预处理对曝气生物滤池的影响

预处理对曝气生物滤池的影响

曝气生物滤池源于某的V型滤池，该公司将曝气生物滤池应用于大连马栏河污水处理厂。因其工艺上的先进性及技术上的独到之处，随后很快在全国等地得到广泛应用。根据初步统计的结果，全国应用曝气生物滤池作为污水（深度）处理的万吨级污水厂已超过30个，总处理量超100×104m3/d。根据调研的结果，对该工艺的设计和建设情况进行总结，体会如下：

1 预处理对曝气生物滤池的影响

根据曝气生物滤池的工艺特点，进滤池的污水应强化预处理，避免堵塞滤头或滤料层。大连、沈阳等地预处理采用SEDIPAC? 3D（简称S3D），包括曝气沉砂、气浮除油和斜管沉淀三部分；而广东新会、江门则采用水解酸化，实际是介于水解酸化和高效沉淀池之间的初沉池，底部区域水解，上部实现泥水分离；其它诸如硅藻精土、湿地床预处理工艺，目的也是去除漂浮物和悬浮物。理论上进滤池的污水中应不含塑料片等漂浮物，以免进入滤池配水区造成滤头堵塞，为此有些污水处理厂在进滤池的配水渠上设置精格栅，栅隙为2mm（或更小）。

预处理出水悬浮物（SS）浓度在很大程度上决定滤池的反冲洗周期，在运行实践中发现，进滤池的污水中携带过多的悬浮物，滤池反冲洗周期甚至会缩短到12h以内，而且会影响下一级滤池乃至出水；而氨氮及可溶污染物浓度较高，但悬浮物（SS）较低的污水进入滤池，滤池出水水质很好，运行平稳，反冲洗周期为7－10d也并无任何异状。

2 滤板施工质量对曝气生物滤池的应用效果的影响

滤池施工的核心部分是配水区的施工，包括配水配气室、支撑梁、滤板等的施工，这其中又以滤板安装达设计水平度允差最难实现。一般每块滤板（约1m2）的水平度允差为±1mm，单个滤池的滤板水平度允差为±5mm，同组滤池滤板水平度允差为±10mm。滤板水平度要求很高，施工难度较大，工作量大且比较繁琐，实际施工中施工单位要达到此要求很困难。鉴于此，应引起有关设计和施工单位的高度重视，在施工细心程度、施工新方法、新材料应用上应投入更多的精力。在滤池滤板现浇或预制件施工时，应控制好预埋件的定位，做好水平度的控制，不能为赶工期而影响工程质量（包括施工精度）。

由于滤头（帽）、曝气系统施工必须等滤板安装好之后才能施工，因此滤板水平与否直接影响滤头、曝气系统的水平度。而滤头、曝气系统是否水平又与滤池反冲洗（主要是气洗）、曝气息息相关，滤板高处气量大，滤板低处气量少甚至无气，滤头装配好后一定要对滤池反冲洗效果进行试验，反冲洗效果达不到设计要求，拼装填缝滤板必须对滤帽、滤板接缝进行处理，整体现浇滤板必须对可调滤杆水平度进行调整。

3 曝气方式、曝气器材的选取对曝气生物滤池运行效果的影响

滤板水平度、曝气管水平度、气量大小（气水比）等因素往往会影响滤池的曝气均匀性。曝气的不均匀会导致滤池滤料实际利用容积减小，滤料层的实际负荷高，进而影响滤池出水各项指标，同时也使氧的利用率降低。

曝气器材有单孔膜片式曝气器，管式微孔曝气器、盘式微孔曝气器、穿孔管、滤头曝气等，就曝气效果来看采用单孔膜曝气器曝气效果较好，只要设计施工合理甚至可以做到以1：1的供气量使200m2（指多格滤池的总面积）滤池池面布气基本均匀。在四川、辽宁等地的二级滤池采用滤头曝气，据说比较成功，由于没有应用滤头曝气的切身体验，在此不好作过多评论，但有一点是可以肯定的，采用滤头曝气对滤板水平度要求是相当高的，否则也很难做到曝气均匀。

建议在滤池装配承托层时，必须做好施工组织，防止卵石砸坏滤帽或曝气器，装配好承托层后，必须对曝气均匀性、反冲洗均匀性进行试验，达不到要求必须返工，不能存在侥幸心理。

曝气方式有采用1台鼓风机向1座滤池供气（即一拖一），也有1台风机（或多台风机共1个主管道向外供气）向多个滤池供气（即一拖多）。由于安装水平及不同滤池截污量不同的影响，一拖多曝气存在曝气不均匀的风险，采用一拖一（或一拖二）为更佳选择，每台风机可设1台变频器调节气量大小。曝气风机宜采用罗茨鼓风机，风机采用水冷却，机身双侧加齿轮油运行比较平稳。

4 反冲洗优化设计的重要性

随着运行时间的延长，滤池截污量大增，出水水质可能随之变差，此时应对滤池进行反冲洗。反冲洗设计施工是否合理对曝气生物滤池的运行效果影响至关重要，在设计时应考虑如下因素：①选取合适的滤板开孔率。开孔率如设计偏小会导致反冲洗时阻力加大，严重的话可能会损坏滤板；开孔率过大不能形成稳定适宜的气垫层，会造成反冲洗不均匀；②选取合适的滤池反冲洗配气布水系统，如滤池面积较大建议设置反冲洗配气布水室（有对应的设计规范，在此不赘述），但配气布水室在结构处理特别是施工时比较麻烦，所以有相当数量的曝气生物滤池工程都在滤池下部布置穿孔管，甚至将反冲洗进气管直接接入滤池配水区（即滤板下部空间），都取得了成功，但应谨慎（有个别工程应用不成功）；③选择合适的反冲洗强度，根据大连马栏河的设计参数取值及我们在实际运行中所取得的经验数据来看，滤池反冲洗气洗强度宜大，建议在60－90 m/h强度范围内取值，以达到擦洗滤料和滤料微膨胀的效果，水洗强度适中即可。④应在设计时考虑反冲洗前快速降水，曝气生物滤池的管道系统较多较复杂，但快速降水管道设置很重要。目前国内应用曝气生物滤池的工程中，除酒泉污水处理厂外均为上向流曝气生物滤池，滤池工作时截流的悬浮物大多处在配水区和下部滤料层空间中，这些物质由于上层滤料层的阻挡，不易从反冲洗排水中排除，相反却较容易从放空管（即快速降水管道）中排走。所以建议在反冲洗前，采用电动放空排掉约1/5池容的水，然后反冲洗，反冲洗效果佳。当然滤板水平度对反冲洗的影响至关重要，前已提及，在此不再赘述。

一般而言，滤池投入运行前期（指运行不久或处于调试挂膜期），由于生物膜量不多，曝气及反冲洗阻力较小，反冲洗强度宜小。随着滤池投入使用时间的延长，微生物附着能力增强，微生物量增多，反冲洗难度会有所增加，此时应延长反冲洗时间或采取其他措施，使反冲洗效果得到保证。

反冲洗历时，套用给水的设计参数为15min以内，但从实际运行反馈的情况看并不乐观，大连，新会、慈溪的反冲洗历时都超过20min，最高到50min。因此设计考虑在15－40min之间，并考虑滤池反冲洗对其它滤池的负荷冲击和反冲洗水量的损失。

5 曝气生物滤池滤料的选型

填料作为微生物生长的载体，在曝气生物滤池中又增加了新的含义：滤料。既有为微生物生存提供载体的功能，又具有一般滤池工艺的过滤功能。因此，滤料的选择对曝气生物滤池的正常稳定运行至关重要[2]。

5.1 滤料粒径选择

曝气生物滤池滤料粒径一般在2～8mm。为达到脱氮的目的，有的曝气生物滤池将其滤料层分成两个区域，下部缺氧区，上部好氧区；甚至有的滤池整个滤料层均为缺氧运行，处理后的出水回流引入NO-3－N反硝化脱氮，广东江门丰乐污水处理厂的一级反硝化滤池DN池即为此类型。该类滤池选用滤料粒径要大，一般在5～8mm之间为佳。

多级好氧滤池粒径范围选取：一级滤池考虑足够的纳污空间需要，粒径取4～6mm，二级滤池取2～5mm较好，只要反冲洗能够达到要求且反冲洗不过频，建议粒径取小以获取更好的处理效果。

5.2 滤料的特性选择

良好的曝气生物滤池滤料其硬（强）度必须满足要求，否则滤料在滤池中磨损、破损，将会填充滤料空隙，减少纳污空间并造成反冲洗困难。目前国内应用较多的为陶粒滤料，相对其它轻质滤料而言，该类型滤料堆积容重较大，反冲洗时不易膨胀疏松，一方面导致滤料清洗难以达到要求，另一方面导致反冲洗耗水、耗气、耗时加大。滤料表面应粗糙多微孔，表面不结釉光亮，在其他指标得到保障的情况下，比表面积越大越好，这样更有利于挂膜和提高生物量。比表面积低的滤料投入使用会使滤池内的生物量提高受到限制，对处理水质影响很大。建议滤料选型加大对以上几方面的控制，至于其它类指标选取则可根据实际需要及滤料生产厂推荐参数酌定。

6 曝气生物滤池的生物相特征

活性污泥法当丝状菌大量滋生时，容易固液分离困难，造成出水夹泥，造成出水水质差。实际上丝状菌的比表面积大、吸附能力好、生存能力强，降解污染物能力较强，只是由于质轻难以实现固液沉降分离。而曝气生物滤池由于采用滤（填）料作为微生物生存的载体，化害为利，因此滤池中的微生物种群特别多，生物膜絮体上丝状菌丰富，菌丝长、密度高。以下介绍我们在新会污水处理厂观测到的二级好氧生物滤池的微生物相，供参考：

一级滤池：菌胶团呈明亮的黄色，丝状菌丰富，钟虫、累枝虫、集盖虫较多，轮虫、线虫较少；

二级滤池：丝状菌丰富，线虫多，轮虫少，偶尔还可见红斑顠体虫（在显微镜下体积庞大）。

二级滤池出水在阳光下肉眼可见小红虫，水则清澈透明。

7 曝气生物滤池运行效果及反冲洗对滤池运行效果的影响

以下以温州市经济技术开发区滨海园区污水处理厂运行状况为例，对曝气生物滤池的运行效果进行分析。该项目规模共5×104m3/d，正在运行的曝气生物滤池为其一期工程，处理量为2×104m3/d，原水中以合成革为主的工业废水所占成分很大，进水氨氮浓度较高，考虑曝气生物滤池具有良好的硝化性能，工艺上采用硅藻精土＋曝气生物滤池复合工艺，滤池部分分为两级：CN池（脱C，部分硝化）及N（硝化），每级滤池设有12格滤池，2005年12月正式投产运行。处理效果见表1：

表1 进、出水水质指标 mg/L

项 目 CODCr BOD5 NH3-N PO43—P SS

进水水质 350 160 60 5 200

实际出水指标 <30 <5 <5 <0.5 <5

由于经预处理后出水已经很清澈，预处理出水悬浮物（SS）低于40mg/l，反冲洗周期目前控制在7－10d。但反冲洗后的初滤水水质较差，反冲洗后不宜立即出水，目前采用反冲洗后闷曝2h以提高初滤水水质的措施，否则对出水水质影响较大。

8 结论及建议

曝气生物滤池工艺的出水水质比较稳定，处理效果比较好，对低CODCr高NH3-N废水处理效果更好；生物量大，完成NH3-N的硝化停留时间仅需要2～4h；占地面积小，厂区滤池所在区域无臭味，只要噪音达标，可建设在城市繁华地段或城市近郊区，节省管网投资。

曝气生物滤池出水水质好，运行稳定，随着自动化水平的提高，曝气生物滤池的应用将会越来越广泛。

预处理对曝气生物滤池的影响