導流曝氣生物濾池在污水處理中的應用

預處理池主要由化糞池、格柵調節池、預消毒系統三部分組成。其功能是降低污水中的SS和一定程度的BOD₅、CODcr等指標，出來的污水自上而下進入導流曝氣生物過濾系統。

導流曝氣生物濾池的內錐為生物接觸氧化區，外錐為生物過濾區，底部為導流沉降回流區。在接觸氧化區和生物過濾區內，設有濾料，導流沉降回流區內裝有導流板，濾料下部設有濾池反沖洗空氣管和水管。其污水流向為：污水自上而下進入內錐及生物接觸氧化區內，通過濾料空隙間曲折下行至導流沉降回流區，在導流墻的作用下，進入生物過濾區，并同樣通過濾料空隙曲折上升。空氣的流向為：在接觸氧化區內，空氣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升；在生物過濾區內空氣同樣是自下而上，在濾料空隙間曲折上升。水與空氣在接觸氧化區內對流接觸，在濾料空隙間曲折上升，與污水及濾料上附著的生物膜充分接觸，在好氧條件下發生氣、液、固三相反應。同樣，水與空氣在生物過濾區內，在濾料空隙間曲折上升，與污水及濾料上附著的生物膜充分接觸，在好氧條件下，發生氣、液、固三相反應。由于生物膜附著在濾料上，不受泥齡限制，因而種類豐富，對于污染物的降解十分有利。污染物被吸附、攔截在濾料表面，作為降解菌的營養基質，加速降解菌形成生物膜，生物膜又進一步“俘獲”基質，將其同化、代謝、降解。在碳氧化／硝化合并處理時，靠近濾池進水口的濾層段內有機污染濃度高，異養菌群占絕對優勢，大部分的含碳污染物（CODcr）BOD₅和SS在此得以降解和去除，濃度逐漸降低。在導流曝氣生物濾池下部的自養型細菌中硝化菌占優勢，氨氮被硝化。在生物膜內部以及部分填料間的空隙，蓄積的大量活性污泥中存在著兼性微生物。因此，在導流曝氣濾池中可發生碳污染物的去除，同時有硝化和反硝化的功能。粒狀濾料及生物膜除了吸附攔截等作用外，兼有過濾的作用，隨著處理過程的進行，在濾料空隙間蓄積了大量的活性污泥。這些懸浮狀活性污泥在濾料縫隙間形成了污泥濾層，在氧化降解污水中有機物的同時，還起到了很好的吸附過濾作用，從而能使有機物及懸浮物均得到比較徹底的清除。

在運行過程中，隨著生物膜的新陳代謝，脫落的生物膜及濾料上截留的雜質不斷增加，濾料中水頭損失增大，水位上升，到一定時期，需對濾料進行反沖洗。導流曝氣生物濾池以其貯存在清水池中清澈的出水作為反沖用水，不另設反沖水池，反沖洗廢水通過排水管回流到預處理設施。經導流曝氣生物濾池處理后的水，流入消毒區，本工藝采用二氧化氯消毒，使凈化后的水質優于《國家污水排放綜合標準》二級排放標準或達到中水回用標準。污水處理過程中，要產生一定的污泥，污泥經消毒、干化處理后可用作肥料。

4  本工藝主要特點

4.1  較小的池容和占地面積

導流曝氣生物濾池的BOD₅容積負荷大，幾乎是常規二級生物處理的5～10倍，所以它的池容積和占地面積較常規二級生物處理工藝要小得多。同時，由于初濾池后可不設二次沉淀池，大大節省了占地面積和土建費用。污水處理廠采用導流曝氣生物濾池的總占地面積只有氧化溝工藝的1/3。

濾池內高比表面積和粗糙多孔的粒狀生物填料，使其可能積聚多達10～15g／L的微生物量，高濃度的微生物量將使得導流曝氣生物濾池的容積負荷大為提高，減少池容及占地面積，此對擬建的污水處理設施具有重要意義。

由于導流曝氣生物濾池對污水中懸浮物的生物截留作用，使出水中的SS很少，完全達到國家所要求的排放標準，故濾池后面不需設置二沉池。

4.2  抗沖擊負荷能力強，處理效果穩定

處理系統的出水水質好，是由于整個過濾分流中存在著較高濃度的微生物，生化反應速率高，并可通過控制供氣量使濾池中存在好氧和缺氧環境，使得該裝置組合可實現硝化、反硝化。同時，由于高濃度的微生物以生物膜的形式固定在粒狀濾料的表面，無污泥膨脹之慮，不會因濾池受水力負荷的沖擊而造成微生物流失，因此，導流曝氣生物濾池對水力負荷及有機負荷都具有較強的抗沖擊能力。

4.3  簡化處理流程

由于導流曝氣生物濾池的生物和物理綜合截留作用，處理后水中的SS很少，故不需設置二沉池和污泥回流泵房，使處理流程得以簡化，進一步節省占地面積。

4.4  工程費用及運轉費用相對較低

由于導流曝氣生物濾池工藝流程短、池容小和占地省，使工程費用大大低于常規二級生物處理工藝。同時，采用濾池專用曝氣系統并利用粒狀濾料對氣泡的切割及阻擋作用，使得氣泡在濾層中進一步被細碎，強化氣、液傳質效應，增加濾層內的微生物與空氣的接觸面積和時間，導致濾池總體充氧效率大為提高，氧的利用率達30%以上，從而降低能耗。

4.5  自動化程度高，運行管理簡單

由于相關工業技術的發展，一些先進的自動化設備如液位傳感器、在線溶氧測定儀、定時器、變頻器、PLC中央程控系統及微電腦等產品的出現，使得導流曝氣生物濾池運行管理自動化得以順利實現，其運行管理變得簡單易行。

一般來說，導流曝氣生物濾池可以對進水水質、水量以及污水中溶解氧濃度進行在線檢測，并通過PLC控制系統方便地調整曝氣時間的長短，控制風機的供氧量，易于優化運行，特別是對大規模污水處理廠更顯突出。

4.6  脫氮除磷效果好

通過設置不同功能的濾池組合或在同一濾池中設置不同的功能分區，即通過兩組裝置或在同一座濾池內，分別人為地造成好氧、缺氧的環境，可使濾池在降解污水中有機物（BOD5）的同時，還能去除污水中的氮和部分磷。

根據生活和醫院污水處理工程實際情況表明，在導流曝氣生物濾池運行過程中，濾料中存在著厭氧或缺氧的微環境，使得導流曝氣生物濾池內部生存著大量厭氧或兼性微生物。在導流曝氣生物濾池進行除碳、硝化的過程中，由于濾料上存在著厭氧或兼性微生物，脫氮的同時反硝化反應也在進行，其反硝化效率可達50%以上。

4.7  對氣溫及運行方式的適應性強

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的活性。如長時間停止不用后再恢復運行，可在進水、供氣后的幾天內恢復正常運行；由于導流曝氣生物濾池所特有的高微生物量，使得該濾池對氣溫變化的適應性也較強。

4.8  構筑物模塊化，有利于擴建

導流曝氣生物濾池單元為模塊化結構，能較好地適應城鎮污水處理廠分期建設的要求。

4.9  材料設備國產化

導流曝氣生物濾池所需的主要設備和材料，國內均可配套生產，基本不需進口。只有少量自控檢測儀表和執行機構需進口。