曝气生物滤池应用的简要说明

hbzhan内容导读：在曝气生物滤池运行过程中，由于附着在活性载体上生物膜的增长和载体间悬浮颗粒的捕获作用，导致滤床水头损失增加、产水量降低或出水水质变差，这时曝气生物滤池应停止运行进行反冲洗，以恢复反应器的性能。我们将曝气生物滤池自反冲洗结束投入运行至下一次反冲洗开始这段时间称为曝气生物滤池的一个运行周期。

在曝气生物滤池运行过程中，由于附着在活性载体上生物膜的增长和载体间悬浮颗粒的捕获作用，导致滤床水头损失增加、产水量降低或出水水质变差，这时曝气生物滤池应停止运行进行反冲洗，以恢复反应器的性能。

一）.运行周期的讨论

概念：

在曝气生物滤池运行过程中，由于附着在活性载体上生物膜的增长和载体间悬浮颗粒的捕获作用，导致滤床水头损失增加、产水量降低或出水水质变差，这时曝气生物滤池应停止运行进行反冲洗，以恢复反应器的性能。我们将曝气生物滤池自反冲洗结束投入运行至下一次反冲洗开始这段时间称为曝气生物滤池的一个运行周期。从反冲洗结束投入运行至反冲洗结束这段时间称为曝气生物滤池的工作周期。

运行周期的影响因素：

曝气生物滤池运行周期的长短主要与进水水质、滤池的流向、滤料级配、滤池的功能、滤池反冲洗的效果等因素有关。

1）与进水水质的关系

给定的曝气生物滤池反应器的运行周期的长短主要取决于进入反应器的水质特性，包括入流污水的有机污染物浓度及悬浮物含量与颗粒尺寸等。在曝气生物滤池运行过程中，由于滤床对固体物质的累积作用，导致水头损失增加至设计值（影响滤池产水量）或出现颗粒穿透滤池（此时即为滤池的一个运行周期结束）．而滤床对固体物质的累积主要包括生物膜的增长和悬浮物的截留两个方面的作用。

（1）与有机污染物浓度的关系

生物滤池是利用固着在填料上的生物膜，吸附和网捕水中的有机污染物，并加以氧化分解，使污水得以净化。滤床进水端增长的生物膜量较大，出水端增长的生物膜量较小，在曝气生物滤池的一个运行周期临近结束时（即将进行反冲洗），整个滤床范围内平均累积的微生物膜量大约为2500一3000g／m3滤料，而滤床进水端的微生物量达到6000一7000g／m3滤料。

（2）悬浮物浓度及颗粒粒径的关系

曝气生物滤池反应器的滤床对入流污水的悬浮颗粒存在着较好的机械过滤与截留作用。其应用于污水二级处理，一般要求其进水悬浮物浓度在100mg／l以下，以避免由于进水悬浮物浓度较高，大大缩短滤池的运行周期，从而导致滤池会出现频繁反冲洗，降低反应器的效能。

反应器对悬浮颗粒的去除效果还与颗粒粒径分布存在一定的关系。试验证明对于粒径＞30μm颗粒，在滤床进水端至滤床深度40cm处，去除率可以达到95％；而对于粒径＜5μm的颗粒，在整个滤床范围内，其去除率小于50％，而且在滤床纵断面上去除基本是均匀的；对于粒径更小的颗粒，则可以直接穿透整个滤床。

曝气生物滤池反应器对入流污水的悬浮物含量有较严格的要求．这也是曝气生物滤池反应器的不足之处。在实际工程中，预处理一般采用沉淀池、水解他、固液分离、气浮等工序，只要控制得当，可以满足滤池对入流污水的悬浮物含量的要求，但设计中要考虑到由于滤池反冲洗排水回到处理设施的前端波动负荷的影响。

2）与滤池的流向的关系

由于滤池的运行方式不向，其截污能力与水头损失增加特性也有所不一样。下向流滤池对悬浮物的截留及降解COD所增加的生物膜量主要集中在滤料层上部的40cm以上部分，大大减少了空间利用效率。下向流滤池水头损失增加特点是：运行周期开始时，水头损失增加缓慢，但到滤料表面出现阻塞，气泡在滤料层中的凝结时．水头损失增加迅速。很快会达到达行周期终点（从水头损失突增到反应器终止运行，时间＜1.0h）。

上向流滤池在结构上采用气水平行上向流态，同时采用强制鼓风曝气技术，使得气、水进行极好的均分，防止了气泡在滤料中的凝结，与下向流滤池相比，在整个滤池高度上提供正压条件，可以避免形成沟流或短流，使空间过滤能被更好地运用，空气能将污水中的固体物质带入滤床深处，在滤池中能得到高负荷、均匀的团体物质，延长反冲洗周期。

3）与滤料级配关系

滤料级配对曝气生物滤池的运行有重要的影响。滤料级配不仅影响出水BOD和SS的浓度，而且影响水头损失的增长速度和滤池运行周期。滤料粒径越小，相应其固体容量（纳污量）越小，水头损失越大，滤池运行周期越短，但出水水质越好。

４）与滤池功能的关系

反硝化滤池对颗粒物的去除效率较硝化滤池高，对于粒径较大的颗粒（＞30μm）去除率大于95％．而对于粒径较小的颗粒（＜5μm）在整个滤料层其去除率小于50％。

前置式反硝化滤池采用硝化滤池出水回流的手段来实现脱氮功能，由于系统内循环作用并不能将固体颗粒带出系统外，循环过程可以看作其在系统内持续不断的固体累积过程。假定其前端处理（硝化滤池）效果良好的话，反硝化滤池进水悬浮物浓度会很低，一般运行周期可维持在60h，整个滤床截留的悬浮物固体容量大约为800gTSS／m3。

５）与滤池反冲洗的效果关系

曝气生物滤池反冲洗效果对出水水质、运行周期的影响很大。若反冲洗不充分，滤池运行周期将会大大缩短；若反冲洗过量，微生物数量不足，生化处理效能下降，出水水质变差，尽管滤料的固体容量得以提高，但由于出水达不到要求，谈及运行周期毫无意义。

所以，对于曝气生物滤池而言，评价其反冲洗的效果应从其对滤池运行周期的影响及反应器生化恢复时间两个方面加以评价。根据有关资料介绍，滤池反冲洗后，滤料中剩余的生物膜量各种滤池有所差异，对于去碳滤池反冲洗www.gesep.com环保后，下向流滤他剩余生物量浓度为200一300gTSS／m3，上向流滤池剩余生物量浓度为500一600gTSS／m3；硝化滤池反冲洗后，下向流滤池剩余生物量浓度为700一800gTSS／m3，上向流滤池剩余生物量浓度为2400一2500gTSS／m3，反硝化滤池反冲洗后，滤池剩余生物量浓度约为1600gTSS／m3。

二）曝气生物滤池去除有机物特性探讨

曝气生物滤池去除有机物机理

曝气生物滤池是一种膜法生物处理工艺，微生物附着在载体表面，污水在流经载体表面过程中，通过有机营养物质的吸附、氧向生物膜内部的扩散以及生物膜中所发生的生物氧化等作用，对污染物质进行氧化分解，使污水得以净化。

生物膜的形成过程

生物膜是由微生物细胞组成的复杂混合物的微生态系统，细胞镶嵌在胞外聚合物的基质中，并且附着在固体表面。生物膜发育形成的条件和时间序列大致为：①存在着可用于聚居的固体表面；②一种有机分子膜快速形成；③聚结的细胞松散地附着；④聚居的细菌牢固地附着；⑤微生物群落形成，产生胞外聚合物；⑧群落向上和向外扩展，形成规则和不规则结构；⑦生物膜成熟，新的菌种进人生物膜并生长，有机和无机碎片被结合，并且溶液梯度形成，导致了生物膜空间的异相结构；⑧生物膜可能被吞噬细菌的原生动物捕食；⑨成熟的生物膜可以脱落，使这种循环交替地重复进行；⑩形成一种群落。

三）影响曝气生物滤池反应器运行的主要因素及有关问题探讨

曝气生物滤池反应器净化有机污染物的过程是由附着生长在载体表面的微生物来完成的，而这些微生物又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，为了使得反应器运行．就需要了解影响反应器运行的主要因素并设法创造微生物适宜的生活环境。在各种影响因素中，其中主要的有进水底物浓度、营养物质、溶解氧、酸碱度、温度、毒性抑制、反应器内水力停留时间与负荷率等。

1．进水底物浓度

污水中有机物的组分是反应器内生物膜微生物食物与能量的主要来源。一般情况下，污水中的大部分有机物和部分无机物都可以作为微生物的营养源加以利用，这些可被微生物利用并在酶的催化作用下进行生物化学转化的物质称为底物。对于去除有机污染物而言，底物则是指可生物降解的有机物的量。污水中有机物浓度在长时间或短时间内的改变均可导致微生物生长形式的改变，其结果必然会影响到处理水的水质和反应器的处理效率以及剩余污泥量的产生。

2.溶解氧

3.酸碱度

4.温度

5．反应器内水力停留时间与负荷率

水力停留时间指的是待处理污水在反应器内平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。对于曝气生物滤池反应器，物理吸附截留作用，和水力停留时间无关（其主要与水流剪切力和生物膜网捕作用有关），而其内的生物氧化作用主要发生在填料区，填料上的微生物与污水中的基质进行生化作用，其反应时间与反应速率有关，反应速率又取决于温度及基质可生化性等因素。一般反应时间越长，反应器对基质的去除率越高。

五）曝气生物滤池脱氮有关问题探讨

曝气生物滤池属于生物膜分级硝化（去碳和硝化分开）系统，级滤池（CN滤池）生物膜以异养菌为主，主要是对有机污染物COD、BOD的降解，对于上向流曝气生物滤池，在滤料层中上部会发生一定程度的硝化作用；级滤池（N滤池）生物膜以自养性的硝化细菌为主，进行硝化作用。分级硝化系统由于除有机物和硝化在各自不同的反应器中进行，所以容易做到对硝化滤池环境条件的控制，同时对硝化作用的抑制物有可能在级滤池中被分解掉，故可以较大程度地提高滤池硝化速率。

1．反应器进水底物浓度（NH3—N）的要求

硝化反应器的进水底物浓度对生物膜代谢作用有较大程度的影响，同CN滤池一样存在某一临界进水浓度，它反应了该反应器实际承受的大进水底物浓度。在一定范围内，硝化菌实际生长速率随进水底物浓度的增加而增大。

2．硝化反应器对进水有机污染物（COD）浓度要求

硝化滤池中的生物膜应以自养性的硝化细菌为主。由于硝化菌的世代周期较异养菌长得多，生长繁殖速度缓慢，产率较低，若进水中有机污染物（COD）大大超过氮时，异养菌大量繁殖，并在与硝化竞争中占优势，逐渐成为优势菌种，从而降低反应器的硝化效率。

3.硝化细菌生长速率

硝化菌的比生长速率随着NH3—N、DO浓度增高而增大，但溶解氧对生长速率的影响较NH3—N对生长速率的影响大得多。不考虑传质等因素的影响，当NH3—N浓度由20mg／l增大到30mg／l时，硝化菌的比生长速率理论上只增高0.8％；当DO浓度由1.5mg／l增加到2.5mg／l时，硝化菌的比生长速率理论上增高7％。当然，DO对硝化作用的影响与生物膜厚度、氧的渗透率、氧的利用率等因素密切相关．对于曝气生物滤池反应器．溶解氧浓度通常控制在2-3mg／l，当溶解氧浓度大于3mg／l时，溶解氧浓度对硝化作用的影响可不予考虑。