李兆华

第十二讲 曝气生物滤池构建

1. 概述

2. 类型和结构

3. 设计要求

4. 施工事项

5. 造价指标

6. 运行管理

1. 概述

（1）简介

——曝气生物滤池工艺是近年来国内外研究的热点，具有处理效果好，占地少等特点。曝气生物滤池是由滴滤池发展而来，属于生物膜法范畴，最初用作三级处理，后发展成直接用于二级处理。

——曝气生物滤池反应器为周期运行，从开始过滤到反冲洗完毕为一个完整的周期。

——曝气生物滤池的反冲洗采用气水联合反冲，反冲洗水为经处理后的达标水，反冲洗空气来自于滤板下部的反冲洗气管。反冲洗时关闭进水和工艺空气，先单独气冲，然后气水联合冲洗，最后进行水漂洗。反冲洗时滤料层有轻微膨胀，在气水对滤料的流体冲刷和滤料间相互摩擦下，老化的生物膜与被截留的SS与滤料分离，冲洗下来的生物膜及SS随反冲洗排水排出滤池，反冲洗排水回流至预处理系统。

（2）曝气生物滤池优点

——具有较高的生物浓度和较高的有机负荷，曝气生物滤池采用粗糙多孔的球状滤料，为微生物提供了较佳的生长环境，易于挂膜及稳定运行，可在滤料表面和滤料间保持较多的生物量，单位体积内微生物量远远大于活性污泥法中的微生物量（可达10-15g/L），高浓度的微生物量使得BAF的容积负荷增大，进而减少了池容积和占地面积，使基建费用大大降低。

——艺简单、出水水质好，由于滤料的机械截留作用以及滤料表面的微生物和代谢中产生的粘性物质形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超过15mg/L。因进行周期性的反冲洗，生物膜得以有效更新，表现为生物膜较薄，活性较高。有时即使生物处理发生故障，在短期内其物理作用机理仍可保证高质量的出水。BAF的处理出水不但可以满足排放标准，同时可用于回用。

——抗冲击负荷能力强，由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物，其对有机负荷、水力负荷的变化不象传统活性污泥那么敏感，同时无污泥膨胀问题。

（3）曝气生物滤池缺点

曝气生物滤池对进水的SS 要求较高，需要采对SS有较高处理效果的预处理工艺。而且，进水的浓度不能太高，否则容易引起滤料结团、堵塞。曝气生物滤池的反冲洗是决定滤池运行的关键因素之一，滤料冲洗不充分，可能出现结团现象，导致工艺运行时失效。操作中，反冲洗出水回流入初沉池，对初沉池有较大的冲击负荷。此外，设计或运行管理不当回造成滤料随水流失等问题。

2. 类型和结构

——世界上首座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺，日本、韩国和中国也先后引进了此项技术。世界上较大的环保公司如法国得利满公司、德国菲力普穆勒公司、法国VEOLIA公司均把它作为拳头产品在全世界推广。

——近年来曝气生物滤池发展迅速，工艺形式不断推陈出新BAF的基本构造主要包含：生物滤料层（用于承载活性污泥）；用于布水布气的专用滤头；防堵塞专用单孔膜空气扩散器及曝气系统；反冲洗系统，维持滤池的正常运转。根据使用范围，BAF 可以分别应用于深度处理和二级处理。

3. 设计事项

3.1 池型

为了保证反冲洗效果，单池面积不宜太大（≤100 m2），平面上通常采用矩形，单侧配水配气，纵横向长度比1∶1.2－1∶1.5，纵向（短边）长≤8 m并应在横向（长边）前端沿全长设配水配气室均匀地配水配气。进水孔位于滤池底板面上。进气孔顶应与滤板底持平或稍低，孔径（50-80mm）不宜过大。某工程设计池横向两端各1m多长无进水进气孔，滤梁顶面又无平衡孔；进气孔位于滤板底下300mm处，孔径d100mm，导致反冲洗时滤池两侧由于滤梁阻隔没有反洗空气通过，中部则发生严重的射流，布气显然无均匀可言。

3.2 滤板滤梁

——曝气生物滤池滤板、滤梁的设计施工要求与给水V型滤池相同，滤梁设计除了保证纵向强度外还应具备必要的横向刚度，以抵御滤板安装时可能发生的水平力的作用。

——滤板、滤梁的强度应比池体砼提高一级，其制作、安装的精度要求很高，一般土建单位难以达到，应交由专业厂家用专用钢模生产。滤板宜采用卧式模具，每次生产一块，脱模时间为24h（夏季高温时应不少于16h即两天三脱模）。

3.3 滤头与开孔率

——曝气生物滤池通常采用小阻力配水系统（长柄滤头）。滤池进水虽然已经预处理，其中的悬浮物质仍然较多，且较粗大，特别是生活污水粘稠物质多，水中混有许多塑料薄膜碎片，对滤头危害很大。

——为了避免堵塞，滤头缝隙应比给水滤头宽（2.0-2.5mm），每个滤头缝隙总面积约250-350 mm2。开孔比可比给水滤池大，约0.011-0.015。配气孔直径2.0-2.5 mm，位置应在滤杆丝扣之下或与滤板底面平，它与滤杆下端的配水条形孔的距离应保持150-200mm以上。

——开孔比过大除了影响反冲洗均匀性外，还导致配水配气稳定性下降（对反洗系统内其它因素的微小变化敏感）。

3.4 承托层

给水V型滤池滤头缝隙窄（0.25-0.3mm）,开孔比小（约0.008-0.01）配水较均匀，滤料一般采用均粒（0.9-1.2mm）石英砂，砾石承托层可简化为一层（粒径2-4mm，厚100-150mm）。曝气生物滤池滤头缝隙宽，开孔比大，冲洗强度较大，滤料为3-6mm的陶粒滤料，砾石承托层建议分为2-4mm，4-8mm，8-16mm三层布置，每层厚50-100mm。

3.5 滤头防堵

上向流曝气生物滤池从滤板下进水，水中含较多悬浮物（特别是塑料薄膜碎片），长期运行滤头堵塞难以避免，一旦出现很难清洗。某污水厂曾因此而导致反冲洗时把滤板掀翻这样的严重后果。设计上除在池壁滤板底高度下设检修人孔外，还应考虑必要时利用滤池水位迅速地从上而下逆向冲洗滤头把堵塞物排走的相应措施。

3.6 压缩空气系统

——曝气生物滤池与给水V型滤池一样通常采用气动蝶阀控制。后者的动力是压缩空气。

——压缩空气应经过仔细的过滤、干燥然后通过管道输送到各气动阀门的电磁阀上。

——压缩空气系统的管道由于接头多，施工时应注意其气密性。否则会由于漏气导致空压机频繁起动，既浪费能源又影响空压机的寿命。

——为减少空压机起动频率，系统内另配一个较大的贮气罐是必要的。管道材质最好采用不锈钢管（或无缝钢管），焊接接头。

——通往各格滤池或设备（反洗水泵、鼓风机）的支管前端应有控制阀门（法兰连接），便于分段检修。

——镀锌钢管（丝扣连接）接头气密性较差；长期运行内壁生锈，锈斑一旦脱落便会堵塞电磁阀。

4. 施工事项

4.1 土建质量

——曝气生物滤池对土建施工质量的要求与给水V型滤池相同。池壁平直度，相邻池壁垂直度，进气进水孔孔中心标高、间距、方向，进出水溢流堰堰顶水平度及标高，预留孔、预埋件的位置及其固定程度，模板支撑的可靠性等等，更应层层把关，反复检查验收。

——池内壁下部四周的凸缘（支承滤板及不锈钢压板用）应与池壁同时浇筑，否则凸缘与池壁砼分离，反冲洗时接合面容易漏气。

——预埋钢板螺栓、防水套管的安装定位必须在模板安装时把它们固死，防止浇灌砼过程中移位，否则会给后续的设备、管道安装带来很大的困难。

4.2 空气管道吹扫

曝气生物滤池的空气管道有压缩空气管、反冲气管及曝气管，它们在通水冲洗、压力试验并排干水分后均需使用空气进行吹扫（曝气管吹扫应在曝气头安装前进行）。操作的依据是«工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）»，吹扫风速宜不低于20m/s。应先吹扫压缩空气管道，后吹扫反冲气管及曝气管。吹扫气源最好分别利用已安装好的空压机、反洗鼓风机和曝气风机。吹扫顺序应按（离气源）先近后远，逐段吹扫（其余段应关闭相应支管的控制阀门）。验收合格的标准是：待出风口目测无水渍、粉尘后，在该处放置一块涂上白漆的木制靶板，5min内靶板上不发现铁锈、尘土、水分及其它杂物，即为合格。

5. 造价指标

曝气生物滤池的一次性投资主要是池体建造、管道布设和购买填料。池体造价因处理规模不同而差异较大，从几百至几万不等；填料种类不同，价格差异明显，以价格较高的新型球形塑料填料为例，填充1m3体积所需要的填料价格在1200元左右。

6. 运行管理

——系统启动。系统启动时，投加临近污水处理厂的好氧污泥，或加入粪水，闷曝3-7天后开始少量进水，并观察检测出水水质，逐渐增大进水流量至设计值，同时调整曝气量，保持气水比在15:1-20:1之间，如果有条件应测定反应池内溶解氧浓度，最好维持在2.0-3.5mg/L之间。

——日常维护。正常运行时，需观察填料载体上生物膜生长与脱落情况，并通过调节气量防止生物膜的整体大规模脱落。确定有无曝气死角，调整曝气头位置，保证均匀曝气。定期察看有无填料结块堵塞现象发生，如有应予以及时疏通。