而未反冲洗的滤池则气量少而导致曝气不均且供氧量不足，即使在正常运行时每座滤池的阻力也不均，会产生同样问题，除非在每座滤池的进气管上安装气体计量设施和调节阀，同时需频繁调节才能缓解该现象。

44. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 5.曝气生物滤池对磷的去除问题 曝气生物滤池在实际运行中总磷的去除效果不理想，一般去除率仅为20%左右，原因在于工艺流程不具备生物除磷的厌氧/好氧交替环境，所以为保证出水总磷达到较高的排放要求，工程中必须采用化学辅助除磷。除磷药剂宜选用铝盐或铁盐。在预处理中化学除磷时建议采用铝盐，若采用铁盐除磷应充分考虑后续硝化时的碱度问题。

45. 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 四．展望 曝气生物滤池由于具有运行负荷高、流程短、出水效果好、投资省、运行费用省并可模块化组合运行等特点，在我国正越来越多地被应用，但由于各设计和应用单位对曝气生物滤池工艺的理解和工程经验不尽相同，所以在设计时建议参考《曝气生物滤池技术规程》进行设计。

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49. 曝气生物滤池处理机理的深入研究； 1 生物膜生长、生物膜活性以及生物膜种类的研究； 2 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 待深入研究的问题 改性处理的新型吸附型滤料、除磷滤料研究； 3

50. 具有除磷功能的生物滤池研究 4 不同水流流态的曝气生物滤池研究； 5 曝气生物滤池技术的应用及存在问题 针对特殊水质的高效、专一的微生物筛选研究 6