一、曝氣生物濾池的工作原理
曝氣生物濾池（BAF－Biological Aerated Filters）是在普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，被稱(chēng)為第三代生物濾池。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路，即需曝氣、高過(guò)濾速度、截留懸浮物、需定期反沖洗等特點(diǎn)。其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長(zhǎng)著高活性的生物膜，濾池內(nèi)部曝氣。污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料的高比表面積帶來(lái)的高濃度生物膜的氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過(guò)程；同時(shí)，污水流經(jīng)時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物以及更新生物膜，此為反沖洗過(guò)程。
一般說(shuō)來(lái)，曝氣生物濾池具有以下特征：
（1）用粒狀填料作為生物載體，如陶粒、石英砂、活性炭等。
（2）區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除BOD、氨氮時(shí)需進(jìn)行曝氣。
（3）高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷及高的生物膜活性。
（4）具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能，生物處理單元之后不需再設(shè)二次沉淀池。
（5）需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的SS以及更新生物膜。
二、曝氣生物濾池工藝的主要優(yōu)點(diǎn)
（1）曝氣生物濾池是第三代生物濾池，采用粒徑小、比表面積大的濾料，顯著提高了生物濃度；采用生物處理與過(guò)濾處理聯(lián)合方式，省去了二次沉淀池；采用反沖洗的方式，免去了堵塞的可能，同時(shí)提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮體聯(lián)合處理的方式，同時(shí)發(fā)揮了生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。大大提高了出水水質(zhì)、處理負(fù)荷。
曝氣生物濾池同時(shí)具有生物氧化降解和過(guò)濾的作用，因而可獲得很高的出水水質(zhì)，可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)工業(yè)廢水，即使在可生化性不強(qiáng)的情況下，曝氣生物濾池處理效果也優(yōu)于一般的工藝，因?yàn)槠貧馍餅V池處理有機(jī)物不僅依賴(lài)于生物氧化，還存在顯著的生物吸附和過(guò)濾作用，因?yàn)榭扇コ捷^大，可吸附去除一些可生化性不強(qiáng)的物質(zhì)。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超過(guò)10mg/l，出水非常清澈透明；因不斷的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄（一般為110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不僅體現(xiàn)在生物氧化、降解方面，更表現(xiàn)為生物絮凝、吸附作用。對(duì)一些難降解的物質(zhì)，可將其吸附、截留在池中，得以去除。
曝氣生物濾池具有很高的處理負(fù)荷：水力負(fù)荷、容積負(fù)荷顯著高于傳統(tǒng)污水處理工藝（水力負(fù)荷可達(dá)到6－8m3/m2h；容積負(fù)荷可達(dá)3－6kgBOD5/m3d）,停留時(shí)間短（單級(jí)可達(dá)到0.5－0.66h）。
（2）占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。曝氣生物濾池占地面積僅為常規(guī)工藝的1／10—1／5。處理負(fù)荷高、停留時(shí)間短，因而池容較小，基建投資比常規(guī)工藝節(jié)省至少20－30％。
（3）運(yùn)行費(fèi)用低。供氣能耗在所有好氧生物處理的運(yùn)行費(fèi)用中占了相當(dāng)?shù)谋壤貧馍餅V池工藝氧的傳輸利用效率很高，曝氣量小，供氧動(dòng)力消耗低。氧的利用效率可達(dá)20－30％。工程實(shí)踐表明，曝氣量為傳統(tǒng)活性污泥法1／20，為氧化溝1／6，為SBR1／4—1／3，在很大程度上節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。曝氣生物濾池水頭損失較小，剩余污泥量少且容易處理，維護(hù)量很少，這都將保證運(yùn)行費(fèi)用較低。
（4）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，曝氣生物濾池可在正常負(fù)荷2－3倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，而其出水水質(zhì)變化很小。這一方面依賴(lài)于濾料的高比表面積，當(dāng)外加有機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，濾料表面的生物量可以快速增值；另一方面依賴(lài)于整體曝氣生物濾池的緩沖能力。此外，生物曝氣濾池一旦掛膜成功，可在6－10℃水溫下運(yùn)行，并具有較好的運(yùn)行效果。
（5）易掛膜，啟動(dòng)快。曝氣生物濾池在水溫15℃左右，2至3周即可完成掛膜過(guò)程。在暫時(shí)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，此時(shí)濾料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝氣，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常。污水水溫15℃左右，停止運(yùn)行半月（濾柱內(nèi)排空水且不曝氣），恢復(fù)運(yùn)行后，三天后即完全恢復(fù)正常。這一特點(diǎn)使曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大地區(qū)的污水處理。在旅游地區(qū)，污水量受季節(jié)及旅游人數(shù)的變化影響非常大，在旅游淡季時(shí)，完全可以關(guān)閉部分曝氣生物濾池，以減少不必要的運(yùn)行費(fèi)用，一旦需要，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)設(shè)計(jì)處理能力。
（6）曝氣生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴(kuò)建。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污廢水處理工藝普遍存在一個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)新增污廢水處理量時(shí)，必須對(duì)原有工藝進(jìn)行較徹底的修改，主要原因是因?yàn)檫@些工藝都不是模塊化結(jié)構(gòu)。曝氣生物濾池完全模塊化，非常利于后期的擴(kuò)建和改建，僅需并列增加濾池?cái)?shù)即可，不影響已有的工藝運(yùn)行。
（7）采用自動(dòng)化控制，易于管理。曝氣生物濾池可采用完全自動(dòng)化控制，管理非常簡(jiǎn)單。同時(shí)由于其本身的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因而也無(wú)需龐雜的自控設(shè)備，更無(wú)需大量的人員技術(shù)培訓(xùn)。
（8）不產(chǎn)生臭氣、環(huán)境質(zhì)量高。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠的環(huán)境質(zhì)量普遍較差，臭氣彌漫、蒼蠅等昆蟲(chóng)較多，曝氣生物濾池不產(chǎn)生臭氣，采用該工藝的污水廠環(huán)境質(zhì)量很高。
曝氣生物濾池（BAF－Biological Aerated Filters）是在普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，被稱(chēng)為第三代生物濾池。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計(jì)思路，即需曝氣、高過(guò)濾速度、截留懸浮物、需定期反沖洗等特點(diǎn)。其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長(zhǎng)著高活性的生物膜，濾池內(nèi)部曝氣。污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料的高比表面積帶來(lái)的高濃度生物膜的氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過(guò)程；同時(shí)，污水流經(jīng)時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物以及更新生物膜，此為反沖洗過(guò)程。
一般說(shuō)來(lái)，曝氣生物濾池具有以下特征：
（1）用粒狀填料作為生物載體，如陶粒、石英砂、活性炭等。
（2）區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除BOD、氨氮時(shí)需進(jìn)行曝氣。
（3）高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷及高的生物膜活性。
（4）具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能，生物處理單元之后不需再設(shè)二次沉淀池。
（5）需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的SS以及更新生物膜。
二、曝氣生物濾池工藝的主要優(yōu)點(diǎn)
（1）曝氣生物濾池是第三代生物濾池，采用粒徑小、比表面積大的濾料，顯著提高了生物濃度；采用生物處理與過(guò)濾處理聯(lián)合方式，省去了二次沉淀池；采用反沖洗的方式，免去了堵塞的可能，同時(shí)提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮體聯(lián)合處理的方式，同時(shí)發(fā)揮了生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。大大提高了出水水質(zhì)、處理負(fù)荷。
曝氣生物濾池同時(shí)具有生物氧化降解和過(guò)濾的作用，因而可獲得很高的出水水質(zhì)，可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)工業(yè)廢水，即使在可生化性不強(qiáng)的情況下，曝氣生物濾池處理效果也優(yōu)于一般的工藝，因?yàn)槠貧馍餅V池處理有機(jī)物不僅依賴(lài)于生物氧化，還存在顯著的生物吸附和過(guò)濾作用，因?yàn)榭扇コ捷^大，可吸附去除一些可生化性不強(qiáng)的物質(zhì)。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超過(guò)10mg/l，出水非常清澈透明；因不斷的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較薄（一般為110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不僅體現(xiàn)在生物氧化、降解方面，更表現(xiàn)為生物絮凝、吸附作用。對(duì)一些難降解的物質(zhì)，可將其吸附、截留在池中，得以去除。
曝氣生物濾池具有很高的處理負(fù)荷：水力負(fù)荷、容積負(fù)荷顯著高于傳統(tǒng)污水處理工藝（水力負(fù)荷可達(dá)到6－8m3/m2h；容積負(fù)荷可達(dá)3－6kgBOD5/m3d）,停留時(shí)間短（單級(jí)可達(dá)到0.5－0.66h）。
（2）占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。曝氣生物濾池占地面積僅為常規(guī)工藝的1／10—1／5。處理負(fù)荷高、停留時(shí)間短，因而池容較小，基建投資比常規(guī)工藝節(jié)省至少20－30％。
（3）運(yùn)行費(fèi)用低。供氣能耗在所有好氧生物處理的運(yùn)行費(fèi)用中占了相當(dāng)?shù)谋壤貧馍餅V池工藝氧的傳輸利用效率很高，曝氣量小，供氧動(dòng)力消耗低。氧的利用效率可達(dá)20－30％。工程實(shí)踐表明，曝氣量為傳統(tǒng)活性污泥法1／20，為氧化溝1／6，為SBR1／4—1／3，在很大程度上節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。曝氣生物濾池水頭損失較小，剩余污泥量少且容易處理，維護(hù)量很少，這都將保證運(yùn)行費(fèi)用較低。
（4）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，曝氣生物濾池可在正常負(fù)荷2－3倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，而其出水水質(zhì)變化很小。這一方面依賴(lài)于濾料的高比表面積，當(dāng)外加有機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，濾料表面的生物量可以快速增值；另一方面依賴(lài)于整體曝氣生物濾池的緩沖能力。此外，生物曝氣濾池一旦掛膜成功，可在6－10℃水溫下運(yùn)行，并具有較好的運(yùn)行效果。
（5）易掛膜，啟動(dòng)快。曝氣生物濾池在水溫15℃左右，2至3周即可完成掛膜過(guò)程。在暫時(shí)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行，此時(shí)濾料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝氣，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常。污水水溫15℃左右，停止運(yùn)行半月（濾柱內(nèi)排空水且不曝氣），恢復(fù)運(yùn)行后，三天后即完全恢復(fù)正常。這一特點(diǎn)使曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大地區(qū)的污水處理。在旅游地區(qū)，污水量受季節(jié)及旅游人數(shù)的變化影響非常大，在旅游淡季時(shí)，完全可以關(guān)閉部分曝氣生物濾池，以減少不必要的運(yùn)行費(fèi)用，一旦需要，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)設(shè)計(jì)處理能力。
（6）曝氣生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴(kuò)建。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污廢水處理工藝普遍存在一個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)新增污廢水處理量時(shí)，必須對(duì)原有工藝進(jìn)行較徹底的修改，主要原因是因?yàn)檫@些工藝都不是模塊化結(jié)構(gòu)。曝氣生物濾池完全模塊化，非常利于后期的擴(kuò)建和改建，僅需并列增加濾池?cái)?shù)即可，不影響已有的工藝運(yùn)行。
（7）采用自動(dòng)化控制，易于管理。曝氣生物濾池可采用完全自動(dòng)化控制，管理非常簡(jiǎn)單。同時(shí)由于其本身的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因而也無(wú)需龐雜的自控設(shè)備，更無(wú)需大量的人員技術(shù)培訓(xùn)。
（8）不產(chǎn)生臭氣、環(huán)境質(zhì)量高。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠的環(huán)境質(zhì)量普遍較差，臭氣彌漫、蒼蠅等昆蟲(chóng)較多，曝氣生物濾池不產(chǎn)生臭氣，采用該工藝的污水廠環(huán)境質(zhì)量很高。
