论文部分内容阅读
摘 要：在当前水资源短缺及水环境污染日益严峻的大背景下，污水处理工作越来越引起社会的关注。新型污水处理方式和设备不断涌现，与传统污水处理形式相互冲击，也彼此印证。其中，曝气生物滤池处理技术优势鲜明，具有较大程度的推广及深入发展潜力。文章将通过多角度，对曝气生物滤池在污水处理厂运营中的常见问题及改造优化措施进行针对性分析和探究。
关键词：曝气生物滤池;污水处理;分析;改造
中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）09-0-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.013
曝气生物滤池脱胎于传统的污水处理方式，是一种综合生物降解、固液分离为一体的生物膜法污水处理技术。目前，在欧美和日本等发达国家较为流行。随着技术的不断发展，污水处理需求不断增加，同时结合各污水厂的实际情况发现，目前的曝气生物滤池污水处理工作模式中存在可优化和改善的部分。对此，需要污水处理厂的相关运营管理人员，结合曝气生物滤池在污水处理厂中运用的应用特点及常见问题进行分析，从而发掘更加完善且具有针对性的改进策略，以此达到预期的技术或管理方面的改进目标。
1 曝气生物滤池在污水处理厂运营中的应用特点
1.1 曝气生物滤池运营优点
曝气生物滤池在污水处理技术中属于生物膜法范畴，发展初期常作为三级处理的深度处理技术，随着技术的更新换代，也逐渐被用作二级处理环节。作为第三代生物滤池，曝气生物滤池具有其鲜明的、不可替代的特点。因此，将其恰当地应用至实际污水处理工作中，具有重要意义[1]。
第一，曝气生物滤池的首要特点，便是采用生物处理和过滤处理的联合方式。污水通过自下向上或者自上而下的流动，与空气、滤料及附着于滤料之上的生物膜充分接触，将带来比较显著的结果：
污水中的悬浮物、有机污染物分别被截留、降解，可以有效去除的，包括COD、BOD、SS、NH4+-N等;滤料上的微生物得到空气中的溶解氧以及污水中丰富的有机物等;原来污水中的悬浮物和生物膜脱落形成的污泥被滤料截留，从而达到二次沉淀的效果。因此，曝气生物滤池相比其他污水处理方式而言，处理能力较强，处理效率也相对较高。
第二，曝气生物滤池占地面积较小，而且主要以穿孔管曝气方式为主。这种方式可以有效节省基础建设投资和供氧动力，运行管理成本也相对较低，这是其他污水处理设备无法企及的目标，可以有效降低污水处理成本。
第三，曝气生物滤池稳定性方面的优势同样比较突出：
滤料上的生物膜，一般2～3周左右就能完成成膜过程，而且在南方低温天气下也能保持比较好的去除效率;即使在正常负荷2～3倍的冲击下，曝气生物滤池的短期出水水质变化也不大;污泥被截留后，直接通过反冲洗过程进入初次沉淀池，然后进入污泥浓缩池后被排放，不需要进行污泥回流，因此不会产生污泥膨胀。
1.2 曝气生物滤池运营缺点
曝气生物滤池在污水处理厂运用中虽然优点明显，但是由于影响其运行效果的因素繁多，因此依旧存在不可忽视的缺点，主要如下：
首先，由于曝气生物滤池中生物膜主要作用微生物群的特性，水温、pH值、溶解氧等都将对其污水处理能力产生一定的影响。
其次，目前曝气生物滤池的滤料多为陶、石英砂、无烟煤等材质的球状多孔颗粒，因此当污水中的悬浮物较多时，滤料的过滤能力将会受到一定冲击，从而影响出水的稳定性及反冲洗的频率。
最后，曝气生物滤池产生的污泥因没有经过污泥回流，由滤料截留经反冲洗过程进入初次沉淀池再沉淀，后进入浓缩池濃缩产生，因此含水量较高，稳定性较差，产泥量也较高，从而导致污泥的进一步处理压力增加。
2 曝气生物滤池实际应用中的优化建议
根据上述对曝气生物滤池应用特点的分析可以发现，该种污水处理方式因优点较为突出，具有在国内污水处理行业推广的价值，其存在的缺点也有改进的空间。影响微生物的水温等因素，主要在选址阶段解决，因此主要的优化建议集中在滤料、设备设施改造方面，如下所述。
2.1 注重滤料的选择及运用
曝气生物滤池中，滤料的选择，决定了可供生物膜生长的比表面积的大小，还极大地影响了生物膜量的大小。因此，可以说滤料选择在曝气生物滤池处理能力中，发挥了极为重要的作用[2]。
一般情况下，如果滤料表面带正电荷，且粗糙度较高，将有利于细菌在其表面附着、固定，同时比表面积形成的孔洞、裂缝等对已附着的细菌起到屏蔽保护。目前，国内的曝气生物滤池多采用球形多孔陶粒，这种填料成分具有较多的优势特点，如造价较低，相对密度适中，性质稳定，以及其表面粗糙易于附着生物、截留悬浮污染物等。但是，由于其质地坚硬，因此也带来了阻力大及易堵塞的缺陷，加大了反冲洗过程的难度。
建议将粒状陶粒改为火山岩。虽然火山岩形状相对陶粒较为不规则，堆积时可能会导致咬合面积增加，但是火山岩颗粒之间孔隙率大、比重轻，有如下优点：
相对于陶粒滤料，尤其是冲洗下层的滤料，冲洗时相对比较均匀，较大程度避免了滤料层板结;火山岩孔隙也有利于固定更多的生物量，提高单位滤料的有机负荷;发达的孔隙内部，有利于形成厌氧/缺氧环境，具有较好的同步脱氮效果。
注重新型填料的选择与运用，是促进提升污水处理工作效果的根本因素。对此，需要充分分析调查，并发挥想象能力与创造能力，将新型、高效、全面的填料运用至曝气生物滤池中，从而达到提升污水处理效率，强化发展污水处理能力的最终目的。
2.2 改进曝气生物滤池设备结构
对于曝气生物滤池污水处理系统而言，其中设备结构设计不合理导致污水处理效率低的问题需要重点关注。 首先，由于曝气生物滤池的污水处理方式，主要以上流的方式作为生物过滤方法，需要底部的水上流至顶部进行过滤。这种过滤方式的优势特点比传统过滤形式更加有效，但是实际应用过程中，需要结合实际场地、设备、运营管理等设计其进水方向，污水往上流、自上往下流各有其优势优点。
其次，可以对常规的曝气生物滤池主体设备进行改进，以更完善的形式提升曝气生物滤池使用效果，如图1所示。参照塔式生物滤池，可以对曝气生物滤池的池体进行以下改进，设置多层滤料，同时确保滤料荷重分层负担，保证每层滤料的厚度小于2 m，可以保证滤料不被压碎，也便于安装与维护。此外，承托层采用砾石铺设，第一层、第二层、第三层的砾石厚度分别为3 mm、6 mm、12 mm，层厚均应为100 mm。
此外，以上多层滤料的滤料选择可以选择同一种，也可以根据需要或成本等考虑，选择不同的滤料。如接近反冲洗系统的滤料层，可以选用相对密度小一点的滤料，使得反冲洗时容易松动，利于被冲洗干净;为防止滤料层扰动过大，则可以加入蜂窝状或波纹板状填料，用以在一定程度上固定滤料层等。
2.3 串联其他设备，提升效率
设备串联是工业发展中经常运用的方式，通过充分体现不同设备的优势，以求更好地达到既定的工作效果与目标。在污水处理运营工作中，曝气生物滤池的具体运用方式和方法，可以与其他设备设施串联完成污水处理流程。如有景观展示需要，可以在曝气生物滤池末端设置小型湿地，出水自滤池流出后进入湿地。一方面，可以直接回用;另一方面，湿地也同时具有氧化塘的处理效果。也可在曝气生物滤池之后再设置小型二沉池，主要针对参与反冲洗过程的出水，此部分出水直接进入小型二沉池，一方面减小进水压力;另一方面可以减少污泥量，减轻污泥的处理压力等。
需要注意的是，在实践串联工作中，需要加强对不同设备基础性能的分析，结合实际情况分辨具体串联方式，既要保证串联工作的效果，又要充分体现污水處理的工作目标，进而达到良好的工作效果[3]。
3 结语
曝气生物滤池的设计思路，是给水快滤池和污水处理接触氧化法的融合，将生物吸附过滤与生物降解进行合并处理，以陶粒等滤料为载体，首先截留悬浮物及污水中的其他杂物。同时，通过在滤池内曝气的方式，使滤料表面生长大量生物膜，生物膜上的微生物通过生物代谢方式，实现脱氨除磷功效。因此，应充分探究其优势特点，结合实际情况挖掘其中的问题，不断对其进行优化，从而对现代污水处理工作起到较强的促进作用。
参考文献
[1] 郑元武，余华东，李波，等.初沉池—曝气生物滤池工艺处理城市河道污水性能研究[J].工业用水与废水，2019（1）：44-47.
[2] 刘雷.改进型曝气生物滤池在污水处理中的应用研究[J].环境科学与管理，2020，45（11）：122-126.
[3] 游卫强，胡斌，陈浩.曝气生物滤池在污水处理厂运营中的常见问题分析及改造优化[J].给水排水，2020，56（S1）：422-425.
关键词：曝气生物滤池;污水处理;分析;改造
中图分类号：X7 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）09-0-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.09.013
曝气生物滤池脱胎于传统的污水处理方式，是一种综合生物降解、固液分离为一体的生物膜法污水处理技术。目前，在欧美和日本等发达国家较为流行。随着技术的不断发展，污水处理需求不断增加，同时结合各污水厂的实际情况发现，目前的曝气生物滤池污水处理工作模式中存在可优化和改善的部分。对此，需要污水处理厂的相关运营管理人员，结合曝气生物滤池在污水处理厂中运用的应用特点及常见问题进行分析，从而发掘更加完善且具有针对性的改进策略，以此达到预期的技术或管理方面的改进目标。
1 曝气生物滤池在污水处理厂运营中的应用特点
1.1 曝气生物滤池运营优点
曝气生物滤池在污水处理技术中属于生物膜法范畴，发展初期常作为三级处理的深度处理技术，随着技术的更新换代，也逐渐被用作二级处理环节。作为第三代生物滤池，曝气生物滤池具有其鲜明的、不可替代的特点。因此，将其恰当地应用至实际污水处理工作中，具有重要意义[1]。
第一，曝气生物滤池的首要特点，便是采用生物处理和过滤处理的联合方式。污水通过自下向上或者自上而下的流动，与空气、滤料及附着于滤料之上的生物膜充分接触，将带来比较显著的结果：
污水中的悬浮物、有机污染物分别被截留、降解，可以有效去除的，包括COD、BOD、SS、NH4+-N等;滤料上的微生物得到空气中的溶解氧以及污水中丰富的有机物等;原来污水中的悬浮物和生物膜脱落形成的污泥被滤料截留，从而达到二次沉淀的效果。因此，曝气生物滤池相比其他污水处理方式而言，处理能力较强，处理效率也相对较高。
第二，曝气生物滤池占地面积较小，而且主要以穿孔管曝气方式为主。这种方式可以有效节省基础建设投资和供氧动力，运行管理成本也相对较低，这是其他污水处理设备无法企及的目标，可以有效降低污水处理成本。
第三，曝气生物滤池稳定性方面的优势同样比较突出：
滤料上的生物膜，一般2～3周左右就能完成成膜过程，而且在南方低温天气下也能保持比较好的去除效率;即使在正常负荷2～3倍的冲击下，曝气生物滤池的短期出水水质变化也不大;污泥被截留后，直接通过反冲洗过程进入初次沉淀池，然后进入污泥浓缩池后被排放，不需要进行污泥回流，因此不会产生污泥膨胀。
1.2 曝气生物滤池运营缺点
曝气生物滤池在污水处理厂运用中虽然优点明显，但是由于影响其运行效果的因素繁多，因此依旧存在不可忽视的缺点，主要如下：
首先，由于曝气生物滤池中生物膜主要作用微生物群的特性，水温、pH值、溶解氧等都将对其污水处理能力产生一定的影响。
其次，目前曝气生物滤池的滤料多为陶、石英砂、无烟煤等材质的球状多孔颗粒，因此当污水中的悬浮物较多时，滤料的过滤能力将会受到一定冲击，从而影响出水的稳定性及反冲洗的频率。
最后，曝气生物滤池产生的污泥因没有经过污泥回流，由滤料截留经反冲洗过程进入初次沉淀池再沉淀，后进入浓缩池濃缩产生，因此含水量较高，稳定性较差，产泥量也较高，从而导致污泥的进一步处理压力增加。
2 曝气生物滤池实际应用中的优化建议
根据上述对曝气生物滤池应用特点的分析可以发现，该种污水处理方式因优点较为突出，具有在国内污水处理行业推广的价值，其存在的缺点也有改进的空间。影响微生物的水温等因素，主要在选址阶段解决，因此主要的优化建议集中在滤料、设备设施改造方面，如下所述。
2.1 注重滤料的选择及运用
曝气生物滤池中，滤料的选择，决定了可供生物膜生长的比表面积的大小，还极大地影响了生物膜量的大小。因此，可以说滤料选择在曝气生物滤池处理能力中，发挥了极为重要的作用[2]。
一般情况下，如果滤料表面带正电荷，且粗糙度较高，将有利于细菌在其表面附着、固定，同时比表面积形成的孔洞、裂缝等对已附着的细菌起到屏蔽保护。目前，国内的曝气生物滤池多采用球形多孔陶粒，这种填料成分具有较多的优势特点，如造价较低，相对密度适中，性质稳定，以及其表面粗糙易于附着生物、截留悬浮污染物等。但是，由于其质地坚硬，因此也带来了阻力大及易堵塞的缺陷，加大了反冲洗过程的难度。
建议将粒状陶粒改为火山岩。虽然火山岩形状相对陶粒较为不规则，堆积时可能会导致咬合面积增加，但是火山岩颗粒之间孔隙率大、比重轻，有如下优点：
相对于陶粒滤料，尤其是冲洗下层的滤料，冲洗时相对比较均匀，较大程度避免了滤料层板结;火山岩孔隙也有利于固定更多的生物量，提高单位滤料的有机负荷;发达的孔隙内部，有利于形成厌氧/缺氧环境，具有较好的同步脱氮效果。
注重新型填料的选择与运用，是促进提升污水处理工作效果的根本因素。对此，需要充分分析调查，并发挥想象能力与创造能力，将新型、高效、全面的填料运用至曝气生物滤池中，从而达到提升污水处理效率，强化发展污水处理能力的最终目的。
2.2 改进曝气生物滤池设备结构
对于曝气生物滤池污水处理系统而言，其中设备结构设计不合理导致污水处理效率低的问题需要重点关注。 首先，由于曝气生物滤池的污水处理方式，主要以上流的方式作为生物过滤方法，需要底部的水上流至顶部进行过滤。这种过滤方式的优势特点比传统过滤形式更加有效，但是实际应用过程中，需要结合实际场地、设备、运营管理等设计其进水方向，污水往上流、自上往下流各有其优势优点。
其次，可以对常规的曝气生物滤池主体设备进行改进，以更完善的形式提升曝气生物滤池使用效果，如图1所示。参照塔式生物滤池，可以对曝气生物滤池的池体进行以下改进，设置多层滤料，同时确保滤料荷重分层负担，保证每层滤料的厚度小于2 m，可以保证滤料不被压碎，也便于安装与维护。此外，承托层采用砾石铺设，第一层、第二层、第三层的砾石厚度分别为3 mm、6 mm、12 mm，层厚均应为100 mm。
此外，以上多层滤料的滤料选择可以选择同一种，也可以根据需要或成本等考虑，选择不同的滤料。如接近反冲洗系统的滤料层，可以选用相对密度小一点的滤料，使得反冲洗时容易松动，利于被冲洗干净;为防止滤料层扰动过大，则可以加入蜂窝状或波纹板状填料，用以在一定程度上固定滤料层等。
2.3 串联其他设备，提升效率
设备串联是工业发展中经常运用的方式，通过充分体现不同设备的优势，以求更好地达到既定的工作效果与目标。在污水处理运营工作中，曝气生物滤池的具体运用方式和方法，可以与其他设备设施串联完成污水处理流程。如有景观展示需要，可以在曝气生物滤池末端设置小型湿地，出水自滤池流出后进入湿地。一方面，可以直接回用;另一方面，湿地也同时具有氧化塘的处理效果。也可在曝气生物滤池之后再设置小型二沉池，主要针对参与反冲洗过程的出水，此部分出水直接进入小型二沉池，一方面减小进水压力;另一方面可以减少污泥量，减轻污泥的处理压力等。
需要注意的是，在实践串联工作中，需要加强对不同设备基础性能的分析，结合实际情况分辨具体串联方式，既要保证串联工作的效果，又要充分体现污水處理的工作目标，进而达到良好的工作效果[3]。
3 结语
曝气生物滤池的设计思路，是给水快滤池和污水处理接触氧化法的融合，将生物吸附过滤与生物降解进行合并处理，以陶粒等滤料为载体，首先截留悬浮物及污水中的其他杂物。同时，通过在滤池内曝气的方式，使滤料表面生长大量生物膜，生物膜上的微生物通过生物代谢方式，实现脱氨除磷功效。因此，应充分探究其优势特点，结合实际情况挖掘其中的问题，不断对其进行优化，从而对现代污水处理工作起到较强的促进作用。
参考文献
[1] 郑元武，余华东，李波，等.初沉池—曝气生物滤池工艺处理城市河道污水性能研究[J].工业用水与废水，2019（1）：44-47.
[2] 刘雷.改进型曝气生物滤池在污水处理中的应用研究[J].环境科学与管理，2020，45（11）：122-126.
[3] 游卫强，胡斌，陈浩.曝气生物滤池在污水处理厂运营中的常见问题分析及改造优化[J].给水排水，2020，56（S1）：422-425.