隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市污水的排放量正在逐年增加，目前對(duì)污水的有效處理不僅是保護(hù)環(huán)境的需要，同時(shí)也是解決我國水資源短缺的措施之一。

曝氣生物濾池（Biological aerated filter，BAF）工藝是污水處理生物膜法中的一種，凈化原理是利用微生物附著在載體表面生長而形成的高活性生物膜，通過濾池內(nèi)部曝氣，污水流經(jīng)時(shí)利用濾料的高比表面積，帶來的高濃度生物膜的氧化降解能力從而對(duì)污水進(jìn)行快速凈化。曝氣生物濾池與傳統(tǒng)的其它污水處理工藝相比具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小、投資小、處理效率高、管理方便和出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，非常適合我國的國情。

BAF濾料的選擇是影響其處理效果的關(guān)鍵因素之一，同時(shí)也是影響水處理成本的主要因素之一。目前在BAF中應(yīng)用比較廣泛的是陶粒濾料，它具有掛膜性能良好、生物附著性強(qiáng)、水流流態(tài)好、截污能力強(qiáng)和反沖洗容易進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)；火山巖濾料的材質(zhì)本身決定它具有惰性，不會(huì)被生物降解，不參與生物膜的任何生物化學(xué)反應(yīng)，長期浸泡也不會(huì)向水體釋放有毒有害物質(zhì)，無二次污染。波濤凈水采用了陶粒濾料和火山巖濾料進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，在相同的工藝條件下，主要從技術(shù)參數(shù)、經(jīng)濟(jì)成本和運(yùn)行效果等方面來綜合考察兩種濾料對(duì)濾池處理效能的影響。采用兩種濾料的濾池出水，主要水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1、陶粒濾料及火山巖濾料性能參數(shù)對(duì)比

1.1 工藝流程圖如下：

1.2 性能參數(shù)

以下是兩種濾料技術(shù)參數(shù)對(duì)比，見表1。

表1 兩種濾料主要性能

在實(shí)際運(yùn)行中我們發(fā)現(xiàn)，火山巖濾料更易與污水分離；而陶粒濾料容易形成板結(jié)，從而造成布水布?xì)獠痪鶆�。但火山巖濾料的機(jī)械強(qiáng)度明顯低于陶粒濾料，相對(duì)易于破損，其后形成小的輕質(zhì)碎濾料容易隨出水流走，增加濾料的流失。而陶粒濾料在反沖洗過程中耐水、氣沖刷能力相對(duì)更強(qiáng)，摩擦碰撞的破損系數(shù)低，能有效的保證濾料的使用壽命。

2、處理效果分析

表2是在相同的處理?xiàng)l件下陶粒濾料BAF與火山巖濾料BAF的處理效果。從表2可以看出，兩種濾料的BAF在一定的條件下均表現(xiàn)出良好的處理性能。

表2 兩種濾料BAF對(duì)污染污的平均去除效果

水廠選取同側(cè)進(jìn)水兩座相鄰濾池分別裝填兩種濾料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，在試驗(yàn)濾池安裝流量計(jì)并及時(shí)調(diào)控進(jìn)水流量，確保兩座濾池的進(jìn)水水質(zhì)、單池流量等在相同的參數(shù)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。測定的主要水質(zhì)指標(biāo)為：COD、NH₃-N、SS，均采用《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版）中規(guī)定的方法進(jìn)行測定。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行分析，對(duì)數(shù)據(jù)收集整理，從結(jié)果可以看出兩種濾料BAF均可以有效的去除有機(jī)物、SS及NH₃-N。在溫度為20.5-25℃的情況下，兩種濾料BAF在同樣的進(jìn)水條件下出水均達(dá)到良好的處理效果，并保持較好的抗沖擊負(fù)荷能力。另外我們?cè)谶\(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，無論是陶粒濾料還是火山巖濾料，正常的二級(jí)出水NH₃-N值均不能達(dá)到一次A出水標(biāo)準(zhǔn)，為了為水廠的升級(jí)改造做前期準(zhǔn)備，在此期間我們針對(duì)增加堿度對(duì)去除NH₃-N的影響開展研究，通過定時(shí)向生物濾池分別投加氫氧化鈣、氫氧化鈉及碳酸鈉來觀察堿度對(duì)氨氮去除效果的影響，我們發(fā)現(xiàn)投加碳酸鈉對(duì)改善氨氮去除率有良好的效果。（圖1-3）

3、濾料的經(jīng)濟(jì)成本分析

生物濾料的選擇在整個(gè)曝氣生物濾池的造價(jià)中占有較大的比例，價(jià)格的高低必然影響著初期的工程投資和后期的運(yùn)行費(fèi)用。所以在對(duì)生物濾料進(jìn)行選擇時(shí)，除了要重視濾料本身的物理、化學(xué)特性，其價(jià)格因素也應(yīng)在考慮范圍之內(nèi)。目前采用陶粒濾料作為BAF填料的應(yīng)用在我國已有多家企業(yè)，從運(yùn)行的實(shí)際效果來看，均能滿足設(shè)計(jì)要求。從工藝上來看，火山巖和陶粒濾料作為BAF的填料都可以達(dá)到良好的處理效果。以某水廠為例，水廠共80座曝氣生物濾池，所需填料約30317m³。如果選擇陶粒濾料，價(jià)格按1000元/m³，火山巖濾料價(jià)格按1200元/m³計(jì)算的話，水廠在初期購料成本上，陶粒濾料要比火山巖濾料節(jié)省600余萬元。另外在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，火山巖濾料的耐磨性相對(duì)較差，易隨出水流走，增加了濾料的流失。從這兩方面綜合考慮，在實(shí)際運(yùn)行中兩種濾料均能滿足設(shè)計(jì)要求，出水均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。但相對(duì)而言，選擇陶粒濾料在成本方面更加經(jīng)濟(jì)、合理。

4、結(jié)論

4.1 從兩種濾料的性能分析，火山巖濾料的布水、布?xì)饩鶆�，反沖洗能夠呈現(xiàn)較好的流態(tài)化，但摩擦破損強(qiáng)度明顯低于陶粒濾料，破損后形成輕質(zhì)碎濾料易隨反沖洗出水流走，從而增加濾料流失。而陶粒濾料耐水、氣沖刷能力強(qiáng)，能有效保證使用壽命，但對(duì)反沖洗強(qiáng)度的要求相對(duì)較高，反沖洗能耗高，易發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象，需密切控制濾池反沖洗壓力。

4.2 對(duì)城市污水處理廠進(jìn)行陶粒濾料BAF和火山巖濾料BAF性能對(duì)比分析試驗(yàn)，結(jié)果表明，實(shí)際運(yùn)行中，在相同的進(jìn)水及工藝操作條件下，兩種濾料BAF均能滿足設(shè)計(jì)要求，能夠有效地去除有機(jī)物、SS及NH₃-N。出水均可以達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918-2002）的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，并且耐沖擊負(fù)荷性能較強(qiáng)，運(yùn)行效果較穩(wěn)定。陶粒濾料BAF略好一點(diǎn)，但差別不大。

4.3 從濾料的經(jīng)濟(jì)成本考慮，陶粒濾料無論從初期投入或者后期破損、流失方面都更節(jié)省投資、降低成本。