曝氣生物濾池應用問題探討
在曝氣生物濾池運行過程中，由于附著在活性載體上生物膜的增長和載體間懸浮顆粒的捕獲作用，導致濾床水頭損失增加、產水量降低或出水水質變差，這時曝氣生物濾池應停止運行進行反沖洗，以恢復反應器的高效性能。
一）.運行周期的討論
概念：
在曝氣生物濾池運行過程中，由于附著在活性載體上生物膜的增長和載體間懸浮顆粒的捕獲作用，導致濾床水頭損失增加、產水量降低或出水水質變差，這時曝氣生物濾池應停止運行進行反沖洗，以恢復反應器的高效性能。我們將曝氣生物濾池自反沖洗結束投入運行至下一次反沖洗開始這段時間稱為曝氣生物濾池的一個運行周期。從反沖洗結束投入運行至反沖洗結束這段時間稱為曝氣生物濾池的工作周期。
運行周期的影響因素：
曝氣生物濾池運行周期的長短主要與進水水質、濾池的流向、濾料級配、濾池的功能、濾池反沖洗的效果等因素有關。
1）與進水水質的關系
給定的曝氣生物濾池反應器的運行周期的長短主要取決于進入反應器的水質特性，包括入流污水的有機污染物濃度及懸浮物含量與顆粒尺寸等。在曝氣生物濾池運行過程中，由于濾床對固體物質的累積作用，導致水頭損失增加至設計值(影響濾池產水量)或出現(xiàn)顆粒穿透濾池(此時即為濾池的一個運行周期結束)．而濾床對固體物質的累積主要包括生物膜的增長和懸浮物的截留兩個方面的作用。
(1)與有機污染物濃度的關系
生物濾池是利用固著在填料上的生物膜，吸附和網捕水中的有機污染物，并加以氧化分解，使污水得以凈化。濾床進水端增長的生物膜量較大，出水端增長的生物膜量較小，在曝氣生物濾池的一個運行周期臨近結束時(即將進行反沖洗)，整個濾床范圍內平均累積的微生物膜量大約為2500一3000g／m3濾料，而濾床進水端的微生物量達到6000一7000g／m3濾料。
(2)懸浮物濃度及顆粒粒徑的關系
曝氣生物濾池反應器的濾床對入流污水的懸浮顆粒存在著較好的機械過濾與截留作用。其應用于污水二級處理，一般要求其進水懸浮物濃度在100mg／l以下，以避免由于進水懸浮物濃度較高，大大縮短濾池的運行周期，從而導致濾池會出現(xiàn)頻繁反沖洗，降低反應器的效能。
反應器對懸浮顆粒的去除效果還與顆粒粒徑分布存在一定的關系。試驗證明對于粒徑＞30μm顆粒，在濾床進水端至濾床深度40cm處，去除率可以達到95％；而對于粒徑＜5μm的顆粒，在整個濾床范圍內，其去除率小于50％，而且在濾床縱斷面上去除基本是均勻的；對于粒徑更小的顆粒，則可以直接穿透整個濾床。
曝氣生物濾池反應器對入流污水的懸浮物含量有較嚴格的要求．這也是曝氣生物濾池反應器的不足之處。在實際工程中，預處理一般采用高效沉淀池、水解他、高效固液分離、氣浮等工序，只要控制得當，可以滿足濾池對入流污水的懸浮物含量的要求，但設計中要考慮到由于濾池反沖洗排水回到處理設施的前端波動負荷的影響。
2）與濾池的流向的關系
由于濾池的運行方式不向，其截污能力與水頭損失增加特性也有所不一樣。下向流濾池對懸浮物的截留及降解COD所增加的生物膜量主要集中在濾料層上部的40cm以上部分，大大減少了空間利用效率。下向流濾池水頭損失增加特點是：運行周期開始時，水頭損失增加緩慢，但到濾料表面出現(xiàn)阻塞，氣泡在濾料層中的凝結時．水頭損失增加迅速。很快會達到達行周期終點(從水頭損失突增到反應器終止運行，時間＜1.0h)。
上向流濾池在結構上采用氣水平行上向流態(tài)，同時采用強制鼓風曝氣技術，使得氣、水進行極好的均分，防止了氣泡在濾料中的凝結，與下向流濾池相比，在整個濾池高度上提供正壓條件，可以避免形成溝流或短流，使空間過濾能被更好地運用，空氣能將污水中的固體物質帶入濾床深處，在濾池中能得到高負荷、均勻的團體物質，延長反沖洗周期。
3）與濾料級配關系
濾料級配對曝氣生物濾池的運行有重要的影響。濾料級配不僅影響出水BOD和SS的濃度，而且影響水頭損失的增長速度和濾池運行周期。濾料粒徑越小，相應其固體容量(納污量)越小，水頭損失越大，濾池運行周期越短，但出水水質越好。
４）與濾池功能的關系
反硝化濾池對顆粒物的去除效率較硝化濾池高，對于粒徑較大的顆粒(＞30μm)去除率大于95％．而對于粒徑較小的顆粒(＜5μm）在整個濾料層其去除率小于50％。
前置式反硝化濾池采用硝化濾池出水回流的手段來實現(xiàn)脫氮功能，由于系統(tǒng)內循環(huán)作用并不能將固體顆粒帶出系統(tǒng)外，循環(huán)過程可以看作其在系統(tǒng)內持續(xù)不斷的固體累積過程。假定其前端處理(硝化濾池)效果良好的話，反硝化濾池進水懸浮物濃度會很低，一般運行周期可維持在60h，整個濾床截留的懸浮物固體容量大約為800gTSS／m3。
５）與濾池反沖洗的效果關系
曝氣生物濾池反沖洗效果對出水水質、運行周期的影響很大。若反沖洗不充分，濾池運行周期將會大大縮短；若反沖洗過量，微生物數(shù)量不足，生化處理效能下降，出水水質變差，盡管濾料的固體容量得以提高，但由于出水達不到要求，談及運行周期毫無意義。
所以，對于曝氣生物濾池而言，評價其反沖洗的效果應從其對濾池運行周期的影響及反應器生化恢復時間兩個方面加以評價。根據有關資料介紹，濾池反沖洗后，濾料中剩余的生物膜量各種濾池有所差異，對于去碳濾池反沖洗www.gesep.com環(huán)保后，下向流濾他剩余生物量濃度為200一300gTSS／m3，上向流濾池剩余生物量濃度為500一600gTSS／m3；硝化濾池反沖洗后，下向流濾池剩余生物量濃度為700一800gTSS／m3，上向流濾池剩余生物量濃度為2400一2500gTSS／m3，反硝化濾池反沖洗后，濾池剩余生物量濃度約為1600gTSS／m3。
二）曝氣生物濾池去除有機物特性探討
曝氣生物濾池去除有機物機理
曝氣生物濾池是一種膜法生物處理工藝，微生物附著在載體表面，污水在流經載體表面過程中，通過有機營養(yǎng)物質的吸附、氧向生物膜內部的擴散以及生物膜中所發(fā)生的生物氧化等作用，對污染物質進行氧化分解，使污水得以凈化。
生物膜的形成過程
生物膜是由微生物細胞組成的復雜混合物的微生態(tài)系統(tǒng)，細胞鑲嵌在胞外聚合物的基質中，并且附著在固體表面。生物膜發(fā)育形成的條件和時間序列大致為：①存在著可用于聚居的固體表面；②一種有機分子膜快速形成；③聚結的細胞松散地附著；④聚居的細菌牢固地附著；⑤微生物群落形成，產生胞外聚合物；⑧群落向上和向外擴展，形成規(guī)則和不規(guī)則結構；⑦生物膜成熟，新的菌種進人生物膜并生長，有機和無機碎片被結合，并且溶液梯度形成，導致了生物膜空間的異相結構；⑧生物膜可能被吞噬細菌的原生動物捕食；⑨成熟的生物膜可以脫落，使這種循環(huán)交替地重復進行；⑩形成一種頂級群落。
三）影響曝氣生物濾池反應器運行的主要因素及有關問題探討
曝氣生物濾池反應器凈化有機污染物的過程是由附著生長在載體表面的微生物來完成的，而這些微生物又都生活在各自形成的特定環(huán)境中，與環(huán)境條件關系極為密切，為了使得反應器高效運行．就需要了解影響反應器運行的主要因素并設法創(chuàng)造微生物適宜的生活環(huán)境。在各種影響因素中，其中最主要的有進水底物濃度、營養(yǎng)物質、溶解氧、酸堿度、溫度、毒性抑制、反應器內水力停留時間與負荷率等。
1．進水底物濃度
污水中有機物的組分是反應器內生物膜微生物食物與能量的主要來源。一般情況下，污水中的大部分有機物和部分無機物都可以作為微生物的營養(yǎng)源加以利用，這些可被微生物利用并在酶的催化作用下進行生物化學轉化的物質稱為底物。對于去除有機污染物而言，底物則是指可生物降解的有機物的量。污水中有機物濃度在長時間或短時間內的改變均可導致微生物生長形式的改變，其結果必然會影響到處理水的水質和反應器的處理效率以及剩余污泥量的產生。
2.溶解氧
3.酸堿度
4.溫度
5．反應器內水力停留時間與負荷率
水力停留時間指的是待處理污水在反應器內平均停留時間，也就是污水與生物反應器內微生物作用的平均反應時間。對于曝氣生物濾池反應器，物理吸附截留作用，和水力停留時間無關(其主要與水流剪切力和生物膜網捕作用有關)，而其內的生物氧化作用主要發(fā)生在填料區(qū)，填料上的微生物與污水中的基質進行生化作用，其反應時間與反應速率有關，反應速率又取決于溫度及基質可生化性等因素。一般反應時間越長，反應器對基質的去除率越高。
五）曝氣生物濾池脫氮有關問題探討
曝氣生物濾池屬于生物膜分級硝化(去碳和硝化分開)系統(tǒng)，第一級濾池(CN濾池)生物膜以異養(yǎng)菌為主，主要是對有機污染物COD、BOD的降解，對于上向流曝氣生物濾池，在濾料層中上部會發(fā)生一定程度的硝化作用；第一級濾池(N濾池)生物膜以自養(yǎng)性的硝化細菌為主，進行硝化作用。分級硝化系統(tǒng)由于除有機物和硝化在各自不同的反應器中進行，所以容易做到對硝化濾池環(huán)境條件的控制，同時對硝化作用的抑制物有可能在第一級濾池中被分解掉，故可以較大程度地提高濾池硝化速率。
1．反應器進水底物濃度(NH3—N)的要求
硝化反應器的進水底物濃度對生物膜代謝作用有較大程度的影響，同CN濾池一樣存在某一臨界進水濃度，它反應了該反應器實際承受的最大進水底物濃度。在一定范圍內，硝化菌實際生長速率隨進水底物濃度的增加而增大。
2．硝化反應器對進水有機污染物(COD)濃度要求
硝化濾池中的生物膜應以自養(yǎng)性的硝化細菌為主。由于硝化菌的世代周期較異養(yǎng)菌長得多，生長繁殖速度緩慢，產率較低，若進水中有機污染物(COD)大大超過氮時，異養(yǎng)菌大量繁殖，并在與硝化競爭中占優(yōu)勢，逐漸成為優(yōu)勢菌種，從而降低反應器的硝化效率。
3.硝化細菌生長速率
硝化菌的比生長速率隨著NH3—N、DO濃度增高而增大，但溶解氧對生長速率的影響較NH3—N對生長速率的影響大得多。不考慮傳質等因素的影響，當NH3—N濃度由20mg／l增大到30mg／l時，硝化菌的比生長速率理論上只增高0.8％；當DO濃度由1.5mg／l增加到2.5mg／l時，硝化菌的比生長速率理論上增高7％。當然，DO對硝化作用的影響與生物膜厚度、氧的滲透率、氧的利用率等因素密切相關．對于曝氣生物濾池反應器．溶解氧濃度通？刂圃2-3mg／l，當溶解氧濃度大于3mg／l時，溶解氧濃度對硝化作用的影響可不予考慮。
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