BAF 预处理微污染源水的研究进展.doc

BAF预处理微污染源水的研究进展BAF预处理微污染源水的研究进展张 键a,b，宗 姗a【作者简介】张键（1964-），男，副教授；研究方向：水污染控制工程E-mail：yzzhangj@.（扬州大学a. 水利科学与工程学院；b. 环境科学与工程学院，扬州 225009）摘 要：概述了曝气生物滤池（BAF）工艺在国内给水生物预处理中的研究发展现状，介绍了用于源水生物预处理BAF的工艺原理和特点，影响曝气生物滤池处理效果的因素，并对曝气生物滤池的发展和应用前景作了展望关键词：曝气生物滤池；生物预处理；微污染源水471. 引 言曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，BAF）是一种新型的水处理技术，在20世纪80年代中期，欧洲各国开始广泛运用该工艺，随后加拿大、美国等国家也引进该技术，并促进该工艺的进一步发展与传统的生物处理技术相比，曝气生物滤池具有占地面积小，处理效果好，抗冲击负荷能力强，流程简单，能耗省，填料经久耐用及维护费用低等突出优点[1]，因此BAF在城市污水、工业废水的有机物及SS去除、反硝化脱氮、除磷以及微污染源水的预处理中有很好的应用前景[2]。

近年来，微污染源水的生物预处理技术成为水处理工作者的研究热点目前，曝气生物滤池技术已被引入给水处理领域，并成为微污染源水生物预处理的重要研究方向[1]初步研究表明，进一步研究和探索曝气生物滤池技术对微污染源水的净化处理已显得重要和迫切2. BAF工艺原理曝气生物滤池工艺是普通生物滤池的一种变形形式，也可看成是生物接触氧化法的一种特殊形式，其基本原理是[3]：在滤池中装填一定量粒径较小的颗粒状滤料，滤料表面附着生物膜，滤池内部曝气污水流经时，污染物、溶解氧及其它物质首先经过液相扩散到生物膜表面及内部，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程同时，因污水流经时滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜3. BAF的研究现状3.1 处理机理研究桑军强、王占生[1]概述了曝气生物滤池（BAF）工艺在国内给水生物预处理中的研究发展情况，介绍了BAF用于源水生物预处理的原理、工艺形式及其实际处理效果，最后对曝气生物滤池的发展与应用前景作了展望。

徐亚明、蒋彬[4]详细介绍了上向流和下向流曝气生物滤池的基本工作原理与传统活性污泥法相比，曝气生物滤池具有处理能力强、处理效果好、受气温影响小、耐冲击负荷、不需二沉、工艺流程简单和菌群结构合理等优点在分析了目前国内外典型曝气生物滤池处理工艺的特点及应用，并讨论曝气生物滤池工艺运用中的预处理及除P脱N等关键技术后，认为该工艺在我国具有广阔的应用前景李菲、卢佳[5]介绍了曝气生物滤池的原理及特点，并对曝气生物滤池的主要形式进行了总结和描述从去除有机物、SS、硝化、反硝化等方面阐述了曝气生物滤池的主要功能，并就曝气生物滤池的设计和运行提出了自己的观点季民、周菁[6]以天津引滦水为处理对象，从填料挂膜、污染物处理效果、以及运行维护管理等方面对两种反应器进行了试验研究试验结果表明，生物陶粒滤池挂膜容易，对水中的主要污染物指标处理效率高，运行稳定，维护管理简单易行，比生物接触氧化池更适于处理污染程度较轻的微污染源水程小文、张文艺、蔡建安[7]根据Monod方程和物料平衡原理推导出曝气生物滤池动力学模型，其本构方程为S=So.exp（Kh/v），并运用统计方法得到动力学参数K的函数同时他们分析讨论了反应器内有机基质的降解机理，初步探讨了曝气生物滤池处理微污染原水的反应动力学。

张杰、曹相生、孟雪征[8]阐述了曝气生物滤池的工艺原理和特点，对曝气生物滤池的结构形式、功能、启动和滤料等方面的最新研究进展和发展趋势进行了综述，同时提出了曝气生物滤池今后的研究方向3.2 运行方式研究张林军[9]研究了采用上向流曝气生物滤池（BAF）直接处理生活污水时，气水比大小、水力负荷以及进水有机物浓度的变化对处理效果的影响，并对滤池不同高度处COD和NH3-N去除率的变化以及微生物特征进行观察与分析研究结果表明：当气水比在4：1~5：1，水力负荷在1.0~2.0m3/（m2.h），进水有机物浓度在300~400mg/L左右时，有机物和氨氮的去除率都比较高曝气生物滤池有降解能力强、处理效果好以及耐冲击负荷的优点马晓辉、赵玉华、李谨[10]对曝气生物滤池关于微污染水处理的效果进行试验研究研究结果表明：在进水水力负荷为3、5、8m3/（m2.h）及气水比0.7：1~2：1的工艺条件下，CODMn、NH3-N和浊度的去除效果均较好王立立、胡勇有[11]采用以陶粒为填料的曝气生物滤池（BAF）处理低浓度生活污水，研究在气水比一定的条件下，水力负荷、有机负荷及氨氮负荷对BAF去除有机物及硝化氨氮的性能的影响。

研究结果表明，当试验进水COD为105.8~156.6mg/L，气水比为3：1的条件下，降解有机物的最佳水力负荷为1.35~1.68m3/（m2.h），COD平均去除率为86.3%氨氮负荷是影响反应器硝化性能的直接因素当水力负荷为1.05m3/（m2.h），平均进水COD为106.1mg/L时，若使出水氨氮低于15mg/L，则反应器能承受的最大进水氨氮负荷为0.5kg/（m3.d）左右，并确立了相应的反应器动力学模型闫立龙、李娟、张宝杰[12]以上向流曝气生物滤池为研究对象，对氨氮的去除效果及影响因素进行了探讨试验结果表明，上向流曝气生物滤池对氨氮去除效果具有一定的抗冲击负荷能力，在进水氨氮平均为13.83mg/L时，出水氨氮平均为3.75mg/L，平均去除率为72.88%，去除效果稳定；不同操作条件对氨氮去除效果的影响为：水力负荷对氨氮去除率是非线性的，存在一个最佳值（本试验为7.0m/h；容积负荷对氨氮的去除效果影响较大，随着进水容积负荷增大，氨氮去除效果逐渐降低；当水温在15~26℃时，对氨氮去除效果影响较小，当水温低于15℃时，对氨氮去除效果影响较大；pH值在7.0~9.5之间变化，氨氮去除效果较好，其中以pH值在8.0时最佳。

吴为中、王占生[13]针对受污染的某水库水源水进行中试规模的生物陶粒滤池试验研究试验结果表明，生物陶粒滤池预处理能全面净化水源水的水质在气水比为0.75~1：1，水力负荷为4~6m3/（m2.h）条件下，对NH4+-N，NO2-N和CODMn的去除率分别为89~97.15%，97.15~99%，20~35%；对藻类的去除率为60.11~84.3%桑军强、张锡辉、张声、王占生[14]以我国北方某水库水作为试验用原水，对比研究了采用biostyrene轻质滤料为填料的新型生物滤池和生物陶粒滤池对该原水进行生物预处理时的实际运行情况结果表明，作为一种生物预处理工艺，轻质滤料滤池处理过程可以明显地改善原水水质对于该试验原水而言，轻质滤料滤池对CODMn的去除率在5~20%之间，对NH4+-N的去除率则达到80~95%，出水浊度也得到一定程度地降低，说明该滤池用于饮用水水源生物预处理是可行的肖文胜、徐文国、杨桔材[15]采用曝气生物滤池 Biostyr对浙江省T市某水厂微污染水源水进行生物预处理，现场试验研究表明：在气水比为2：1，滤速6m/h，水温24~32℃的运行条件下，其对水中各污染物的平均去除率为：高锰酸盐指数24.1%，氨氮81.7%，亚硝酸盐氮79.9%，浊度49.0%。

完全能达到生物预处理目的3.3 BAF反应器填料研究曹春艳、范丽华、张洪林[16]为提高曝气生物滤池（BAF）处理废水的效率，以沸石、活性炭、建筑陶粒、工程陶粒作为填料测试气体流速、水力停留时间（HRT）、进水有机负荷对生物滤池的化学需氧量（COD）、NH4+-N的去除效果及出水浊度的影响结果表明：在水力停留时间为1.5h、进水 COD为150mg/L、机负荷为2.4有1kg.COD/（m.d）时，两种陶粒出水COD均小于25mg/L；当进水有机负荷为 0.74kg.COD/（m.d）时，工程陶粒出水COD小于10mg/L；工程陶粒是曝气生物滤池填料的较佳选择严子春、龙腾锐、何强等[17]认为曝气生物滤池是一种新兴的污水处理技术，滤料的选择是滤池设计和影响出水水质的关键因素，填料类型、填料高度、滤层高度对曝气生物滤池的效能有重要影响，开发新型填料是提高曝气生物滤池效能的有效途径邹伟国、李正明、李春森、万毅峰[18]简要介绍了BIOSMEDI生物预处理的结构及运行原理，并通过对微污染原水的预处理试验表明：BIOSMEDI生物滤池具有预处理效率高、阻力损失小、反冲洗耗水、耗气量小等特点3.4 应用研究上海周家渡水厂采用曝气生物滤池（BAF）置于常规工艺前预处理黄浦江原水。

周云，戴婕[19]就其生产性试验研究发现，BAF对浊度、铁、锰氨氮、亚硝酸盐氮、AOC等均有良好去除效果；而对水的电导率、pH值等则基本没有影响，其预处理不仅减轻了后续常规处理工艺的负荷，也提高了出水的水质和生物稳定性李春森、熊建英[20]针对上海石化水厂原水微污染的特点，采用生物法对其进行预处理，可以明显地提高后续构筑物的处理效率，改善出水水质，提高饮用水质量由于进厂源水已受到污染，传统净水工艺出水已不能达标，薛记中[21]采用生物陶粒滤池进行了预处理试验，并考察了其去除有机污染物、改善后续常规工艺进水水质的能力试验表明：选用陶粒做为生物载体对受造纸废水污染的滏阳河水进行生物预处理是可行的，且生物陶粒能较好地去除氨氮、COD、SS、铁、细菌等，对色度也有一定的去除效果张林军、徐颖[22]对曝气生物滤池（BAF）的结构、工艺和滤料特点作了介绍，总结了国内近几年对BAF在污水处理、微污染源水预处理、污水深度处理及回用处理方面的研究进展和应用情况，对BAF研究方向和发展前景提出了看法和建议卢树娟[23]综述了曝气式生物滤池在微污染水源水生物预处理中的研究现状与进展，并就其今后的研究与应用作了初步展望。

认为曝气式生物滤池能改善和提高饮用水的生物稳定性和安全性，具有运行稳定可靠、费用低等特点，是一项经济实用的饮用水处理新工艺4. 研究及应用展望随着经济的发展和人民生活水平的提高，大家对水质的要求不断提高；另一方面，作为源水的地表水受到的污染日益严重，研究并应用以改善和提高饮用水的生物稳定性和安全性、运行稳定可靠、费用低、经济实用的饮用水处理新工艺是非常重要和必要的作为一项新兴的给水处理技术，曝气生物滤池的研究正处在不断的发展完善过程中近几年来，经过许多国内研究单位和环保企业的探索研究，在滤料、处理机理、操作、反冲洗等方面已经取得了很多研究成果，也有一些微污染源水的预处理生产性试验工程建成，但是一些关键性的技术还需要进行进一步的深入探讨，特别是对于该工艺长期运行的稳定性、低温下的工艺特性等问题尚缺乏切实深入的研究[24]作为给水处理整体工艺的一部分，如何把曝气生物滤池工艺同其他工艺过程协调统一，最大限度地发挥其作用，也是值得进行深入细致研究的课题未来几年，我国应当积极借鉴国外BAF技术发展经验，加强对于优质填料的开发研究，对组合填料的处理效果进行进一步研究；在池体结构和运行方法上积极研究，扬长避短，研究适合BAF的前后处理单元，以利模块化组合；强化BAF对某些难降解污染物的去除能力；加强对生物膜微生物种类、特性和生长规律的研究，培养筛选或引进高效微生物（如EM菌）提高处理效果；加强对BAF同步碳化硝化，同步硝化反硝化机理的研究；理论上，应该借鉴国际水协（IAWQ）的三个活性污泥过程模型，研究适合。