一、曝氣生物濾池的工作原理
曝氣生物濾池（BAF－Biological Aerated Filters）是在普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，被稱為第三代生物濾池。在開發(fā)過程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計思路，即需曝氣、高過濾速度、截留懸浮物、需定期反沖洗等特點。其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長著高活性的生物膜，濾池內(nèi)部曝氣。污水流經(jīng)時，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對污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時，污水流經(jīng)時，濾料呈壓實狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水漂出，此為截留作用；運行一定時間后，因水頭損失的增加，需對濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物以及更新生物膜，此為反沖洗過程。
一般說來，曝氣生物濾池具有以下特征：
（1）用粒狀填料作為生物載體，如陶粒、石英砂、活性炭等。
（2）區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除BOD、氨氮時需進(jìn)行曝氣。
（3）高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷及高的生物膜活性。
（4）具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能，生物處理單元之后不需再設(shè)二次沉淀池。
（5）需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的SS以及更新生物膜。
二、曝氣生物濾池工藝的主要優(yōu)點
（1）曝氣生物濾池是第三代生物濾池，采用粒徑小、比表面積大的濾料，顯著提高了生物濃度；采用生物處理與過濾處理聯(lián)合方式，省去了二次沉淀池；采用反沖洗的方式，免去了堵塞的可能，同時提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮體聯(lián)合處理的方式，同時發(fā)揮了生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點。大大提高了出水水質(zhì)、處理負(fù)荷。
曝氣生物濾池同時具有生物氧化降解和過濾的作用，因而可獲得很高的出水水質(zhì)，可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對工業(yè)廢水，即使在可生化性不強的情況下，曝氣生物濾池處理效果也優(yōu)于一般的工藝，因為曝氣生物濾池處理有機(jī)物不僅依賴于生物氧化，還存在顯著的生物吸附和過濾作用，因為可去除粒徑較大，可吸附去除一些可生化性不強的物質(zhì)。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超過10mg/l，出水非常清澈透明；因不斷的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較�。ㄒ话銥�110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不僅體現(xiàn)在生物氧化、降解方面，更表現(xiàn)為生物絮凝、吸附作用。對一些難降解的物質(zhì)，可將其吸附、截留在池中，得以去除。
曝氣生物濾池具有很高的處理負(fù)荷：水力負(fù)荷、容積負(fù)荷顯著高于傳統(tǒng)污水處理工藝（水力負(fù)荷可達(dá)到6－8m3/m2h；容積負(fù)荷可達(dá)3－6kgBOD5/m3d）,停留時間短（單級可達(dá)到0.5－0.66h）。
（2）占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。曝氣生物濾池占地面積僅為常規(guī)工藝的1／10—1／5。處理負(fù)荷高、停留時間短，因而池容較小，基建投資比常規(guī)工藝節(jié)省至少20－30％。
（3）運行費用低。供氣能耗在所有好氧生物處理的運行費用中占了相當(dāng)?shù)谋壤�，曝氣生物濾池工藝氧的傳輸利用效率很高，曝氣量小，供氧動力消耗低。氧的利用效率可達(dá)20－30％。工程實踐表明，曝氣量為傳統(tǒng)活性污泥法1／20，為氧化溝1／6，為SBR1／4—1／3，在很大程度上節(jié)省了運行費用。曝氣生物濾池水頭損失較小，剩余污泥量少且容易處理，維護(hù)量很少，這都將保證運行費用較低。
（4）抗沖擊負(fù)荷能力強，耐低溫。運行經(jīng)驗表明，曝氣生物濾池可在正常負(fù)荷2－3倍的短期沖擊負(fù)荷下運行，而其出水水質(zhì)變化很小。這一方面依賴于濾料的高比表面積，當(dāng)外加有機(jī)負(fù)荷增加時，濾料表面的生物量可以快速增值；另一方面依賴于整體曝氣生物濾池的緩沖能力。此外，生物曝氣濾池一旦掛膜成功，可在6－10℃水溫下運行，并具有較好的運行效果。
（5）易掛膜，啟動快。曝氣生物濾池在水溫15℃左右，2至3周即可完成掛膜過程。在暫時不使用的情況下可關(guān)閉運行，此時濾料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝氣，可在很短的時間內(nèi)恢復(fù)正常。污水水溫15℃左右，停止運行半月（濾柱內(nèi)排空水且不曝氣），恢復(fù)運行后，三天后即完全恢復(fù)正常。這一特點使曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大地區(qū)的污水處理。在旅游地區(qū)，污水量受季節(jié)及旅游人數(shù)的變化影響非常大，在旅游淡季時，完全可以關(guān)閉部分曝氣生物濾池，以減少不必要的運行費用，一旦需要，可在很短的時間內(nèi)恢復(fù)設(shè)計處理能力。
（6）曝氣生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴(kuò)建。國內(nèi)現(xiàn)有污廢水處理工藝普遍存在一個缺點：當(dāng)新增污廢水處理量時，必須對原有工藝進(jìn)行較徹底的修改，主要原因是因為這些工藝都不是模塊化結(jié)構(gòu)。曝氣生物濾池完全模塊化，非常利于后期的擴(kuò)建和改建，僅需并列增加濾池數(shù)即可，不影響已有的工藝運行。
（7）采用自動化控制，易于管理。曝氣生物濾池可采用完全自動化控制，管理非常簡單。同時由于其本身的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因而也無需龐雜的自控設(shè)備，更無需大量的人員技術(shù)培訓(xùn)。
（8）不產(chǎn)生臭氣、環(huán)境質(zhì)量高。國內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠的環(huán)境質(zhì)量普遍較差，臭氣彌漫、蒼蠅等昆蟲較多，曝氣生物濾池不產(chǎn)生臭氣，采用該工藝的污水廠環(huán)境質(zhì)量很高。
曝氣生物濾池（BAF－Biological Aerated Filters）是在普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，被稱為第三代生物濾池。在開發(fā)過程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設(shè)計思路，即需曝氣、高過濾速度、截留懸浮物、需定期反沖洗等特點。其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長著高活性的生物膜，濾池內(nèi)部曝氣。污水流經(jīng)時，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對污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時，污水流經(jīng)時，濾料呈壓實狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水漂出，此為截留作用；運行一定時間后，因水頭損失的增加，需對濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物以及更新生物膜，此為反沖洗過程。
一般說來，曝氣生物濾池具有以下特征：
（1）用粒狀填料作為生物載體，如陶粒、石英砂、活性炭等。
（2）區(qū)別于一般生物濾池及生物濾塔，在去除BOD、氨氮時需進(jìn)行曝氣。
（3）高水力負(fù)荷、高容積負(fù)荷及高的生物膜活性。
（4）具有生物氧化降解和截留SS的雙重功能，生物處理單元之后不需再設(shè)二次沉淀池。
（5）需定期進(jìn)行反沖洗，清洗濾池中截留的SS以及更新生物膜。
二、曝氣生物濾池工藝的主要優(yōu)點
（1）曝氣生物濾池是第三代生物濾池，采用粒徑小、比表面積大的濾料，顯著提高了生物濃度；采用生物處理與過濾處理聯(lián)合方式，省去了二次沉淀池；采用反沖洗的方式，免去了堵塞的可能，同時提高了生物膜的活性；采用生物膜加生物絮體聯(lián)合處理的方式，同時發(fā)揮了生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點。大大提高了出水水質(zhì)、處理負(fù)荷。
曝氣生物濾池同時具有生物氧化降解和過濾的作用，因而可獲得很高的出水水質(zhì)，可達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對工業(yè)廢水，即使在可生化性不強的情況下，曝氣生物濾池處理效果也優(yōu)于一般的工藝，因為曝氣生物濾池處理有機(jī)物不僅依賴于生物氧化，還存在顯著的生物吸附和過濾作用，因為可去除粒徑較大，可吸附去除一些可生化性不強的物質(zhì)。由于填料本身截留及表面生物膜的生物絮凝作用，使得出水SS很底，一般不超過10mg/l，出水非常清澈透明；因不斷的反沖洗，生物膜得以有效更新，表現(xiàn)為生物膜較�。ㄒ话銥�110微米左右），活性很高。高活性的生物膜不僅體現(xiàn)在生物氧化、降解方面，更表現(xiàn)為生物絮凝、吸附作用。對一些難降解的物質(zhì)，可將其吸附、截留在池中，得以去除。
曝氣生物濾池具有很高的處理負(fù)荷：水力負(fù)荷、容積負(fù)荷顯著高于傳統(tǒng)污水處理工藝（水力負(fù)荷可達(dá)到6－8m3/m2h；容積負(fù)荷可達(dá)3－6kgBOD5/m3d）,停留時間短（單級可達(dá)到0.5－0.66h）。
（2）占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設(shè)二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。曝氣生物濾池占地面積僅為常規(guī)工藝的1／10—1／5。處理負(fù)荷高、停留時間短，因而池容較小，基建投資比常規(guī)工藝節(jié)省至少20－30％。
（3）運行費用低。供氣能耗在所有好氧生物處理的運行費用中占了相當(dāng)?shù)谋壤�，曝氣生物濾池工藝氧的傳輸利用效率很高，曝氣量小，供氧動力消耗低。氧的利用效率可達(dá)20－30％。工程實踐表明，曝氣量為傳統(tǒng)活性污泥法1／20，為氧化溝1／6，為SBR1／4—1／3，在很大程度上節(jié)省了運行費用。曝氣生物濾池水頭損失較小，剩余污泥量少且容易處理，維護(hù)量很少，這都將保證運行費用較低。
（4）抗沖擊負(fù)荷能力強，耐低溫。運行經(jīng)驗表明，曝氣生物濾池可在正常負(fù)荷2－3倍的短期沖擊負(fù)荷下運行，而其出水水質(zhì)變化很小。這一方面依賴于濾料的高比表面積，當(dāng)外加有機(jī)負(fù)荷增加時，濾料表面的生物量可以快速增值；另一方面依賴于整體曝氣生物濾池的緩沖能力。此外，生物曝氣濾池一旦掛膜成功，可在6－10℃水溫下運行，并具有較好的運行效果。
（5）易掛膜，啟動快。曝氣生物濾池在水溫15℃左右，2至3周即可完成掛膜過程。在暫時不使用的情況下可關(guān)閉運行，此時濾料表面的生物膜并未死亡，而是以孢子的形式存在，一旦通水曝氣，可在很短的時間內(nèi)恢復(fù)正常。污水水溫15℃左右，停止運行半月（濾柱內(nèi)排空水且不曝氣），恢復(fù)運行后，三天后即完全恢復(fù)正常。這一特點使曝氣生物濾池非常適合一些水量變化大地區(qū)的污水處理。在旅游地區(qū)，污水量受季節(jié)及旅游人數(shù)的變化影響非常大，在旅游淡季時，完全可以關(guān)閉部分曝氣生物濾池，以減少不必要的運行費用，一旦需要，可在很短的時間內(nèi)恢復(fù)設(shè)計處理能力。
（6）曝氣生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu)，便于后期改、擴(kuò)建。國內(nèi)現(xiàn)有污廢水處理工藝普遍存在一個缺點：當(dāng)新增污廢水處理量時，必須對原有工藝進(jìn)行較徹底的修改，主要原因是因為這些工藝都不是模塊化結(jié)構(gòu)。曝氣生物濾池完全模塊化，非常利于后期的擴(kuò)建和改建，僅需并列增加濾池數(shù)即可，不影響已有的工藝運行。
（7）采用自動化控制，易于管理。曝氣生物濾池可采用完全自動化控制，管理非常簡單。同時由于其本身的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，因而也無需龐雜的自控設(shè)備，更無需大量的人員技術(shù)培訓(xùn)。
（8）不產(chǎn)生臭氣、環(huán)境質(zhì)量高。國內(nèi)現(xiàn)有污水處理廠的環(huán)境質(zhì)量普遍較差，臭氣彌漫、蒼蠅等昆蟲較多，曝氣生物濾池不產(chǎn)生臭氣，采用該工藝的污水廠環(huán)境質(zhì)量很高。
