導流曝氣生物濾池具有的主要創新點？
【解答】（1）、設備技術結構獨特，U型池為國內污水治理技術首創；
（2）、污水在同一個處理單元內，實現三區、三級、三相導流、沉降分離、無泵污泥回流處理全過程，是一種典型的內循環、復合型、污水處理脫氮除磷反應器。
（3）、濾池中濾料的比表面積之和比BAF等生物濾池大大提高。
（4）、氧利用率比BAF曝氣生物濾池提高1.5倍左右。
（5）、具備下向流曝氣生物濾池法、上向流曝氣生物濾池法、接觸氧化法、生物膜法、人工快濾法、沉降分離法、給水快濾法、無泵污泥回流法的特點。
（6）、在連續運行條件下實現間歇曝氣，比SBR間歇曝氣運行方式更節約占地投資。
導流曝氣生物濾池（CCB）在同一個污水處理單元體內實現兩沉兩曝，比AB法、A20法、接觸氧化法等污水處理工藝結構更顯科學合理。
（7）、導流曝氣生物濾池（CCB）具備實現無泵污泥外排及回流、節約能源。
脫氮除磷效果較A20法好。
（8）、運用集成創新，提高設備自動化程度，運行管理簡單；
革新工藝，簡化處理流程，工程投資經濟性；
（9）、緊湊型設計，池容積和占地面積較小，場地適應性強；
（10）、構筑物模塊化設計，有利于擴建；
（11）、對氣溫及運行方式的適應性強。
（12）、抗沖擊負荷能力強，處理效率穩定；
以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。
導流曝氣生物濾池技術的脫氮除磷原理？
【解答】①、脫氮原理導流曝氣生物濾池（CCB）的脫氮原理是在將有機氮轉化為氨氮的基礎上。
②、除磷原理導流曝氣生物濾池（CCB）除磷的原理是在厭氧條件下，聚磷菌將其細胞內的有機磷轉化為無機態磷，并加以釋放，利用此過程中產生的能量攝取廢水的溶解、溶解性有機物質的合成PHB，從而在好氧的條件下，聚磷菌則將PHB降解以提供其從廢水中攝取磷所需的能量，從而完成聚磷的作用。
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導流曝氣生物濾池技術的應用創新？
【解答】（1）抗沖擊負荷能力強，處理效率穩定
（2）污水處理效果好
（3）通過反沖再生、實現同期運行
（4）定比定量消毒、保證消毒效果
消毒區可采用紫外線消毒。還可采用二氧化氯、次氯酸鈉、次氯酸鈣、液氯等多種化學藥劑消毒，當采用化學藥劑消毒時，無動力污水消毒裝置是最理想的消毒設備。
（5）對氣溫及運行方式的適應性強
（6）革新工藝，簡化處理流程
由于經導流曝氣生物濾池（CCB）的生物和物理綜合截留作用，處理后水中的SS很少，故不需設置二沉池和污泥回流泵房，使處理流程得以簡化。
（7）緊湊型設計，池容和占地面積較小，場地適應性強
經導流曝氣生物濾池（CCB）的BOD5容積負荷大，幾乎是常規二級生物處理的5～10倍，所以它的池容積和占地面積較常規二級生物處理工藝要小得多，同時，由于濾池后不設二次沉淀池，大大節省了占面積和土建費用。城市污水處理廠采用經導流曝氣生物濾池（CCB）工藝的總占地面積只有氧化溝工藝的1/3.
濾池內高比表面積和粗糙多孔的粒狀生物填料，使其可能積聚多達10～15g/L微生物量，高濃度的微生物量將使得經導流曝氣生物濾池（CCB）的容積負荷大為提高，減少池容及占地面積，此對擬建的城市污水處理設施具有重要意義。
由于經導流曝氣生物濾池（CCB）對污水中懸浮物的生物截留作用，使出水中的SS很少，完全達到國家所要求的排放標準。
（8）構筑物模塊化設計，有利于擴建
經導流曝氣生物濾池（CCB）單元為模塊化結構，能較好地適應城鎮污水處理廠分期建設。
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導流曝氣生物濾池技術介紹？
【解答】導流曝氣生物濾池ConductionCurrentBiofilter（以下簡稱CCB法）是在傳統曝氣生物濾池的基礎上，充分借鑒下向流曝氣生物濾池法、上向流曝氣生物濾池法、接觸氧化法、生物膜法、人工快濾法、沉降分離法、無泵污泥回流法、給水快濾法等八者的設計手法以及二級和三級污水處理工藝的功能而開發研制出來的污水處理新工藝、新技術。
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導流曝氣生物濾池技術的工藝創新？
【解答】（1）工藝集約化創新性導流曝氣生物濾池裝置充分借鑒了向下流曝氣生物濾池法、向上流曝氣生物濾池法、接觸氧化法、生物膜法、人工快濾法、給水快濾法、沉降分離法和無泵污泥回流法八者的設計手法和二級或三級污水處理工藝的優點。使污水在U型雙錐這一個系統內，綜合實現三級、三區、三相導流、無泵污泥外排及回流的全過程，是一種典型的高負荷、淹沒式、固定化生物床的三相導流，具有脫氮除磷功能的綜合反應凈化器。因此工藝上創新性；
（2）連續進水條件下實現間歇曝氣污水連續進入內錐即下向流對流接觸氧化后，自上而下通過濾料空隙間曲折下降，空氣自下而上通過濾料空隙間曲折上升，在對流接觸中，與污水及濾料失去的生物膜進行充分接觸，在好氧條件下發生氣、液、固三相反應，進而完成曝氣過程。曝氣后的水進入導流沉降無泵污泥回流后，在導流板的作用下與不曝氣即相對靜態的條件下空隙間完成沉降分離，無泵污泥回流過程，實現空隙間不曝氣，沉降分離的水在導流板作用下進入外錐與生物填料過濾后，水和氣以向上流的方式通過濾料空隙間曲折上升，穿過濾層進而實行曝氣過程。因此，導流曝氣生物濾池（CCB）是在連續進水的條件下實現曝氣、不曝氣、曝氣的間歇曝氣過程，達到了兩個曝氣區共用一個沉淀區的雙重目的，裝置沒有閑置，節約占地和投資費用。
（3）借助動力實現泥水分離和無泵污泥外排及回流污水通過內錐即下向流對流接觸氧化生物過濾區處理后水，在重力作用下繼續下行，進入導流沉降無泵污泥回流區內，又在導流板的作用，并借助于流體下行的重力，使重于水的污泥順勢下沉于錐底，同時在上部的水壓作用下，壓入錐底排泥管，排入污泥槽，流至污泥干化池。上清液和污泥在干化過程中外排的廢液都通過回流槽回流到污水處理池前端，進入厭氧池或水解酸化池進行反硝化處理，干化污泥外運處理。污水在導流沉降無泵污泥回流區沉降排泥后分離出來的水，在導流板的作用下進入外錐即上向流曝氣生物過濾區的處理過程中也要產生一定的污泥，產生的污泥同樣借助于重力作用，使重于水的污泥通過導流板間隙，也同樣下沉于底部的導流沉降無泵污泥回流區，還同樣通過上部水的壓力，將污泥壓入錐底的排泥管，排入污泥槽，流至干化池。上清液和污泥干化過程中外排的廢液通過回流槽，回流到污水處理池前端，進入厭氧池或水解酸化池反硝化處理。污泥消毒干化后外運處理。
（4）在U型雙錐的同一單元體內，實現兩曝兩沉污水在內錐即下向流對流接觸氧化區內進行處理，曝氣后的污水進入導流沉降分離無泵污泥回流區內處于相對靜止的沉淀狀態。沉淀后的水在導流板作用下導入外錐即上向流曝氣生物過濾后，污水在上向流生物過濾區處理過程中產生的污泥同樣在重力作用下，下沉于導流沉降無泵污泥回流區，沉淀污泥通過上部水壓進入排泥管流入污泥槽，通過污泥干化池，上清液和污泥干化過程中產生的廢液回流到污水池前，進入水解酸化或厭氧池反硝化，干化污泥外運處理，因此，導流曝氣生物濾池（CCB）綜合實現兩個曝氣區共用一個沉淀區的功能，并且在同一個處理單內實現兩曝兩沉。
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導流曝氣生物濾池技術的技術性能？
【解答】（1）技術前瞻性（2）工藝創新性導流曝氣生物濾池（CCB）采用U型雙錐結構，巧妙地將污水處理分為下向流對流接觸氧化區、導流沉降無泵污泥回流區、上向流曝氣生物過濾區三個污水處理區域，實現了兩曝兩沉和無泵污泥外排的工藝結構，具備下向流曝氣生物濾池法、上向流曝氣生物濾池接觸法、接觸氧化法、生物膜法、人工快濾法、沉降分流法、給水快濾法、聚磷排泥法的處理工藝技術特征，在導流曝氣生物濾池（CCB）內，綜合實現三級、三區、三相導流、無泵污泥外排及回流的全過程，是典型的高負荷、淹沒式、固定化生物床的三相導流、脫氮除磷反應器，因此工藝創新性。
（3）工程投資經濟性導流曝氣生物濾池（CCB）的BOD5容積負荷大，幾乎是常規二級生物處理的5～10倍，所以它的池容積和占地面積較常規二級生物處理工藝要小得多。同時，在導流曝氣生物濾池（CCB）中，具有上下結構的沉降無泵污泥外排回流區，因此無需二次沉淀池，大大節省了占地面積和土建費用。污水處理廠采用導流曝氣生物濾池（CCB）工藝的總占地面積只有氧化溝工藝的1/3.裝置內高比表面積和粗糙多孔的粒狀生物填料，使其可能積聚多達10～15g/L的微生物量，高濃度的微生物量將使得導流曝氣生物濾池（CCB）的容積負荷大為提高，減少池容積及占地面積，此對擬建的污水處理設施具有重要意義。由于導流曝氣生物濾池（CCB）對污水中懸浮物的生物截留作用，使出水中的SS很少，完全達到國家所要求的排放標準，故濾池后面不需設置二沉池，因此工程投資經濟性。
（4）處理效果穩定性處理系統的出水水質好，是由于整個系統中存在著較高濃度的微生物，生化反應速率高，并可通過控制供氣量使裝置中存在好氧和缺氧環境，使得該裝置組合可實現硝化、反硝化。同時，由于高濃度的微生物以生物膜的形式固定在粒狀濾料的表面，無污泥膨脹之慮，不會因濾池受水力負荷的沖擊而造成微生物流失，因此，導流曝氣生物濾池（CCB）對水力負荷及有機負荷都具有較強的抗沖擊能力。即使污水是減少一半以下或停水后再啟用，只需很短的時間內就能正常運行，因此處理效果穩定性。
（5）處理流程簡化性由于導流曝氣生物濾池（CCB）的生物和物理綜合截留作用，處理后水中的SS很少，故不需設置二沉池，加上系統中具有沉降污泥無泵回流系統，因此無需污泥回流泵房，使處理流程得以簡化，進一步節省占地面積，因此處理流程簡化性。
（6）投資和運轉費用經濟性由于導流曝氣生物濾池（CCB）流程短、池容小和占地省，使工程費用大大低于常規二級生物處理工藝。同時，采用裝置專用曝氣系統并利用粒狀濾料對氣泡的切割及阻擋作用，使得氣泡在濾層中進一步被細碎，強化氣、液傳質效應，增加濾層內的微生物與空氣的接觸面積和時間，導致濾池總體充氧效率大為提高，氧的利用率達30%以上，從而節省能耗，因此投資和運轉費用經濟性。
（7）操作管理簡單性由于相關工業技術的發展，一些先進的自動化設備如液位傳感器、在線溶氧測定儀、定時器、變頻器、PLC中央程控系統及微電腦等產品的出現，使得導流曝氣生物濾池（CCB）運行管理自動化得以順利實現，其運行管理變得簡單易行。一般來說，導流曝氣生物濾池（CCB）可以對進水水質、水量以及污水中溶解氧濃度進行在線檢測，并通過PLC控制系統方便地調整曝氣時間的長短，控制風機的供氧量，易于優化運行，特別是對各大、中、小污水處理廠更顯突出，因此操作管理簡單性。
（8）脫氮除磷典型性導流曝氣生物濾池（CCB）的除磷基于導流曝氣生物濾池（CCB）的上述原理，結合導流曝氣生物濾池（CCB）工藝，在導流曝氣生物濾池（CCB）水處理單元的前面設厭氧池或水解酸化池﹑加上導流曝氣生物濾池（CCB）的內錐，即下向流對流接觸氧化生物過濾區和外錐即上向流曝氣生物過濾區以及導流沉降無泵污泥回流區，這兩個曝氣和不曝氣段，形成了較為完整的硝化﹑反硝化脫氮除磷工藝。與此同時，在導流曝氣生物濾池（CCB）的內錐及下向流接觸氧化生物過濾區中有硝化和反硝化作用（見原理圖），因此較其它通用污水處理技術更有除磷的技術優勢。特別是污水在內錐和外錐的曝氣條件下，聚磷后和污泥一道下沉于無泵污泥回流區底部，并在上部水壓作用下，含有80-90%高濃度含磷污泥通過無泵污泥排泥管排出池外，流入污泥干化池，從而磷隨干化污泥外運而被去除，未去除的其它磷隨干化池中的上清液和污泥干化過程中的廢液回流到污水處理池前端，進入厭氧池或水解酸化池進行釋放，達到反硝化。
導流曝氣生物濾池（CCB）基本結構：導流曝氣生物濾池（CCB）底部設有進水和排泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3m，填料頂部裝有擋板，防止懸浮填料的流失。擋板上均勻安裝有出水濾頭。擋板上部空間作反沖洗水的儲水區，其高度根據反沖洗水頭而定，在導流曝氣生物濾池（CCB）的下部設有沉降分離無泵污泥回流區，將內錐即下向流對流接觸氧化區曝氣后的水在重力和導流板的作用下沉于底部，并通過排泥管外排，有較好的排泥作用，加上導曝前有預處理的厭氧段和好氧段，能較好的釋放磷，因此導流曝氣生物濾池（CCB）整個處理工藝比A2/O有較好的處理效果。
（9）氣溫及運行方式適應性由于大量的微生物生長在粒狀填料粗糙多孔的內部和表面，微生物不會流失，即使長時間不運轉也能保持其菌種的活性。如長時間停止不用后再恢復運行，可在進水、供氣后的幾天內恢復正常運行；由于導流曝氣生物濾池（CCB）所特有的高微生物量，使得該裝置對氣溫變化的適應性也較強，因此氣溫及運行方式適應性。
（10）檢修換件方便性導流曝氣生物濾池（CCB）所需的主要設備和材料，國內均可配套生產，基本不需進口。只有少量自控檢測儀表和執行機構需進口。
（11）工程建設靈活性導流曝氣生物濾池（CCB）單元為模塊化結構，可集中設計，也可分開設計，還有利于擴建，能較好地適應各個地區地貌。
以上內容均根據學員實際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請及時溝通、指正。
幾十年來，在污水處理領域，活性污泥法無疑是一種被廣泛使用并有良好效果的污水生物處理技術。但是隨著社會的不斷進步，城市規模擴大以及人類對居住環境的日益重視，活性污泥法的不足越來越突出地顯現在人們的眼前。
占地巨大人口的不斷膨脹使城市變得擁擠，許多城市土地稀缺，而采用活性污泥法的污水處理廠動輒幾公頃，甚至幾十公頃的占地無疑成為一種制約。
環境惡劣巨大的污水處理構筑物大面積暴露在大氣之中，極易產生臭氣污染，周圍居民無法忍受。因此，越來越多的居民拒絕與污水處理廠為鄰。
性能不穩定由于是一種懸浮狀態的微生物膠團，活性污泥的濃度通常在6000毫克/升以下，外界環境（溫度，污染物濃度等）極易對處理效果產生影響，甚至造成污泥膨脹，使處理水質惡化。
上世紀八十年代，一種針對以上問題研發出來的新的污水處理技術首先在法國得以運用，這就是“淹沒式固定生物膜曝氣濾池”。法國OTV公司在淹沒式固定生物膜曝氣濾池領域擁有近20年的工程設計、建設和運行經驗，并且在世界各地建設了100多座類似工藝的污水處理廠，其中一種工藝便是BIOSTYR(r)生物濾池。
BIOSTYR(r)則是一種經過改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級處理，也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理，并且能夠達到很高的排放水質標準。
基本結構
BIOSTYR(r)工藝是一種淹沒式上向流生物濾池，其濾料為比重小1的球形顆粒并漂浮在水中，我們稱之為BIOSTYRENETM。
每個生物濾池單元包括：
*進水管和位于濾池底部的配水渠(同時可用于反沖洗水的排除)；
*兩條空氣第(管孔管)，一條用于工藝曝氣，一條用于氣反沖洗；在硝化/反硝化反應時用兩條管道，在單一硝化反應時曝氣和反沖洗為同一條管道；
*3～3.5米的濾料層，濾料表面附著大量的微生物；
*濾池頂部有混凝土濾板，防止濾料的流失；
*濾板上安裝有濾頭，用于濾池出水。
工藝原理
根據曝氣管道位置的不同設置可以控制硝化反應和反硝化反應的程度，也可以單獨進行硝化反應或反硝化反應。
具有硝化和反硝化功能的BIOSTYR生物濾池，其曝氣管位于濾床中的經過計算的位置，將濾床分隔為下部厭氧區和上部好氧區，它可以去除所有可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)，氨氮和硝酸鹽(即總氮)，反沖洗氣管位于濾池底部。
對于通常的僅需要進行硝化反應(對氨氮有要求)，在曝氣和氣反沖洗時共用一根位于濾池底部的穿孔管，從而使整個濾床處于好氧狀態，它可以去除大部分可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)和氨氮。
污水處理技術曝氣生物濾池BIOSTYR(r)
常治輝 原創
煉油廠加氫裂化、加氫精制和鉑重整等裝置所排廢水排放量約70t／h，酚類污染物在100～160mg／L，這股高酚廢水未作任何處理直接排至污水處理場，本實驗采用上向流曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter,簡稱BAF)對含酚廢水的處理進行了研究。
1 實驗部分
1.1 含酚廢水水質分析
課題組對含酚廢水水質進行了分析，監測方法[1]：，及測試結果的統計見表1。
由表1可見，該廢水的COD，BODs，硫化物，石油類和氨氮等污染物均處于常見水平，而酚污染則處于較高狀態，是這股廢水的主要污染物；由于酚類物質易為微生物降解[1]，因此廢水的可生化性較好，結果也表明m(BOD5)／m(COD)值較高，平均為0.56。
1.2 實驗裝置及工藝參數
本實驗采用上向流曝氣生物濾池(BAF)對含酚廢水進行處理，BAF是一種新型高負荷淹沒式三相反應器，它將生化反應與吸附過濾兩種處理過程合并在同一構筑物中完成。本實驗設計的曝氣生物濾池結構見圖1，主要是由生物反應過濾區、曝氣裝置、反沖洗裝置等三部分組成，生物反應過濾區由生物濾料層和碎石墊層組成，濾料層采用粒徑4-6mm的輕質生物陶粒，高度2.0m，墊層采用10-20mm的碎石，厚度0.2m，濾池有效容積75L；曝氣生物濾池所需空氣通過布置碎石墊層內的穿孔曝氣管直接進入生物濾料層；反沖洗裝置采用配水和配氣聯合系統，實驗中把配氣管與曝氣管合并，把配水管與進水管合并。
本實驗設計的工藝參數及操作條件見表2。
1.3 降酚菌培養
為了培養出高效的降酚菌類，課題組分別采用煉油廢水生化污泥和生活污泥進行微生物培養，培養時控制的參數見表3。
采用煉油廢水生化污泥經過近1個月的培養，發現載體上生長了大量的微生物(以淺色疏松的絲狀菌為主)，廢水中COD有一定的降解(降解量為40—80mg/L)，但是，廢水中的酚基本上沒有得到降解(降解量僅為2—8mg／L)。這說明，在高濃度酚的存在下，生化污泥中的細菌受到了抑制，缺乏耐酚型微生物。
改用生活污泥進行微生物培養，結果發現，生活污泥中的微生物種類較多，大量的不同類型的微生物為降酚菌的培養提供了菌源；培養效果可從圖2反應出來。
結果顯示，在3-4d的時間，由生活污泥培養出的生物膜即可達到很強的降酚能力，酚去除率已接近90％；同時鏡檢發現：生物膜中的菌膠團結構良好，其中含大量的球菌、雙球菌、鏈球菌。
2 結果與問題討論
2.1 主要污染物的降解
根據酚的可生化性能及進水有機負荷，對含酚廢水的處理進行了三種水力停留時間(HRT)的實驗，分別為2.5h，2.0h和1.5h主要污染物的平均進、出水變化見表4。
從表4數據發現，因為實驗采用的是好氧生化，酚、S2-及BOD5這些易于氧化的物質或指標去除效果最好，NH3-N則沒有得到降解，其它如COD和油也有不同程度的降解。
2.2 水力停留時間與去除效果的關系
圖3描述了停留時間對COD和酚降解的影響情況，可知，在一定范圍內，停留時間對COD和酚的去除率影響不大，均有較好的出水水質和較高的去除率；進一步發現，當停留時間從2.5h減小到2.0h后，COD的平均去除率雖由76.0％降到73.6％，但它的去除負荷卻由3.22kg／(m.d) 升高到4.49kg／(m·d)；酚的平均去除率雖由95.5％降到93.8％，但它的去除負荷卻由1.08 kg／(m3.d) 升高到1.39kg／(m3·d)；但是，如果停留時間再進一步減小到1.5h，則降解效果明顯下降。本實驗的目的在于尋求一種高效的含酚廢水的處理方式及較適宜的水力停留時間，使大部分的COD尤其酚得到降解，防止這些污染物在后續的綜合生化處理中產生沖擊，顯然，當水力停留時間為2.0h時，就已經達到了目的：出水中酚的平均質量濃度為8.5 mg／L，平均去降率達到93％，而且此時COD和酚的去除負荷相對也大。
2.3 影響因素
影響BAF對酚降解的因素主要有溫度、pH值、水中溶解氧和曝氣量。
①溫度
微生物降解有機物是隨著溫度升高而速度加快的，溫度低于25℃，菌的活性明顯下降，而高于45℃時，菌的活性也受到抑制，處理效果明顯降低。試驗得出耐酚噬酚菌的適宜溫度是25-40℃。
②原水pH值
進水pH值在7.0～8.0范圍內較為適宜。由于汽提廢水中含有S2-，其氧化后生成酸，若進水pH值偏低時，會造成出水pH值過低，抑制生物膜的活性。
③曝氣量和水中DO
試驗中發現生物床的微生物容量很大，水力負荷及有機去除負荷都相當高，所需的曝氣量相應較大，一般氣水體積比為5～8；另外，從BAF不同位置采樣分析，發現DO的質量濃度池頂較池底低0.5～1.0mg／L，充分表明耐酚噬酚菌是一種好氧微生物，出水的DO的質量濃度不宜低于2.5～3.0mg／L，若過低，則影響降酚菌的繁殖和活性。
2.4 BAF的反沖洗
隨著運行時間的延長，生物陶粒中截留的SS的增多和生物膜的增厚及脫落會造成水頭的增加，且會引起陶粒中水和氣的分布不均，這時必須對BAF進行反沖洗。反沖周期的長短主要與水力負荷、進水有機負荷有關，也受反沖強度和時間的影響；水力、有機負荷大，濾池中產生的污泥量就多，反沖的周期就短；從裝置上安裝的壓差計顯示，反沖洗時裝置的水頭損失約35～45cm，沖洗周期為2～3 d。實驗中對BAF采用氣—水聯合反沖，反沖洗的氣、水強度較小，氣強度為8.5～12.5 1／(m·s)，水強度為4.0～8.5 1／(m2·s)，沖洗時間20-30min。
3 結論
①選用生物陶粒作為曝氣生物濾池的濾料，利用生活污泥可快速培養出高效的降酚菌種。
②曝氣生物濾池作為含酚廢水的處理裝置，具有設計簡單、處理時間短、去除率和去除負荷高的特點。
③含酚廢水在進水酚的質量濃度不大于160mg／L，COD的質量濃度不大于800mg／L的條件下，水力停留時間僅需2.0h，經過曝氣生物濾池的處理，出水中酚和COD的平均質量濃度分別不大于8.5mg／L和140mg／L，酚的平均去除率達到93％，COD的平均去除率達到73％。
④某煉油廠含酚廢水量約70t／h，設計的曝氣生物濾池有效容積僅140m，可設計為直徑8.45m、有效高度2.5m的圓柱形的曝氣生物濾池。
印染行業是“能耗水耗大戶”，全國印染廢水排放量約占整個工業廢水排放量的35％，且具有排水量大、污染物成分復雜、水質水量變化快、可生化性差等特點lll。印染行業用水量大、回用率低、水資源浪費嚴重，因此將印染廢水深度處理并回用，不僅節約了大量的新鮮水用量，而且直接減少了廢水污染物的排放量，對促進印染行業可持續發展具有重要意義，也是全社會節約用水、實現節能減排的迫切要求。
曝氣生物濾池(BAF)是在生物濾池和普通快濾池的基礎上而發展起來的新型水處理技術，于1981年由法國首先投入工業應用『2]。與普通活性污泥法相比，BAF用于處理低濃度、難降解有機廢水，具有占地面積小、抗負荷沖擊強、氧傳輸效率高、避免污泥膨脹、出水水質穩定等優點l3l。本試驗是在原有印染廢水A／O生化處理的基礎上，再S~DilBAF深度處理工藝，試驗除了驗證工藝的可行性外，更重要的是探討各主要處單元的設計參數和運行控制參數，為實際工程化應用提供理論依據。
1材料與方法
1．1廢水水質及回用要求
杭州某紡織有限公司主要從事氨綸經編彈性織物的織造、染色加工及銷售，廢水排放量約為l200m3,d～，現有一套兼氧一好氧生化處理工藝，為了貫徹落實節能減排精神，企業提出生產廢水回用的思路，考慮到目前我國尚未制定印染廢水的回用標準，根據企業建議并參考印染行業水質標準[4]，提出了本試驗的再生回用水水質。試驗以企業現有污水處理設施的排放口出水為原水，試驗進水和出水水質情況如表1所示。
試驗裝置的主體是透明有機玻璃圓柱體，直徑為300mm，總高度2000mm，從下至上依次為布水區、曝氣區、填料層和清水區。其中填料層濾料分上下兩層，下層為不規則細碎陶粒，陶粒濾料的粒徑為3～10mm，具有顆粒小、表面積大、費用低廉等優點，適合微生物的接種、馴化、繁殖生長_51；上層為球狀顆粒陶粒，球狀陶粒濾料的粒徑為l0～15InlTl，具有顆粒均勻、比重大、質地堅硬、不易破碎、過濾效果好等特點，并且耐沖洗、不堵塞，水力特性良好。
1．3分析方法
試驗分析項目主要有COD、SS、pH、BOD、色度等，按照《水和廢水監測分析方法》(第4版)[6]進行分析。
2調試及運行
2．1曝氣生物濾池的啟動
BAF接種污泥和試驗進水分別為原有污水處理系統中的活性污泥和排放口出水。污泥接種后連續悶曝2d，然后開始小流量進水(進水水量5～10L·h‘1，氣水體積比2：1～4：1)，使填料表面逐漸附著生物膜，待出水變清澈后，逐漸增加水力負荷，掛膜終止時水力負荷為0．1m3．m-2oh～。掛膜期間，BAF進水COD為150~250mg·L，BOD為30~50mg·L～，出水COD去除率呈上升趨勢。調試3周后，COD去除率穩定在50％以上，出水比較清澈，表明BAF掛膜基本完成。
對該工程中生物膜進行鏡檢，發現在運行正常的濾池中存在絲狀菌、線蟲和輪蟲，有時還可以看到紅斑顆體蟲，在出水清澈透明的情況下，甚至出現肉眼可見的小紅蟲。具
2．2水力負荷條件對BAF出水水質的影響
進水COD為150~250mg·L。時，COD去除效果與水力負荷的關系見圖2。水力負荷對COD去除率的影響是一個先上升后下降的過程。在低水力負荷條件下，水力負荷的增加使F／M比提高，微生物的活性增強，有利于改善出水水質，而當水力負荷進一步增加時，去除率有下降趨勢。因水力負荷和水力停留時問(HRT)成反比，水力負荷的增加導致HRT縮短，減少了生物膜和污水的接觸時間，導致生化處理效率下降SS去除率下降。另外，由于水力負荷增加.
隨著當今石油工業生產的迅速發展，原油加工能力的提高，大量的水資源被耗用，使得原有的供水設施遠不能滿足要求。煉油行業面臨日益嚴重的水資源短缺危機，節水和成為企業可持續發展的必由之路。污水深度處理就是以二級處理后的污水為源水，再經深度處理后回用。污水深度處理工藝很多，對應不同的污水性質，可以采用不同的工藝方法。以某石化污水處理場曝氣生物濾池工藝為研究對象，對該工藝的運行特點進行分析，共同探討曝氣生物濾池在煉油污水深度處理中的應用。
1 污水深度處理工藝流程
某石化污水處理場二級處理出水先經過后氣浮進一步去除石油類和COD，經過調節池提升至曝氣生物濾池(簡稱BAF) 去除部分氨氮和COD，再通過活性碳塔過濾，進入流砂過濾裝置去除懸浮物，從而完成污水深度處理流程。工藝流程圖如下:
圖1 污水深度處理工藝流程
2 曝氣生物濾池設計
2. 1 設計參數
設計處理水量200 m3 /h，設計進出水水質見表1，曝氣生物濾池設計參數見表2。
表1 曝氣生物濾池進出水水質mg /L
表2 曝氣生物濾池主要設計參數
2. 2 BAF 裝置的構成
BAF 由生物濾池、曝氣供風系統、反沖洗供風系統、反沖洗系統、反沖洗廢水池(泥水分離池) 、反沖洗清水池、自控系統組成。
(1) 曝氣生物濾池
某石化污水深度處理曝氣生物濾池工藝采用的是內循環式固定生物氧化床工藝(簡稱IRBAF工藝) 。即在曝氣區充氧的同時，將污水沿曝氣器管道提升，再經過反應器生物床，在填料區形成循環水流，從而達到去除污染物的目的。
BAF 反應池共設置5 間，單間池體規格:8 000 mm × 5 000 mm × 5 000 mm，每間處理水量為40 m3 /h。濾池自上而下依次分為生物濾料、承托層填料、曝氣提升回流器、主曝氣系統(含曝氣頭) 、進水布水器、反沖洗布水系統、反沖洗布氣系統、配水器。
承托層采用的是瓷球，粒徑40 ～ 55mm。
濾料采用沸石填料，比表面積5. 5 ～ 7. 8 ×104 cm2 /g，填裝高度2. 5 m。
(2) 曝氣供風系統
污水處理場生化系統由2 臺離心鼓風機統一供風。
(3) 反沖洗供風系統
反沖洗供風系統主要采用非凈化風系統，要求風壓不低于0. 45 MPa。由于非凈化風系統波動較大，而且考慮到BAF 反沖洗的強度和用風量，在BAF 系統前設置非凈化風緩沖罐，滿足單池反洗的風量。
(4) 反沖洗系統
某石化污水深度處理BAF 工藝反沖洗系統由調節池、反洗水泵以及和BAF 池連接的管道、閥門和自動控制系統組成。采用氣-水聯合反沖洗技術，即采用較大強度的反沖氣流沖擊生物濾床，使池內水體以較大的速度向上膨脹，從而提高濾料層擾動強度和系統應力中的附加切應力。生物膜及雜質在強烈的剪切、碰撞作用下快速脫落，從而提高系統的反沖洗效果，避免濾料的粘結堵塞，保持反應器的活性，達到穩定處理的目的。
整個反沖洗系統采用PLC 控制。反應池共5間，每間池安裝氣動閥3 臺，電磁閥1 臺，依次為出水氣動閥、反沖洗進水氣動閥、反沖洗出水氣動閥、反沖洗風電磁閥。分別控制出水、反沖洗進水、反沖洗進風的打開與關閉，從而進行BAF 池反沖洗的自動控制。
(5) 反沖洗廢水池
主要用來存儲BAF 反沖洗時產生的廢水。
3 運行調試
由于在運輸和投加的過程中，造成濾池內比較臟，所以在調試前，先要利用氣沖和水洗將陶粒中的臟東西淘洗干凈，然后再進入正式掛膜階段。
3. 1 啟動掛膜
合適的啟動方式對BAF 裝置效能發揮作用明顯，也是保證BAF 裝置快速啟動的決定性因素。某石化BAF 裝置啟動采用的是接種掛膜法。即通過提升泵將生化系統活性污泥投加到濾池中作為種泥，然后以小流量進水，通氣悶曝，使微生物逐漸接種在濾料上，附著生長，控制污水中溶解氧濃度大于或等于2 mg /L。停留時間達到8 h，排出上清液，增大進水流量(即增加水力負荷) ，逐漸減少停留時間，繼續悶曝一段時間。每次增加的負荷量約為30% 左右，直至達到處理能力。在掛膜期間，每天對進出水的COD 和氨氮進行監測，當出水的COD≤60 mg /L 和出水氨氮≤5 mg /L 時，即可認為掛膜完成，此時生物相對比較穩定。掛膜時間需要20 ～ 30 d 左右。這種掛膜的方法能夠迅速啟動BAF 裝置，完成掛膜。
3. 2 生物相分析
曝氣生物濾池的生物膜是由濾料表面和濾料空隙之間截留的懸浮物、吸附膠體和繁殖的微生物組成。生物膜的微型動物大部分是單細胞的原生動物，如肉足蟲、鞍毛蟲、纖毛蟲和吸管蟲，也有比較復雜的后生動物，如輪蟲等。
通過對曝氣生物濾池從運行初期到運行一段時間后的觀察，生物膜上的生物均是由低等向高等演變。在曝氣生物濾池的掛膜過程中，先出現菌膠團和絲狀菌，出水外觀渾濁。系統剛剛運行時，只見到大量的細菌，其它微生物很少或不出現。系統正常運行和生物膜降解良好時，相應地出現許多較高等的微生物，出水外觀清澈，鏡檢可以觀察到生物膜，還有淺色菌膠團、絲狀菌和固著型纖毛蟲。生物相中占優勢的原生動物以固著型的纖毛蟲為主，如鐘蟲、等枝蟲等。系統運行穩定后，生物膜上的生物相也相對穩定。如果進水的營養狀況有較大的改變，即系統非正常運行時，則原生動物中的游動型纖毛蟲突然增加，固著型纖毛蟲減少，伴隨著絲狀菌稀少和菌膠團松散，此時出水水質變差[1]。
3. 3 調試
在調試期間，應盡可能保證進水水質和水量的穩定。水質嚴重惡化時，應降低濾速，以保證污染物負荷的穩定。要達到穩定的去除效果，調試和運行時，為確保濾池中的生物膜，防止污泥堵塞濾料，應調節各池布氣量，保持曝氣強度的穩定和曝氣時間的連續[2]。
BAF 運行一段時間后，生物膜漸漸增厚，生長過量的微生物也聚集在濾池表面和濾料空隙中，濾料間截留大量懸浮物，造成填料的空隙度減小，水頭損失增大。總的水頭損失可能達到或者接近設計流量通過BAF 裝置所必需的水頭損失，或者是出現濾料顆粒穿透，在任一情況出現之前，BAF 裝置應停止運行進行反沖洗。某石化BAF 裝置采用自動氣-水聯合反沖洗，反洗采用脈沖反洗技術，即在氣水聯洗階段，利用反洗進風閥的瞬間開啟和閉合進行反洗。
反沖洗周期視進水COD 負荷和懸浮物濃度確定，進水COD 越低、懸浮物越低，則反沖洗周期越長，反之越短。由于煉油污水處理的特點，進水的水質水量波動比較大，工業運行中BAF 池的容污周期不同，反沖洗周期也不同，故組態時只考慮了對反沖洗動作和時間的控制，沒有對反洗周期控制。反沖洗周期可以根據運行情況定期調整設定。BAF 池采用單池依此反沖洗的方式，而現場采用的非凈化風罐容量較小，一次實際只能滿足單池反洗，反洗完后風罐要一定時間恢復反洗所需壓力(0. 45 MPa) ，因此反洗程序實際只考慮為單池各閥門和反洗泵的開關控制，動作持續時間和各閥泵聯鎖時間。調試期間進出水COD 及處理效果變化情況見圖3。
4 BAF 的反沖洗
BAF 濾池反沖洗是保證濾池效能的關鍵步驟。反沖洗的目的是在較短的時間內，使濾料得到清洗，恢復其除污能力，即清除濾料顆粒間所截留的懸浮物及濾料表面脫離的老化生物膜，但必須保留適量的生物膜，這對于曝氣生物濾池反應器是至關重要的。曝氣生物濾池反沖洗效果對出水水質、運行周期的影響很大。反沖洗不充分，濾池運行周期將會大大縮短; 若反沖洗過量，微生物數量不足，生化處理效能下降，出水水質變差，盡管濾料的固體容量得以提高，但出水仍達不到要求[3]。
BAF 反沖洗的過程可分為三個階段: 反沖開始濾層膨脹階段、濾層懸浮平衡階段和后期的懸浮濾層沉降階段。由于第一階段的特征是濾層變速膨脹，顆粒擁擠上升，碰撞摩擦劇烈，再加上反沖氣/水的剪切、摩擦作用使濾料凈化效率最高; 而第二和第三階段顆粒碰撞摩擦的機會極少使碰撞摩擦作用減弱，而且反沖氣/水對濾料的剪切和摩擦強度也會由于濾層處于平衡狀態而有所降低，因此沖洗效果主要取決于第一階段[4]。
4. 1 反沖洗氣強度的確定
根據有關資料，氣反沖效率的影響明顯大于水沖強度變化的影響。因此，這里只考查了氣沖強度變化對反沖洗的影響。首先固定水沖強度，對比反沖洗氣強度在20 ～ 40 m3 /min 的氣沖效率，通過分析反沖洗液中的總固體含量來選擇控制范圍。
當氣沖強度小于20 m3 /min 時，濾床無攪動、膨脹現象，只是濾層中下段發生蠕動，生物膜及雜質的剝落僅通過水流的剪力和分散氣泡引起的小范圍濾料的碰撞摩擦作用，由水流的漂洗脫離濾床，因而老的生物膜未完全脫落，反沖洗液中的固體含量不高; 當氣沖強度增加到20 ～ 30Nm3 /min 時，在濾層底部即可形成大氣泡，并以不連續的方式跳躍上升，引起整個濾層劇烈的碰撞摩擦，同時濾層出現流化置位現象，濾料在氣流的攜帶下有小部分流失，提高了去除效果; 由于污水場的風壓達不到0. 45 MPa，因此無法考查當氣沖強度增大到40 Nm3 /min 以上時的狀況，但根據氣沖強度在20 ～ 30 Nm3 /min 的狀況可以推斷出，當氣沖強度增大到40 Nm3 /min 以上時，濾層會更加劇烈的流化脈動，濾料將會在氣流的攜帶下流失。
圖4 不同反沖洗時間下反沖洗液總固體含量對比
4. 2 反沖洗周期的確定
在反沖洗強度一定的條件下，反沖洗周期與進水有機負荷、進水懸浮物有關。當曝氣生物濾池進水水質達到穩定后，摸索最佳的BAF 反沖洗周期。固定水反沖強度和氣沖強度，反沖洗時間為5 min，在反沖洗后分別間隔運行4 h，考查BAF 對COD 的去除效果。
圖5 不同運行時間BAF 對COD 去除率的對比
從上圖看，COD 的去除率在反沖洗后初期有明顯的上升趨勢，主要是因為反沖洗后微生物處于內源呼吸狀態，其活性逐漸恢復; 當濾池運行到中期(24 h) 時，COD 有較高的去除率; 但運行到后期(48 h) 時，因截留的懸浮物和脫落的生物膜堵塞濾床而不利于溶解氧的傳輸，導致異養菌活性下降，去除效率下降。
為了達到較高的去除率，確定反沖洗周期為24 h。
4. 3 反沖洗時間的確定
這里所討論的反沖洗時間為氣水聯洗階段的時間。在BAF 反沖洗的過程中，水反沖洗強度、氣反沖洗強度和氣水同時反沖洗時間對反沖洗效果有較大的影響，而氣水同時反沖洗是氣水聯合反沖洗過程中最關鍵的一步。為摸索最適合的反沖洗時間，固定水反沖強度和氣沖強度，分別考查反沖洗時間為5 min、10 min 條件下BAF 對COD 的去除效果。
圖6 不同反沖洗時間BAF 對COD 去除率對比
從上圖可以看出，在同等采樣時間下，反沖5 min 比10 min 對COD 的去除效率更高; 同等去除效率的前提下，BAF 從反沖洗完成到出水正常時間，即BAF 的濾層恢復時間，反沖5 min 比10min 要短。這說明反沖5 min 時濾料表層的有機活性生物膜層仍有適當存余，反沖后濾層只需短暫的穩定即可達到較高的COD 去除效率，而反沖10 min 則使生物膜幾乎全部沖脫，濾層的恢復僅依賴于生物膜的重新形成，因而速度較慢[3]。曝氣生物濾池反沖后的恢復速度決定于濾料上活性生物膜層的存在與否，因此確定反沖時間為5 min。
5 工程運行結果
工程運行幾個月后，曝氣生物濾池水力負荷達到3. 0 kg /m3˙d，反沖洗周期24 h 后，反沖洗氣沖強度控制在20 ～ 30 Nm3 /min ，氣水聯合沖洗5 min，對COD 有較高的去除效果，平均去除率高達51%。
6 結語
曝氣生物濾池內填料的物理吸附和過濾截留作用及生物膜的生物氧化作用能夠高效去除污水中的有機物。曝氣生物濾池工藝已廣泛應用于污水回用或者污水深度處理。在今后的運行實踐中還需繼續摸索曝氣生物濾池與其它工藝優化組合，進一步發揮其高效的去污能力。
原標題:曝氣生物濾池在煉油污水中的應用
