摘要：本裝置的開發研究是著眼于目前生活小區、醫院、賓館及旅游景點等污水分散式排放點污水處理領域存在的問題，提出利用新型的污水處理技術-曝氣生物濾池和處理材料-球形陶粒開發BAF-高效污水處理裝置，為以上地點的污水處理提供一種投資低、運行費用省、管理方便的新選擇。
　　關鍵詞：污水處理裝置，曝氣生物濾池，生物膜，球形陶粒，生活污水
　　Study on High Efficiency Biological Aeration Filter
　　Zhao Xu
　　(Department of Environmental Engineering Design，China Railway Shanghai Design Institute Group Co.，LTD.，Shanghai 200070，China)
　　Abstract this study is aimed to develop a new domestic sewage treatment technology, that is biological aeration filter with new material-spherical expanded clay filled inside and it presents high efficiency. this advanced device can be applied in separated areas such as residential areas, hospitals, hotels and tourist attractions with the advantage of low investment cost, operation cost and simple management as well.
　　Keywords: wastewater treatment device, biological aeration filter, biological membrane, spherical expanded clay, domestic sewage
　　我國現有城市污水處理廠普及率較低，僅僅有一些大中城市和一些經濟狀況較好的城市有污水處理廠。還有更多的地方則是污水不能并入城市污水處理管道或根本無生活污水處理廠，比如小城市、鄉鎮、住宅小區、賓館、飯店、旅游點等，由于這部分用戶分散、數量大，其排放的污水對環境造成的污染問題越來越不容忽視。
　　為解決大量生活污水的直接排放對環境造成的污染，高效的一體化小型污水處理裝置的研制開發將具有重要的現實意義，對解決我國生活污水處理水平低的現狀有重要意義。
　　本裝置的開發研究就是著眼于污水分散式排放點污水處理領域存在的問題，提出利用新型的污水處理技術-曝氣生物濾池和處理材料-球形陶粒開發BAF-高效污水處理裝置，為以上地點的污水處理提供一種投資低、運行費用省、管理方便的新選擇。
　　1.試驗
　　1.1試驗裝置
　　本試驗在上海市某水質凈化廠進行，試驗時間為7月至9月，試驗用水從水質凈化廠曝氣沉砂池中抽取，試驗裝置主要有四個鋼質罐體組成，依次為厭氧罐、1#曝氣生物濾罐、2#曝氣生物濾罐、石英砂濾罐，厭氧罐體中裝有塑料球形填料，生物曝氣濾罐罐體中填裝球形陶粒填料。各罐體具體尺寸見表1：
　　表1 實驗裝置各罐體尺寸表

罐體	尺寸（直徑×高度）  單位：mm
厭氧罐	500×1200
曝氣生物濾罐1#	500×1800
曝氣生物濾罐2#	500×1800
砂濾罐	500×1200

　　1.2 試驗方法及工藝流程
　　試驗以生物曝氣罐為主要研究對象，通過檢測生活污水通過裝置時，水質指標在罐體中的變化情況，重點研究該裝置中各個處理單元的性能指標和影響處理單元工作性能的主要因素，為裝置在整體上的完善提供理論上的指導。
　　試驗工藝流程如下(試驗裝置系統如圖2.2所示)：
　　2.試驗結果
　　運行試驗以考查BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置的穩定性及研究影響裝置工作性能的主要因素及運行邊界條件為主。在試驗研究中，BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置顯示了較強的穩定性和抗沖擊能力。在連續運行情況下，BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置對COD、BOD和氨氮的去除效果良好。由試驗數據可以看出，在進水水質指標變化較大的情況下，出水水質能保持相對穩定，且均能達到排放標準。
　　2.1 COD的去除
　　圖1表示的是BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置去除COD效果。可以看出，當進水量在60L/h～150L/h范圍內時，進水COD含量范圍則從最低246.47mg/L至最高512.76mg/L，經BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置處理后，出水最低達11.02mg/L，最高達55.43mg/L，均低于COD一級排放標準要求60mg/L，出水指標穩定，COD去除率最低為82.66%，最高為97.34%。
　　2.2 BOD的去除
　　圖2表示的是BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置去除BOD效果。可以看出，當進水量在60L/h～150L/h范圍內時，進水BOD含量范圍則從最低103.13mg/L至最高246.12mg/L，經BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置處理后，出水最低達4.02mg/L，最高達17.68mg/L，均低于BOD一級排放標準要求20mg/L，出水指標穩定，BOD去除率最低為87.56%，最高為97.46%。
　　2.3 氨氮的去除
　　圖4表示的是BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置去除氨氮效果。可以看出，當進水量在60L/h～150L/h范圍內時，進水氨氮含量范圍則從最低24.9mg/L至最高39.2mg/L，經BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置處理后，出水最低達0.0mg/L，最高達14.2mg/L，均低于氨氮一級排放標準要求15mg/L，出水指標穩定，氨氮去除率最低為54.86%，最高為99%。
　　3.高效曝氣生物濾池的機理研究
　　曝氣生物濾池的內部結構從下至上依次為氣水混合室、曝氣管、承托層、濾料。本試驗裝置采用的濾料為輕質球型陶粒，其主要性能如表2所示[1]。輕質球型陶粒高比表面積和高空隙率的特征保證了曝氣生物濾池微生物的數量和多樣性。
　　表2 輕質球型陶粒的性能參數

名稱	粒徑 (mm)	粒子密度（g/cm3）	堆積密度（g/cm3）	內部孔隙率（%）	外部孔隙率（%）	比表面積
						m2/g	m2/m3
輕質球型陶粒	3～6	1.67	0.79	0.09	0.4	4.11	834.3

　　本試驗中，經預處理的污水從濾池底部流入，向上流出濾池，在濾池下部進行曝氣，氣水上流進入濾料層，在此進行BOD、 COD、NH4-N和 SS的凈化處理。有機物被附著在輕型球型濾料表面的微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N，另外由于在生物膜內部存在厭氧/兼氧環境，在硝化的同時能實現部分反硝化。
　　由于硝化細菌為化能自養菌，世代周期較異養菌長得多，生長繁殖速度緩慢，產率較低，若進水中的COD和BOD含量較高時，異養菌大量繁殖，并在與硝化細菌競爭中占據優勢，成為優勢菌種，使得硝化細菌的生長受到抑制，從而降低反應器的硝化效率。所以單一曝氣生物濾池中不能同時取得理想的硝化/反硝化效果。基于這一理論，本裝置設置了串聯的兩個曝氣生物濾罐，將污水的BOD的降解和NH4-N的降解過程分離，以使達到更好的處理效果。
　　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，故曝氣生物濾池設備可間斷運行。
　　4、結論
　　通過試驗，得到如下結論：
　　(1)BAF-高效曝氣生物濾池污水處理裝置具有較強的抗沖擊負荷能力，當進水水質在一定范圍內波動時，出水水質較穩定，同時有較強的硝化性能;處理生活污水時出水低于國家《污水綜合排放標準》之一級標準。
　　(2)曝氣生物濾池具有良好的硝化性能，曝氣生物濾池具有良好的抗沖擊負荷的能力。
　　(3)實驗證明將曝氣生物濾池用于對生活污水處理，處理后出水水質良好，該工藝具有高效、價廉、流程短、易管理等優點，是一種較理想的污水處理工藝。
　　參考文獻
　　[1] 江萍，胡九成. 國產輕質球形陶粒用于曝氣生物濾池的研究. 環境科學學報. 2002,22(4):459～464.