曝氣生物濾池(biological aerated filter)與普通活性汙泥法相比，具有有機負荷高、占地麵積小(是普通活性汙泥法的1/3 )、投資少(節約30%)、不會產生汙泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質好等優點［1～3］，但它對進水SS要求較嚴(一般要求SS≤100 mg/L，最好SS≤60mg/L)，因此對進水需要進行預處理。同時，它的反衝洗水量、水頭損失都較大。

曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter）是八十年代末、九十年代初最先在歐美發展起來的一種新型汙水生物處理技術。

曝氣生物濾池是由滴濾池發展而來，屬於生物膜法範疇，最初用作三級處理，後發展成直接用於二級處理，自90年代初在歐洲建成第一座采用該工藝的城市汙水處理廠後，該工藝已在歐美和日本等發達國家廣為流行，目前世界上已有3500多座大大小小的汙水處理廠應用了這種技術。該工藝綜合了過濾、吸附和生物代謝等多種淨化作用，使其具有體積小、占地麵積省、處理效率高、出水水質好、流程簡單、操作管理方便並可省去二沉池等優點。

曝氣生物濾池（ Biological Aerated Filter, 簡稱BAF）技術是在充分吸取國外曝氣生物濾池(BAF)優點的基礎上而發展起來的，它的最大特點是使用一種新型的球形陶粒填料，在其表麵及開口內腔空間生長有微生物膜，汙水由下向上流經濾料層時，微生物膜吸收汙水中的有機汙染物作為其自身新陳代謝的營養物質，並在濾料層下部提供曝氣供氧的條件下，氣、水同為上向流態，使廢水中的有機物得到好氧降解，並進行硝化脫氮。它定期利用處理後的出水對濾池進行反衝洗，排除濾料表麵增殖的老化微生物膜，以保證微生物膜的活性。

曝氣生物濾池處理汙水的原理是反應器內濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及微生物膜的吸附阻留作用和沿著水流方向形成的食物鏈分級捕食作用以及微生物膜內部微環境的反硝化作用。

根據曝氣生物濾池中的水流流向，其可分為上向流和下向流曝氣生物濾池，由於上向流曝氣生物濾池接近於理想濾池，所以在實際工程中應用較多。

曝氣生物濾池反應器為周期運行，從開始過濾到反衝洗完畢為一個完整的周期。具體過程如下：

經預處理的汙水從濾池底部進入濾料層，濾料層下部設有供氧的曝氣係統進行曝氣，氣水為同向流。在濾池中，有機物被微生物氧化分解，NH3-N被氧化成NO3-N；另外，由於在堆積的濾料層內和微生物膜的內部存在厭氧/缺氧環境，在硝化的同時實現部分反硝化，從濾池上部的出水可直接排出係統。
 
隨著過濾的進行，由於濾料表麵新產生的生物量越來越多，截留的SS不斷增加，在開始階段濾池水頭損失增加緩慢，當固體物質積累達到一定程度，使水頭損失達到極限水頭損失或導致SS發生穿透，此時就必須對濾池進行反衝洗，以除去濾床內過量的微生物膜及SS，恢複其處理能力。

曝氣生物濾池的反衝洗采用氣水聯合反衝，反衝洗水為經處理後的達標水，反衝洗空氣來自於濾板下部的反衝洗氣管。反衝洗時關閉進水和工藝空氣，先單獨氣衝，然後氣水聯合衝洗，最後進行水漂洗。反衝洗時濾料層有輕微膨脹，在氣水對濾料的流體衝刷和濾料間相互摩擦下，老化的生物膜與被截留的SS與濾料分離，衝洗下來的生物膜及SS隨反衝洗排水排出濾池，反衝洗排水回流至預處理係統。

曝氣生物濾池作為一種膜法汙水處理新工藝，與傳統活性汙泥法和接觸氧化法相比，具有以下特點：

1、具有較高的生物濃度和較高的有機負荷

曝氣生物濾池采用的為粗糙多孔的球狀濾料，為微生物提供了較佳的生長環境，易於掛膜及穩定運行，可在濾料表麵和濾料間保持較多的生物量，單位體積內微生物量遠遠大於活性汙泥法中的微生物量（可達10～15g/l），高濃度的微生物量使得BAF的容積負荷增大，進而減少了池容積和占地麵積，使基建費用大大降低。

2、工藝簡單、出水水質好

由於濾料的機械截留作用以及濾料表麵的微生物和代謝中產生的粘性物質形成的吸附作用，使得出水的SS很低，一般不超過10mg/l，因此可省去二沉池，進而降低基建費用。因進行周期性的反衝洗，生物膜得以有效更新，表現為生物膜較薄，活性較高。有時即使生物處理發生故障，在短期內其物理作用機理仍可保證高質量的出水。BAF的處理出水不但可以滿足排放標準，同時可用於回用。

3、抗衝擊負荷能力強

由於整個濾池中分布著較高濃度的微生物，其對有機負荷、水力負荷的變化不象傳統活性汙泥那麽敏感，同時無汙泥膨脹問題。

4、氧的傳輸效率高

曝氣生物濾池中氧的利用率可達20%～30%，曝氣量明顯低於一般生物處理。其主要原因是：①因濾料粒徑小，氣泡在上升過程中不斷被切割成小氣泡，加大了氣液接觸麵積，提高了氧的利用率；②氣泡在上升過程中，由於濾料的阻擋和分割作用，使氣泡必須經過濾料的縫隙，延長了其停留時間，同樣有利於氧的傳質；③ 理論研究表明，BAF中氧氣可直接滲入生物膜，因而加快了氧氣的傳輸速度，減少了供氧量。

5、易掛膜、啟動快

BAF調試時間短，一般隻需7～12天，而且不需接種汙泥，采用自然掛膜馴化。由於微生物生長在粗糙多孔的濾料表麵，微生物不易流失，使其運行管理簡單。BAF在短時間內不使用的情況下可關閉運行，一旦通水並曝氣，可在很短時間內恢複正常運行，這一特點說明曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大的地區的汙水處理。

6、菌群結構合理

傳統活性汙泥法中，微生物分布相對均勻，而在BAF中從上到下形成了不同的優勢菌種，因此使得除碳、硝化/反硝化能在一個池子中發生。

7、自動化程度高

由於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、變頻器及微電腦等產品的出現，使得曝氣生物濾池係統運行管理自動化得以順利實現。

曝氣生物濾池係統可以對進水水質、水量以及汙水中溶解氧濃度進行在線檢測，並通過PLC控製係統方便地調整曝氣時間的長短，控製風機的供氧量，做到優化運行，PLC係統對濾池進行自動反衝洗。

8、脫氮效果好

通過不同功能的濾池組合或同一濾池中的不同功能區分布，使濾池在除碳的同時可進行硝化和反硝化。其原理是通過對兩組濾池或同一座濾池內分別人為地造成好氧、兼氧的生物環境，不僅能去除一般有機物和懸浮固體，而且具有較好脫氮功能。

為了實現硝化、反硝化，必須在各段濾池中連續測定溶解氧數值，並加以控製調節。在C/N池和N池中的曝氣階段需要不斷調節溶解氧水平，使溶解氧達到較高水平（約2～3mgO2/l），而在DN池中使溶解氧達到較低水平（約0.2～0.5mgO2/l）。

根據本工程的的進水和排水水質要求，隻要求進行氨氮的硝化，不需進行反硝化脫氮，所以隻需建設C/N池和N池。

9、構築物模塊化，有利於今後的擴建

曝氣生物濾池單元為模塊化結構，可較好滿足城市汙水處理廠分期建設的要求。

BAF工藝技術分析

曝氣生物濾池簡稱BAF（biological aerated filter）,是一種高負荷淹沒式固定膜三相反應器，在20世紀70年代末80年代初首先在法國使用成功。隨後在歐洲、美洲、日本等地得到了廣泛應用。

曝氣生物濾池具有以下幾個特點：

曝氣生物濾池的主要特點是采用粒徑較小的粒狀材料作為濾料，濾料浸沒在水中，利用鼓風機曝氣供氧。濾料層起兩方麵作用，一是作為微生物的載體，與一般的生物濾池相比，由於具有更大的比表麵積，汙水與生物膜實際接觸的時間長，可使生化反應進行得更徹底，二是可作為過濾介質，截留進水中的懸浮固體和新形成的生物固體，從而省去其他生物處理法中的二次沉澱池，取得優質出水；

在生曝氣物濾池中可以生長許多不同性質的菌群。在距進水端較近的濾層中，汙水中的有機物含量較高，各種異養菌占優勢，主要是去除BOD；在距出水口較近的濾料層中，汙水中的有機物含量已經很低，自養型的硝化菌將占優勢，可進行氨氮的硝化反應。硝化菌存在於生物膜內側，在濾料上有很強的附著力，一旦形成，不易完全脫落，故曝氣生物濾池具有很強的硝化去除氨氮的能力。

采用氣水平行上流，使得氣水進行極好的均分，防止了氣泡在濾料層中凝結和氣堵現象，且濾料層對氣泡的切割作用使氣泡在濾料層中的停留時間延長，使氧的利用率高，能耗低；上向流形成了對工藝有好處的半柱推條件，即使采用高過濾速度和負荷，仍能保證BAF工藝的持久穩定性和有效性。

采用氣水平行上向流，使空間過濾能被更好的運用，空氣能將固體物質帶入濾床深處，在濾池中能保持高負荷均勻的固體物質，從而延長了反衝洗周期，減少了清洗時水、氣用量。

BAF具有生化處理和過濾的雙重功能，可以同步去除汙水的有機物、氮磷和懸浮物的優點。