曝氣生物濾池是二十世紀(jì)八十年代后期開發(fā)的一種污水處理新工藝，1990年法國OTV公司建造了世界第一座曝氣生物濾池，稱之為“淹沒式固定生物膜曝氣濾池”。由于它克服了活性污泥法占地面積大、易散發(fā)臭氣及運(yùn)行不穩(wěn)定等缺點(diǎn)而備受關(guān)注。

　　目前全世界建成運(yùn)行的曝氣生物濾池已達(dá)幾百座。它屬于生物膜法的范疇，又兼具有活性污泥法某些特點(diǎn)。濾池內(nèi)放置直徑只有幾個(gè)毫米的多孔濾料作為生物群落的附著繁殖介質(zhì)，通過設(shè)在濾層下面的配氣系統(tǒng)（也有置于濾層中間者）向生物群落供氣（氣源為鼓風(fēng)機(jī)）。對污水的凈化除主要依靠濾料上的生物膜外，濾層內(nèi)還截留了大量類似活性污泥的懸浮生物，對污染物質(zhì)也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式，即池底進(jìn)水池頂出水，有的也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水，鋼筋混凝土濾板及濾頭則安裝于池的頂部，以阻擋濾料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系統(tǒng)。輕質(zhì)多孔濾料粒徑小、比表面積大，容積負(fù)荷可以很高，濾池面積可大大縮小。由于水流方向與濾料壓密方向一致，可同時(shí)完成生物接觸氧化與固液分離，通?？墒∪ズ罄m(xù)的二沉池。隨著過濾進(jìn)程，生物膜不斷增厚、老化、脫落，濾層截留的懸浮物也逐漸增多，過濾阻力同步增加，需定期進(jìn)行反沖洗以恢復(fù)其凈化能力。沖洗方式為三段式氣水反沖洗，即先氣洗，氣水聯(lián)合沖洗然后單獨(dú)水洗。反洗空氣由鼓風(fēng)機(jī)通過池底的配氣系統(tǒng)提供。反洗水流方向則自上而下（上向流濾池）或自下而上（下向流濾池）。上向流濾池的沖洗水貯存于濾板之上，利用同組濾池的出水進(jìn)行重力沖洗，不需要沖洗水泵。

　　近年來我國建設(shè)了若干座上向流曝氣生物濾池（UBAF），形式有所變化，其構(gòu)造類似給水V型濾池。配水配氣系統(tǒng)設(shè)于濾池底部，采用鋼筋混凝土濾板和長柄濾頭。為防止濾料流失，在出水堰前加設(shè)柵形穩(wěn)流板，出水堰頂面做成60°斜坡。沖洗方式仍為三段式氣水反沖洗，需設(shè)反洗水泵。當(dāng)對出水有脫氮要求時(shí)，一般需采用兩級(jí)曝氣生物濾池，通過控制供氧在濾層內(nèi)分別造就缺氧或好氧環(huán)境，令生物膜上繁殖的優(yōu)勢菌種分別為好氧異養(yǎng)菌或硝化菌、反硝化菌，從而達(dá)到除碳及脫氮目的。除磷則以化學(xué)絮凝法為主（濾前投加鐵鹽或鋁鹽），濾池內(nèi)聚磷菌在厭氧與好氧交替情況下對污水中磷的過剩攝取能力進(jìn)行生物除磷為輔。

　　此外，我國還有在給水預(yù)處理上應(yīng)用曝氣生物濾池的范例。它成功地降低了微污染原水的COD、NH3-N、NO2和AOC，提高出廠水的水質(zhì)和生物穩(wěn)定性。曝氣生物濾池具有流程筒單，水力負(fù)荷及容積負(fù)荷大，占地小，投資省，運(yùn)行成本較低，出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，既適用于大中小型的城市生活污水及某些工業(yè)廢水處理（如啤酒、印染、食品加工廢水），也可用于給水預(yù)處理。但是，它的池體結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)備較多，自動(dòng)化程度較高，要求較高的建造質(zhì)量及運(yùn)行管理水平。本文結(jié)合工程實(shí)踐討論污水處理上向流曝氣生物濾池（UBAF）設(shè)計(jì)施工應(yīng)注意的若干問題 。

 
　　1.主要參數(shù)

　　進(jìn)水水質(zhì)（mg/l）∶COD 100-1000　 BOD5 50-350　 SS 50-350　 TKN 15-60　 NH3-N 10-40

　　出水水質(zhì)（mg/l）∶COD<40　 BOD5<20　 SS<20　 NH3-N<10 　TKN<15

　　容積負(fù)荷NS∶2-6 kg BOD5/(m3.d)　 4-12 kgCOD/(m3.d)

　　NS取值與進(jìn)水、出水水質(zhì)密切相關(guān)。有機(jī)物容積負(fù)荷越高，出水中有機(jī)物剩余濃度也越大。例如，城市污水要求出水BOD5 10-20 mg/l，NS可取3.5-5.0，當(dāng)要求出水BOD5 5-10 mg/l時(shí)，NS則應(yīng)降為2.5-3.2。當(dāng)NS>3時(shí)，NH3-N的去除受抑制，NS>4時(shí)，NH3-N的去除受明顯抑制。有硝化脫氮要求時(shí)，還應(yīng)考慮硝化負(fù)荷，一般為0.3-0.8kgNH3-N /(m3.d)。故應(yīng)根據(jù)原水性質(zhì)及處理要求選取合適的NS值。

　　水力負(fù)荷∶3-6m3/m2.h

　　去除率∶COD>90% 　BOD5>90%　 NH3-N>90% 　SS>90%

　　濾料∶濾料選擇除粒度、密度、空隙率、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、不含毒、害物質(zhì)等方面的要求外，最重要的是比表面積。比表面積越大，單位濾料中生長的微生物量越多，生化處理效率越高。材質(zhì)可用輕質(zhì)陶粒、無煙煤、石英砂、塑料等，以園形輕質(zhì)陶粒濾料較佳。粒徑3-6mm，濾層厚度2.5-4.5m。

　　沖洗強(qiáng)度∶水4-10 l/m2.s ，氣12-20 l/m2.s ，濾層膨脹率約10% 。

　　沖洗方式∶長柄濾頭配水配氣。先氣洗3-5min，然后氣水聯(lián)合洗3-5min，最后單水洗3-5min。通過沖洗把濾層內(nèi)截留的污泥及老化的生物膜排出，但沖洗強(qiáng)度不可過大，以保留足夠的活性生物膜，為下一周期生化處理能力的恢復(fù)創(chuàng)造條件。沖洗耗水量為濾水量的7-10%。

　　曝氣∶為微生物提供生長繁殖所需的溶解氧，并有攪動(dòng)濾層，促進(jìn)老化膜脫落更新的功能。需氧量約0.42－0.8kgO2/ kg BOD5，可用安裝于濾板面上的穿孔管或空氣擴(kuò)散器（曝氣頭）配氣。為防止水倒流，反沖洗空氣干管及曝氣干管的管底應(yīng)局部抬高至濾池最高水位之上500mm。

　　工作周期∶24-48h

　　單格過濾面積∶50-100m2

　　2. 池型

　　為了保證反沖洗效果，單池面積不宜太大（≤100 m2），平面上通常采用矩形，單側(cè)配水配氣，縱橫向長度比1∶1.2－1∶1.5，縱向（短邊）長≤8 m并應(yīng)在橫向（長邊）前端沿全長設(shè)配水配氣室均勻地配水配氣。進(jìn)水孔位于濾池底板面上。進(jìn)氣孔頂應(yīng)與濾板底持平或稍低，孔徑（50-80mm）不宜過大。某工程設(shè)計(jì)池橫向兩端各一米多長無進(jìn)水進(jìn)氣孔，濾梁頂面又無平衡孔；進(jìn)氣孔位于濾板底下300mm處，孔徑d100mm，導(dǎo)致反沖洗時(shí)濾池兩側(cè)由于濾梁阻隔沒有反洗空氣通過，中部則發(fā)生嚴(yán)重的射流，布?xì)怙@然無均勻可言。

　　3.濾板、濾梁

　　曝氣生物濾池濾板、濾梁的設(shè)計(jì)施工要求與給水V型濾池相同，濾梁設(shè)計(jì)除了保證縱向強(qiáng)度外還應(yīng)具備必要的橫向剛度，以抵御濾板安裝時(shí)可能發(fā)生的水平力的作用。濾板、濾梁的強(qiáng)度應(yīng)比池體砼提高一級(jí)，其制作、安裝的精度要求很高，一般土建單位難以達(dá)到，應(yīng)交由專業(yè)廠家用專用鋼模生產(chǎn)。濾板宜采用臥式模具，每次生產(chǎn)一塊，脫模時(shí)間為24h（夏季高溫時(shí)應(yīng)不少于16h即兩天三脫模）。為縮短制作、安裝周期，有人曾采用ABS板材制作底模整體現(xiàn)澆濾板，但因底模凹凸不平，配氣配水不夠均勻，且造價(jià)與預(yù)制相比增加50-100％。 某單位采用立式模具，據(jù)稱每次可生產(chǎn)五塊。但模具內(nèi)氣體排除困難，所產(chǎn)濾板氣泡很多，強(qiáng)度很低；鋼筋位置難固定，露筋多；濾板邊緣密實(shí)度更低，毛刺、缺損、掉角甚多，導(dǎo)致全部翻工重做。某工程把濾梁交由濾池土建單位現(xiàn)場澆制，雖然施工時(shí)費(fèi)煞了苦心，但拆模后檢查仍有不少預(yù)埋螺栓偏位過大（濾板安裝位置不足，一格池甚至多達(dá)20塊濾板放不下），梁身彎曲不直（突出部位濾頭桿插入受阻，凹陷部位濾板支承面不夠，應(yīng)力過于集中），梁頂面最大水平誤差竟達(dá)19mm，直接影響濾板的安裝和使用壽命。

　　4.濾頭與開孔率

　　曝氣生物濾池通常采用小阻力配水系統(tǒng)（長柄濾頭）。濾池進(jìn)水雖然已經(jīng)預(yù)處理，其中的懸浮物質(zhì)仍然較多，且較粗大，特別是生活污水粘稠物質(zhì)多，水中混有許多塑料薄膜碎片，對濾頭危害很大。為了避免堵塞，濾頭縫隙應(yīng)比給水濾頭寬（2.0-2.5mm），每個(gè)濾頭縫隙總面積約250-350 mm2。開孔比可比給水濾池大，約0.011-0.015。配氣孔直徑2.0-2.5 mm，位置應(yīng)在濾桿絲扣之下或與濾板底面平，它與濾桿下端的配水條形孔的距離應(yīng)保持150-200mm以上。開孔比過大除了影響反沖洗均勻性外，還導(dǎo)致配水配氣穩(wěn)定性下降（對反洗系統(tǒng)內(nèi)其它因素的微小變化敏感）。某工程采用開孔比0.027，濾頭配氣孔（d=4mm）位置偏低（距濾板底238mm，距配水條形孔僅50mm），試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)不僅沖洗不均勻，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的脈沖；而且當(dāng)空氣壓力變化氣墊層下界面發(fā)生波動(dòng)時(shí)，大量空氣從下界面降低的區(qū)域內(nèi)之濾頭（通過配水條形孔）噴射而出，即產(chǎn)生所謂“氣墊層擊穿”現(xiàn)象。