1、引言
生物濾池是20 世紀(jì)90 年代初興起的污水處理新工藝，在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家廣為流行,。該工藝具有去除SS、COD、BOD,、硝化、脫氮,、除磷,、去除AOX（可吸附有機(jī)鹵化物）的作用,其特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池（二沉池）,，其容積負(fù)荷和水力負(fù)荷大,，水力停留時(shí)間短，所需基建投資少,，出水水質(zhì)好,，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)
用省,。
2,、生物濾池原理
國(guó)外從20 世紀(jì)初開(kāi)始對(duì)生物濾池進(jìn)行研究，于80年代末基本成型,，后經(jīng)不斷改進(jìn)開(kāi)發(fā)出多種形式,。
在開(kāi)發(fā)過(guò)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(jì)思路,，集曝氣,、高濾速、截留懸浮物,、定期反沖洗等特點(diǎn)于一體,。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(zhǎng)著生物膜,，濾池內(nèi)部曝氣,，污水流經(jīng)時(shí)，利用濾料上高濃度生物量的強(qiáng)氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化,，此為生物氧化降解過(guò)程,；同時(shí)，因污水流經(jīng)時(shí),，濾料呈壓實(shí)狀態(tài),，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物,，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出,，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后,，因水頭損失的增加,，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜,，此為反沖洗過(guò)程,。
3、工程應(yīng)用實(shí)例
3.1 工程概況
大連市某污水處理廠（二期工程） 設(shè)計(jì)規(guī)模為80000m3/d,，污水總變化系數(shù)取1.3 ,。
設(shè)計(jì)采用水解沉淀池+ 前置反硝化生物濾池+曝氣生物濾池工藝，出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918- 2002）一級(jí)A 級(jí)標(biāo)準(zhǔn),。2007年建成投產(chǎn),，運(yùn)行比較穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足了國(guó)家外排水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,。
工程占地面積3.03 hm2,，建（構(gòu)）筑物占地面積8025.43m2。
3.2 工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1,。

3.3 工程工藝流程

具體工程工藝流程見(jiàn)圖1

流程簡(jiǎn)述：
原水經(jīng)過(guò)一期提升泵房提升至二期中,、細(xì)格柵間，通過(guò)格柵去除污水中2mm以上的大量懸浮物和漂浮物,，柵渣直接進(jìn)入壓榨系統(tǒng)后外運(yùn),，壓榨后污水直接排入廠區(qū)下水系統(tǒng)。污水經(jīng)過(guò)格柵進(jìn)入旋流沉砂池,，污水中的砂通過(guò)氣提裝置進(jìn)入砂脫水系統(tǒng),，旋流沉砂池出水通過(guò)加藥攪拌后進(jìn)入水解沉淀池，水解沉淀池主要是降解污水中大分子有機(jī)物為小分子有機(jī)物，提高污水的可生化性,。同時(shí)水解沉淀池可通過(guò)排泥去除污水中的部分有機(jī)物,。水解沉淀池通過(guò)集水槽均勻出水直接為DN 反硝化濾池配水，污水在DN 反硝化濾池中通過(guò)硝化回流液增
加大量的NO3- N,，并在反硝化菌的作用下將污水中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2 去除,，SS 經(jīng)過(guò)濾料的截留作用通過(guò)反沖洗的方式去除。DN 反硝化池出水進(jìn)入CN 生物濾池,，在生物濾池內(nèi)污水中的NH4+- N，COD,，BOD 等大部分有機(jī)物都能有效地去除,。污水中的SS 也通過(guò)反沖洗的方式進(jìn)一步地去除，zui后污水通過(guò)紫外線對(duì)污水中的大腸桿菌進(jìn)行消毒達(dá)標(biāo)后
排放,。
3.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果

監(jiān)測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表2,。
4、生物濾池特點(diǎn)
4.1 生物濾池的優(yōu)點(diǎn)
（1）處理能力強(qiáng),。細(xì)小的填料顆粒提供了巨大的比表面積,，使濾池單位體積內(nèi)保持較高生物量，而且填料上的生物膜較薄,，活性較高,，使得該工藝具有高水力負(fù)荷和高容積負(fù)荷。生物濾池除能夠去除COD,，BOD 外,，還能夠截留SS，去除NH4+- N 等,，具有多種凈化功能,。
（2）抗沖擊能力強(qiáng)。由于濾料的高比表面積,，當(dāng)外加有機(jī)負(fù)荷增加時(shí),，濾料表面的高生物活性的生物膜上的微生物可以快速增殖，另一方面由于整體生物濾池的緩沖能力使得生物濾池受水質(zhì)水量變化影響小,。經(jīng)驗(yàn)表明,，在正常負(fù)荷2~3 倍的短期沖擊負(fù)荷下運(yùn)行，其出水水質(zhì)變化較小,。
（3）出水水質(zhì)高,。由于濾料表面高活性生物膜對(duì)COD，BOD 和NH4+- N 等有機(jī)污染物的去除,，以及填料本身截留和表面生物膜的生物絮凝作用,，可吸附、截留一些難降解物質(zhì)和去除SS，使得處理出水水質(zhì)很好,。經(jīng)消毒處理后,，其水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家建設(shè)部頒布的《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 25.1- 89），直接回用,。
（4）易掛膜,，啟動(dòng)快。經(jīng)驗(yàn)表明,，生物濾池在水溫10~15 ℃時(shí),，2~3 周即可完成掛膜過(guò)程。在暫時(shí)不使用的情況下可關(guān)閉運(yùn)行,，濾料表面的生物膜不會(huì)死亡,，一旦通水曝氣，可在很短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常,，非常適合一些水量變化大地區(qū)的污水處理,。
（5）占地面積少，基建投資省,。該工藝生化反應(yīng)和過(guò)濾統(tǒng)一在一個(gè)單元中進(jìn)行,，處理裝置結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)需二次沉淀池,，同時(shí),，由于生物膜的高數(shù)量和高活性使其可在較短的停留時(shí)間內(nèi)對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，因此所需生物處理面積和體積都很小,，節(jié)約占地面積,，節(jié)省基建投資。
（6）結(jié)構(gòu)模塊化,。生物濾池采用模塊化結(jié)構(gòu),，運(yùn)行管理方便，便于維護(hù)和進(jìn)行后期的改擴(kuò)建,。與其他傳統(tǒng)工藝組合使用,，可使一些過(guò)去的老廠進(jìn)行技術(shù)改造，避免資源浪費(fèi),。此外,，還可建成封閉式廠房，減少臭氣,、噪聲對(duì)周圍環(huán)境的影響,，視覺(jué)景觀好。
4.2 生物濾池的缺點(diǎn)
（1）要求預(yù)處理,。為使生物濾池在較短的水力停留時(shí)間內(nèi)處理較高的有機(jī)負(fù)荷并具有截留SS 的功能,，其采用的填料粒徑一般都比較小，如果進(jìn)水SS 較高，會(huì)使濾池在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)的水頭損失發(fā)生堵塞,，這樣就必然導(dǎo)致頻繁的反沖洗,，增加了運(yùn)行費(fèi)用與管理的不便，因此,，對(duì)進(jìn)水SS 的要求較高,，需要對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理。
（2）需要反沖洗,。生物濾池需定期進(jìn)行反沖洗,，清洗濾池中截留的SS，同時(shí)更新生物膜,。在反沖洗操作中,，短時(shí)間內(nèi)水力負(fù)荷較大，反沖出水直接回流入初沉池會(huì)對(duì)初沉池造成較大的沖擊負(fù)荷,，因此該工藝雖然節(jié)約了二沉池，但需一個(gè)污泥緩沖池,，以減輕對(duì)初沉池的沖擊負(fù)荷,。
（3）水頭損失大。和其他廢水處理工藝相比較,，生物濾池工藝的水頭損失較大,，因此，對(duì)廢水的總提升高度大,。
（4）濾料流失,。由于設(shè)計(jì)或運(yùn)行管理不當(dāng)，會(huì)造成濾料隨水流失等問(wèn)題,。
5,、影響生物濾池運(yùn)行效果的因素分析
5.1 溫度對(duì)生物濾池運(yùn)行效果的影響
生物膜是整個(gè)生物濾池的核心，是生物膜反應(yīng)器穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ),。在生物濾池中異養(yǎng)微生物能有效地形成生物膜,，但受到溫度的限制。低溫下,，生物可利用有機(jī)基質(zhì)濃度不受限制時(shí),，異養(yǎng)細(xì)菌生物量增加很快，而生物可利用有機(jī)基質(zhì)濃度成為限制因子時(shí),，異養(yǎng)細(xì)菌生物量雖然仍能有所增加,，但增加緩慢。溫度對(duì)生物濾池硝化作用的影響,，尤其對(duì)短程硝化反硝化作用的影響不同于懸浮生長(zhǎng)反應(yīng)器,。由于在生物濾池反應(yīng)器中的溶質(zhì)是擴(kuò)散傳遞，而不是符合動(dòng)力學(xué)特性，這是硝化作用的控制因素,。
在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)20 ℃是臨界溫度,，當(dāng)溫度低于20 ℃時(shí)，反應(yīng)器的氨氮去除率較低（僅為進(jìn)水氨氮的25％）,，而溫度為20 ℃時(shí),，氨氮去除率上升到68％左右，但隨溫度進(jìn)一步提高,，氨氮去除率增長(zhǎng)緩慢,。
5.2 反沖洗對(duì)生物濾池運(yùn)行效果的影響
生物濾池集生物膜的強(qiáng)氧化降解能力和濾層截留效能于一體，是一種適合大規(guī)?；赜?、、低耗的污水再生工藝,，而運(yùn)行一定時(shí)間后,，濾層需要通過(guò)反沖洗進(jìn)行再生，反沖過(guò)程要求達(dá)到釋放截留的懸浮物,，不損害并更新生物膜的多重目的,，因此，反沖洗是保證生物濾池運(yùn)行效能的關(guān)鍵步驟,?？陀^地講，反沖過(guò)程沒(méi)有太多的理論依據(jù),，基本是從再生效果考慮的,，既要恢復(fù)過(guò)濾能力，又要保證填料表面仍附著有足夠的生物體,，使濾池能滿足下一周期凈化處理要求,。
由于污水處理是一項(xiàng)主要側(cè)重于環(huán)境效益和社會(huì)效益的城市基礎(chǔ)建設(shè)工程，污水處理廠建設(shè)和運(yùn)行管理中的資金投入問(wèn)題往往成為解決我國(guó)水污染問(wèn)題的“瓶頸”,。這一問(wèn)題在資金相對(duì)比較緊張的中小城鎮(zhèn),、生產(chǎn)企業(yè)等中小型排放源的水污染控制上表現(xiàn)得尤為突出，并將隨著我國(guó)城市化水平的提高和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而更加尖銳,。因此,，研究開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的簡(jiǎn)易、,、低耗污水處理新技術(shù),，是解決我國(guó)目前所面臨的水環(huán)境污染和水資源短缺問(wèn)題的有效途徑，而針對(duì)中小型點(diǎn)源污染控制的污水處理技術(shù)則是急需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵課題,。作
為一種新型污水生物處理技術(shù),，生物濾池近年來(lái)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn),。生物濾池在保證去除效果的同時(shí)節(jié)省了二沉池，簡(jiǎn)化了處理工藝,，且具有有機(jī)負(fù)荷高,，水力停留時(shí)間短，氧轉(zhuǎn)移和利用率高,，基建投資少,，占地少，能耗低,，運(yùn)行成本低,，出水水質(zhì)好等特點(diǎn)，該工藝適用于我國(guó)水工業(yè)所面臨的資金不足,、技術(shù)水平低而環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越高的現(xiàn)狀,。
鑒于生物濾池的工藝流程較短，基建費(fèi)用和常年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用大大低于常規(guī)二級(jí)生化處理技術(shù),，因此生物濾池工藝是比較理想的生活污水和低濃度工業(yè)污水的處理工藝之一,。