曝氣生物濾池是二十（shí）世紀八十年代後期開發的一種汙水處理新工藝（yì），1990年法國OTV公司建造了世界座曝氣生物濾池，稱之為“淹沒式（shì）固定生物膜曝氣濾池”。由於它克服了活性汙泥法占地麵積大、易散發臭氣及運行不穩（wěn）定（dìng）等缺點而備受關注。目前全世界（jiè）建成運行（háng）的曝氣生物（wù）濾池已達（dá）幾百座。它屬於生物（wù）膜（mó）法的（de）範疇，又兼具（jù）有活性汙泥法某（mǒu）些（xiē）特點。濾池內放置直徑隻有幾（jǐ）個毫（háo）米（mǐ）的多孔濾料作為生物群落的附（fù）著繁殖介質，通過設（shè）在（zài）濾層下麵的配氣係統（也有置於濾層中間（jiān）者（zhě））向生（shēng）物群落供氣（氣（qì）源為鼓風機）。對汙水的淨（jìng）化（huà）除主要依（yī）靠濾料上的生物膜外，濾層內還截留了大（dà）量類似活性汙泥的懸浮生物（wù），對汙染物質也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式，即池底進水池頂出（chū）水，有的也用下向流式。上向流式采（cǎi）用穿孔管池底配水，鋼筋混凝土濾板及濾頭則（zé）安裝於池的（de）頂部，以阻擋濾料流（liú）失並收集出水。下向流式采用大阻（zǔ）力配水係統（tǒng）。輕質多孔濾料粒徑小、比表麵積（jī）大，容積負（fù）荷可以很高，濾池麵積可（kě）大大縮小。由於（yú）水流方向（xiàng）與濾料壓密方向一（yī）致，可同時完成（chéng）生物接觸氧化與固液分離，通常（cháng）可省去後續的二沉池。隨著過（guò）濾進程，生物膜不（bú）斷增（zēng）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，需定期進行反衝洗以恢複其淨化能力。衝洗方式為三段式氣水反衝洗，即先氣洗，氣水聯合衝洗然後單獨水洗（xǐ）。反洗空（kōng）氣由鼓風機通過池底的配氣係統提供。反（fǎn）洗水流方向則自上而下（上向流濾池（chí））或自下而上（下向流濾池（chí））。上向流濾池的衝洗水貯存於濾板之上，利用同（tóng）組濾池的出水進（jìn）行重（chóng）力衝洗（xǐ），不需要衝洗水泵。近年來我（wǒ）國建設（shè）了若幹座上向流曝氣生物濾（lǜ）池（UBAF），形式有所變（biàn）化，其構造類似（sì）給水V型（xíng）濾池。配水配氣係統設於濾池底部（bù），采用鋼筋混凝土濾板（bǎn）和長柄濾頭。為防止（zhǐ）濾料流失，在出水堰前加設柵形穩流板（bǎn），出水堰頂麵做（zuò）成60°斜坡。衝洗（xǐ）方式仍為（wéi）三段式氣水反衝洗，需設反洗水泵。當對出水有脫氮要求時，一般需采用兩級曝氣生物（wù）濾池，通過控製（zhì）供氧在濾（lǜ）層內分別造就缺（quē）氧或好氧環（huán）境，令（lìng）生物膜上繁殖的優勢菌種分別為好氧異養菌或硝化菌、反硝化菌，從而（ér）達到除碳及脫氮目的。除（chú）磷則以化學絮凝法為主（濾前投加鐵鹽或鋁鹽），濾池內聚磷菌在厭氧與好氧交（jiāo）替情況下對汙水中磷（lín）的過剩（shèng）攝取能（néng）力進行生物除磷為（wéi）輔。此外，我國還（hái）有在給（gěi）水預處理上應用曝氣生物濾池的範例。它成功地降低了微汙（wū）染（rǎn）原水的COD、NH3-N、NO2和AOC，提高出廠水的水質和生物穩定（dìng）性。曝氣生物（wù）濾池具有流程筒單，水力負荷（hé）及容積負荷大，占（zhàn）地小，投（tóu）資省，運行成本較低，出水水質好等優點，既適用於大中小型的城市（shì）生活汙水及某些（xiē）工業廢水處理（如啤酒、印染、食品加工廢水），也可用於給水預處理。但是，它的池體結構（gòu）較複雜，設備較多，自動化程度（dù）較高，要求（qiú）較高的建造質量及（jí）運行管理水平。本文（wén）結合（hé）工程實（shí）踐討論汙水處理上向流曝氣（qì）生（shēng）物濾池（UBAF）設計（jì）施工應注意的若幹問題 。
1.主要參數
進水水質（mg/l）∶COD 100-1000 BOD5 50-350 SS 50-350 TKN 15-60 NH3-N 10-40
出水水質（mg/l）∶COD<40 BOD5<20 SS<20 NH3-N<10 TKN<15
容積負荷NS∶2-6 kg BOD5/(m3.d) 4-12 kgCOD/(m3.d)
NS取值與進水、出水水（shuǐ）質密（mì）切相關。有機物（wù）容積負荷越高，出（chū）水中有機（jī）物剩餘濃度也越大。例如，城市汙水要求出水BOD5 10-20 mg/l，NS可取3.5-5.0，當要求出水（shuǐ）BOD5 5-10 mg/l時，NS則應降（jiàng）為2.5-3.2。當NS>3時，NH3-N的去除受抑製，NS>4時，NH3-N的去除受明顯抑製。有硝化脫（tuō）氮要求時，還應考慮硝化負（fù）荷，一般為0.3-0.8kgNH3-N /(m3.d)。故應根據原水性質及（jí）處理（lǐ）要求選取合適的NS值。
水力負荷∶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、機械強度、化學穩定性、不含毒、害物質等方麵的要求外，*重要的是比表麵積。比表麵積（jī）越大，單位濾料中生（shēng）長的微生物量越多，生化處理效率越高。材質可用輕質（zhì）陶粒（lì）、無煙煤（méi）、石英砂、塑料等，以園形輕質（zhì）陶粒濾料較佳（jiā）。粒徑3-6mm，濾層厚度2.5-4.5m。
衝洗強度∶水（shuǐ）4-10 l/m2.s ，氣12-20 l/m2.s ，濾（lǜ）層膨脹率約10% 。
衝洗方式∶長柄（bǐng）濾頭配水配氣（qì）。先氣洗3-5min，然後（hòu）氣（qì）水（shuǐ）聯合洗3-5min，*後（hòu）單水洗（xǐ）3-5min。通過衝洗把濾（lǜ）層內截留的汙泥及老化的生物膜排出，但衝洗強度不可過大，以保留足夠的活性生（shēng）物膜，為下一周期生（shēng）化處理能力的恢複創造條件。衝洗耗水量為濾水量的7-10%。
曝氣∶為微生（shēng）物提（tí）供生長（zhǎng）繁殖所需的溶解氧，並有攪動濾層，促（cù）進老化膜脫落（luò）更新的功能。需氧量約0.42－0.8kgO2/ kg BOD5，可用安裝於濾板麵上的穿孔管或空氣擴散器（曝（pù）氣頭）配氣。為防（fáng）止水（shuǐ）倒流，反衝洗空氣幹管及曝（pù）氣幹管（guǎn）的管底應局部抬高至濾池*高水位之上500mm。
工（gōng）作周期∶24-48h
單格過（guò）濾麵積∶50-100m2
2. 池型
為了保證反衝洗效果，單（dān）池麵積不宜太大（≤100 m2），平麵上通（tōng）常采用矩形，單側配水配氣，縱橫向長（zhǎng）度比1∶1.2－1∶1.5，縱向（短邊）長≤8 m並應在橫向（長邊）前端沿全長設配水配氣（qì）室均勻地配水配氣（qì）。進水孔位於（yú）濾池底板麵上（shàng）。進氣孔頂應與濾板（bǎn）底持平（píng）或稍低（dī），孔徑（50-80mm）不宜過大。某工程設計池橫向兩（liǎng）端各一米多長（zhǎng）無進水進氣孔，濾梁（liáng）頂（dǐng）麵又無平衡孔；進氣孔位於濾板底下300mm處，孔徑d100mm，導致反衝洗時（shí）濾池兩側由於濾梁阻（zǔ）隔沒有反洗空氣通過，中（zhōng）部則發生嚴重的射流，布氣顯然無均（jun1）勻可言。
3.濾板、濾（lǜ）梁
曝氣生物濾（lǜ）池濾板、濾（lǜ）梁的設計施工要求（qiú）與給水V型濾池相同，濾梁設計（jì）除了保證縱向強度外還應具備必要的橫向剛度，以抵禦（yù）濾板安裝時可能發生的水平力的作用。濾板、濾梁的強度應比池體砼提高**，其製作、安裝的精度要求很（hěn）高，一般土建單位難以達到，應交（jiāo）由專業廠家用專用鋼模生產。濾板（bǎn）宜采用臥式模具，每次生產一塊，脫模時間為24h（夏季高溫時應不少（shǎo）於16h即兩天（tiān）三脫模）。為縮短製作、安（ān）裝周期，有人曾采用ABS板材（cái）製作底模整體現澆（jiāo）濾板（bǎn），但因底模凹凸不平，配（pèi）氣配水（shuǐ）不夠均（jun1）勻，且造價與預製（zhì）相比增加50-100％。某單位采（cǎi）用立式模具，據稱每次可生產五塊。但模具內氣（qì）體排除困（kùn）難，所產濾板氣泡很多，強度很低；鋼筋位置難固定，露筋多；濾（lǜ）板邊緣密（mì）實度更低，毛刺、缺損、掉角甚多，導致全部翻工重做。某工程把濾梁交由濾池土建（jiàn）單位現場澆製，雖然施工時費煞了苦心，但拆（chāi）模後檢查仍有不少預埋螺栓（shuān）偏位過大（濾板安裝位置不足，一格池甚至多達20塊濾板放不（bú）下），梁身彎曲不直（突出部位濾（lǜ）頭杆插入受阻，凹陷部位濾板支承麵不夠，應力過於集中），梁頂麵（miàn）*大水平誤差竟達19mm，直接影響濾板的安裝和使（shǐ）用壽命。
4.濾頭與開（kāi）孔（kǒng）率
曝氣（qì）生（shēng）物濾池通常采用小阻力配水係統（長柄濾頭）。濾池進水雖然（rán）已經預處理，其中的懸（xuán）浮物質仍然較多，且較粗大，特別是生活汙水粘稠物質多，水中混有許多塑料薄膜（mó）碎片，對濾頭危害（hài）很大。為了避免堵（dǔ）塞，濾頭縫隙（xì）應比給水濾頭寬（2.0-2.5mm），每（měi）個濾頭縫隙總麵積（jī）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，位置應在濾杆絲扣之下（xià）或與濾板底麵平，它與濾杆下端的配水條形孔的距離應（yīng）保（bǎo）持150-200mm以上（shàng）。開孔比過大除（chú）了影響反衝洗（xǐ）均勻性外，還導（dǎo）致配水配氣穩定性下降（對反洗係統內其它因素的微小變（biàn）化敏（mǐn）感）。某工程采用開孔（kǒng）比0.027，濾頭配氣孔（d=4mm）位置偏低（距濾（lǜ）板底238mm，距（jù）配（pèi）水條形孔僅50mm），試運轉時發現不僅衝洗不均勻，產生了強烈的脈衝；而且（qiě）當空氣壓力變化（huà）氣墊層（céng）下界麵發生波動時，大量空氣從下界麵降低的（de）區域內之濾頭（通過（guò）配水條形孔（kǒng））噴射而出，即產生（shēng）所謂“氣墊層擊穿”現象。
5.承托層
給水V型濾池濾頭縫隙窄（0.25-0.3mm）,開孔比小（約0.008-0.01）配水較均勻，濾（lǜ）料一般（bān）采用均粒（0.9-1.2mm）石英砂，礫石承托層（céng）可簡化為一層（粒（lì）徑2-4mm，厚100-150mm）。曝（pù）氣生物濾池濾頭縫隙寬，開孔比大，衝洗（xǐ）強度較大，濾料為（wéi）3-6mm的陶粒濾料，礫石承（chéng）托層建議分為2-4mm，4-8mm，8-16mm三層布置，每層厚50-100mm。
6.濾頭防堵
上向流曝氣生物濾池從（cóng）濾（lǜ）板（bǎn）下進水，水中含較多懸浮物（特別是塑料薄膜碎片），長期運行（háng）濾頭（tóu）堵塞難以避免，一旦出現（xiàn）很難清洗。某汙水廠曾因此（cǐ）而導致反衝洗時（shí）把濾板（bǎn）掀翻這樣的嚴（yán）重後果。設計上除在池壁濾板底高度下設檢修人孔外，還應考慮必要時利用濾池（chí）水位迅速地從上而下（xià）逆向（xiàng）衝洗濾頭把堵塞物排走的（de）相應措施。
7.壓縮空氣係統（tǒng）
曝氣生物濾池與給水V型濾（lǜ）池一樣（yàng）通常采用（yòng）氣動蝶閥（fá）控製。後者（zhě）的動力是壓縮空氣。壓縮空氣應（yīng）經過仔細的（de）過濾、幹燥然後通（tōng）過管道輸送到各（gè）氣動閥門的電磁閥上。壓縮空氣係（xì）統的管道由於接頭多，施工時應注意其氣密性。否則會由（yóu）於漏氣導致空壓機頻繁起動，既浪費能源又影響（xiǎng）空壓機的壽命。為減少空壓機起動頻率，係統內另配一（yī）個較大的貯氣罐是必要的。管道材質*好采（cǎi）用不鏽鋼管（或無縫（féng）鋼管），焊接接頭。通往各格濾（lǜ）池或設備（反洗水泵、鼓風機）的支管前端（duān）應有控製閥門（法蘭連接），便於分段檢修。鍍鋅鋼（gāng）管（guǎn）（絲扣連接）接頭氣（qì）密（mì）性較差；長期運行內（nèi）壁生鏽，鏽斑一旦脫落便會堵（dǔ）塞（sāi）電磁閥。某工程（chéng）采用鋁塑複合管，雖可防止鏽蝕，但因其剛度（dù）不足，運行時在空氣壓力作用下接頭處容易脫開。
8.土建質量
曝氣生物濾池對土建施工質量的要求與給水V型濾池相同。一般土建施工單位對（duì）此（cǐ）往往不了解或不重視。設計（jì）院及監理公司必須反複強調，加強過程監控，逐條逐項落實。尤其是某些關鍵部位，如池壁（bì）平直度，相鄰池壁垂直度，進氣進（jìn）水孔孔中心標高（gāo）、間距、方向，進出水溢流堰堰頂水平度及標（biāo）高，預留孔、預埋件的位置及其固（gù）定程度，模板支撐的可靠性等等，更應層（céng）層把關，反複檢查驗收。池內壁（bì）下部（bù）四周的凸緣（支（zhī）承濾（lǜ）板（bǎn）及不鏽鋼壓板用）應與池壁同時（shí）澆築（zhù），否（fǒu）則凸緣與池壁砼分離，反衝洗時接合麵容易漏氣。預埋鋼板螺栓（shuān）、防水套（tào）管的安裝定位也是一個薄弱環節，必須在模板安裝（zhuāng）時把它們固死，防止澆灌砼（tóng）過程中移位，否則會給後（hòu）續的設備、管道安裝帶來（lái）很大的（de）困難。某工程澆灌池壁後發現預埋不鏽鋼螺栓（固定濾板用（yòng））少了十多（duō）支，便采用同口徑不鏽鋼膨脹螺栓補足。這顯然是錯誤的。因為螺栓孔（kǒng）內混（hún）凝土在水（shuǐ）的侵蝕下一旦（dàn）溶化，磨擦力便（biàn）喪失殆盡。此情況下，建議采用化學（xué）錨著不鏽鋼螺栓補救，但費用（yòng）較高。某工程（chéng）進氣孔采用預埋d=100mmPVC短管形式，短管與該處池壁同（tóng）厚（580mm）。由於設計文件（jiàn）對該孔安裝精度沒提要（yào）求（qiú），施工單位（wèi）也疏（shū）忽大（dà）意（yì）安裝不牢，結果各孔高低不一（實測（cè）*大誤差達95 mm），方向各異（指短管走向，明顯（xiǎn）地向上下左（zuǒ）右偏移（yí）的約占（zhàn）一半），參差不齊，對配氣均勻（yún）性影響很大。
9.空氣管（guǎn）道吹掃
曝氣生物濾池的空氣（qì）管道有壓縮空（kōng）氣管、反（fǎn）衝氣管及曝氣管，它們在通水衝（chōng）洗、壓力試驗並排幹水分後均需使用空氣（qì）進行吹掃（曝（pù）氣管吹掃應在曝氣頭安裝前進行）。操作（zuò）的依據是«工（gōng）業金屬管道工程施工及驗收規範（GB 50235-97）»，吹掃風速宜不低於20m/s。應先吹掃壓縮空氣管道，後吹掃反衝氣管及曝氣管。吹掃氣源（yuán）*好分別利用已安裝好的空壓機、反洗鼓風機（jī）和曝氣風機。吹掃順序應按（離氣源）先近後遠，逐段吹掃（其餘段應關閉相應支管（guǎn）的（de）控製閥門）。驗收（shōu）合格的標準（zhǔn）是：待出風口目測無水漬、粉塵後，在該處放置一塊塗上白（bái）漆的木製靶板，5min內靶板上不發現鐵鏽（xiù）、塵土、水分及其它雜物，即為合格。
10.調試
曝氣生物濾池的配水配氣及曝氣係統安裝過程應進行（háng）以下項目（mù）的驗收（shōu）測試∶
⑴濾板安裝平整度測試 濾（lǜ）板製作的外表（biǎo）質（zhì）量（指（zhǐ）單塊表麵平整度、外形幾何（hé）尺寸誤（wù）差等）是保證（zhèng）安裝質量的前提（tí）條件之一，其目的是使濾板安裝後上、下表麵盡可能水平、光滑（huá），所有（yǒu）濾頭杆上的氣（qì）孔、配（pèi）水條形孔保持在同一高度上，以提高氣（qì）水反衝洗均勻性和穩定性（xìng）。安裝平整度測試在濾板安（ān）裝後進行。用水（shuǐ）平（píng）儀抽檢（以毫米刻（kè）度的鋼直（zhí）尺為標尺）濾板（bǎn）的上表麵，要（yào）求單塊濾板安裝平（píng）整度誤差≤1 mm，單格濾池內安（ān）裝平整度誤差≤5 mm。
⑵濾板嵌縫（féng）氣（qì）密性測試 濾板嵌縫養護完成後，檢查嵌縫應平整、無氣孔、無裂紋；不鏽鋼壓板（bǎn）安裝應平穩牢固。向全（quán）部濾頭座擰上堵頭（除其中一個接出氣壓（yā）表（biǎo）外），往池內注入約20cm深水，開動反洗風機或空壓機（jī）供氣，通過排氣閥調整濾（lǜ）板下壓力。試（shì）驗壓力0.04－0.05Mpa，恒壓10min。所有嵌縫均（jun1）無氣泡冒出（chū）為合格。否則應詳細記錄漏點位置，排水修複後（hòu）重新試驗直至合格為止。本項測試務必控（kòng）製好試驗壓力，壓力過（guò）高會（huì）導致（zhì）掀翻、打爛（làn）濾板濾梁。
⑶濾頭配氣均勻性測（cè）試 卸下堵頭擰上濾頭。濾頭安裝應由有經驗的師傅使用扭矩鈑手進行，防止用力不均（jun1）。檢查濾頭無損（sǔn）壞，位置正確，安裝牢固。放水入池，水位以淹沒（méi）濾（lǜ）頭頂部為準（此時已（yǐ）有足（zú）夠水量通過濾頭滲至濾（lǜ）板（bǎn）下麵）。開動反洗風機向該池供氣。俟風機運（yùn）轉正（zhèng）常（cháng）後，觀察檢（jiǎn）查濾頭有無損壞、鬆脫（個別濾頭出氣特別大），反衝洗配氣（qì）是否均勻。
⑷曝氣頭配氣均勻性測試 曝氣頭及其配（pèi）氣管道安裝完成後，檢查支架及曝氣頭安裝位置是否正確，有無鬆動（dòng）。往池內注水，水位高於曝（pù）氣頭頂約20cm。啟動曝氣（qì）風機，俟其運轉正常後，觀察（chá）檢查曝氣頭有無損壞、鬆動（個別（bié）曝氣頭出氣特別（bié）大），配氣是否均勻。
結語
曝氣（qì）生物濾池（BAF）是一種新型的給水、汙水生物處理工藝，具有處理效率高、出（chū）水水質好、適用範圍廣等優點，值（zhí）得（dé）進一步研究推廣。但是其構造相對（duì）複雜，建造質量要求較高，必須（xū）在設計、施工中認真對待（dài），妥善解決。
