摘要：曝气生物滤池简称BAF，它具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点，因此，在污水处理中得到广泛的应用。本文结合了具体的工程实例，就BAF工艺在城市污水处理厂中的应用进行了探讨，详细介绍了BAF的工艺流程以及各处理单元设计参数，并对设计过程中着重考虑的问题以及调试运行情况进行了说明。以期能为BAF工艺更好地应用于城市污水处理厂中提供参考。
关键词：BAF工艺；城市污水处理厂；应用
随着城市化进程的不断加快和城市规模的不断加大，城市人口也在不断增长，并且城市工艺也得到了一定的发展，与之而来的是污水的排放量明显增加。为了更好地处理城市污水，曝气生物滤池在此方面得到了广泛的应用。所谓的曝气生物滤池，简称BAF，是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的一种污水处理新工艺。这种工艺具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点，在目前污水排放量增大的情况下，可以更好地处理城市污水。
1 工程概况
污水处理厂设计总规模为，本期工程建设规模为，总占地面积3hm2。主要建构筑物包括进水泵房、污水处理间以及脱水机房和除臭间。其中，进水泵房1座，本期土建规模，设备安装规模；污水处理间2座，单座规模，本期建设1座。脱水机房和除臭间1座，本期土建规模，设备安装规模。
2 设计进出水水质以及工艺流程
2.1 设计进出水水质
工程设计进水中，生活污水量和工业废水量的比例为3：1，其中工业废水水质达到CJ343―2010《污水排入城市下水道水质标准》后方可接入污水收集系统。工程出水指标按GB18918―2002《城镇污水厂污染物排放标准》中一级A标准执行。设计进出水水质详见表1。
2.2 设计工艺流程
根据工程占地面积小，建设标准高、自动化程度要求高等特点，选用曝气生物滤池工艺，其主要工艺流程见图1。
3 主要构筑物设计
3.1 粗格栅进水泵房
粗格栅与进水泵房合建，1座，土建规模。粗格栅共设2组，格栅前后设有闸门备作检修和切换用。本期工程2组格栅，1用1备，待扩建至规模时，2组格栅同时使用。进水泵房选用5台潜污泵，本期工程安装3台潜污泵，2用1备，其中1台变频。远期增加2台泵。主要设计参数：总变化系数：Kz=1.5；设计流量：Qmax=；过栅流速：Vmax=0.6m/s；栅条间隙：b=25mm。
3.2 污水处理间
设计污水处理间为旋流沉砂池、水解沉淀池、曝气生物滤池以及紫外消毒渠的合建体。合建体共2座，其中一期工程1座。合建体采用封闭式，其各部分设计如下。
3.2.1 细格栅旋流沉砂池
细格栅2台，旋流沉砂池2座，采用成套设备并配套砂水分离器。主要设计参数：总变化系数：Kz=1.5；单槽设计流量：过栅流速：Vmax=0.6m/s；栅条间隙：b=5mm；旋流沉砂池最大设计流量时停留时间：36s。
3.2.2水解沉淀池
水解沉淀池2格。每格设有机械混合区、絮凝反应区以及水解浓缩区。絮凝剂采用PAC，助凝剂采用PAM。有效水深为7.1m。主要设计参数：总变化系数：Kz=1.5；设计流量：Qmax=625m3/h；机械混合时间：2min；絮凝反应时间：12min；分离区表面负荷：
3.3.3曝气生物滤池
曝气生物滤池分为2段：DN生物滤池段以及N曝气生物滤池段。另外，还有反冲洗清水池、反冲洗排水缓冲池以及鼓风机房等配套设施。
（1）DN生物滤池段
DN生物滤池共4格，池内承托滤板下部为配水室，使来水由配水室经承托滤板上的滤头均匀布置于整个滤池截面；承托滤板上部填装有轻质球型生物陶粒，作为微生物的载体；上部为清水区。
（2）N曝气生物滤池段
N曝气生物滤池共6格，池内承托滤板下部为配水室，使来水由配水室经承托滤板上的滤头均匀布置于整个滤池截面；承托滤板上部填装有轻质球型生物陶粒，作为微生物的载体；轻质球型生物陶粒层底部安装有单孔膜空气扩散器，以供给微生物氧分。上部为清水区。
（3）回流水池
回流水池1座，主要功能是储存N曝气生物滤池段的出水，以回流至DN生物滤池段。设置3台回流泵，2用1备。
（4）紫外消毒渠
紫外消毒渠1座，1格，设计流量。单元格管道宽0.92m，设紫外模块组，采用低压高强紫外灯，模块带自动清洗装置。
（5）清水池
清水池1座，主要功能为储存反冲洗用水及中水回用用水。设置3台反冲洗泵，2台出水回用泵。
（6）反冲洗排水缓冲池
反冲洗排水缓冲池1座，主要功能为储存反冲洗排水。内设2台潜污泵，将反冲洗废水由缓冲池提升至混凝沉淀单元。同时，设置2台搅拌器以防止沉淀。
（7）鼓风机房
为降低土建费用，将鼓风机全部置于曝气生物滤池的管廊内。主要设计参数：氧利用率EA=30%；空气总量；滤池反冲洗气量为。
3.3 脱水机房
脱水机房1座，土建规模，本期设备按规模安装。污泥由污泥螺杆泵提升至离心脱水机，脱水干污泥由无轴螺旋输送机直接装车外运。建有污泥池2座，水解沉淀池产生的剩余污泥经污泥泵提升入污泥池。主要设计参数为污泥脱水机工作制为16h/d；污泥总量为7.10t/d（干污泥），其中近期3.35t/d；进泥含水率为98%；脱水后含水率为80%。
3.4 生物除臭
生物除臭间与脱水机房合建。本工程设计对粗格栅进水泵房、细格栅沉砂池、水解沉淀池、超细格栅、曝气生物滤池缺氧段产生的臭气进行收集处理。其中，对进水泵房地面以下废气收集，其余设备和构筑物加盖收集。换气次数按每小时3次计。来自不同废气源的废气经由通风管道，通过离心风机的抽送，进入一体化生物滤池。机械抽风，自然补风。在一体化生物滤池中，臭气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层，利用微生物细胞对恶臭物质的吸附、吸收和降解功能，将恶臭物质吸附后分解成CO2，H2O，H2SO4，HNO3等简单无机物。
关键词：BAF工艺；城市污水处理厂；应用
随着城市化进程的不断加快和城市规模的不断加大，城市人口也在不断增长，并且城市工艺也得到了一定的发展，与之而来的是污水的排放量明显增加。为了更好地处理城市污水，曝气生物滤池在此方面得到了广泛的应用。所谓的曝气生物滤池，简称BAF，是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，借鉴给水滤池工艺而开发的一种污水处理新工艺。这种工艺具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点，在目前污水排放量增大的情况下，可以更好地处理城市污水。
1 工程概况
污水处理厂设计总规模为，本期工程建设规模为，总占地面积3hm2。主要建构筑物包括进水泵房、污水处理间以及脱水机房和除臭间。其中，进水泵房1座，本期土建规模，设备安装规模；污水处理间2座，单座规模，本期建设1座。脱水机房和除臭间1座，本期土建规模，设备安装规模。
2 设计进出水水质以及工艺流程
2.1 设计进出水水质
工程设计进水中，生活污水量和工业废水量的比例为3：1，其中工业废水水质达到CJ343―2010《污水排入城市下水道水质标准》后方可接入污水收集系统。工程出水指标按GB18918―2002《城镇污水厂污染物排放标准》中一级A标准执行。设计进出水水质详见表1。
2.2 设计工艺流程
根据工程占地面积小，建设标准高、自动化程度要求高等特点，选用曝气生物滤池工艺，其主要工艺流程见图1。
3 主要构筑物设计
3.1 粗格栅进水泵房
粗格栅与进水泵房合建，1座，土建规模。粗格栅共设2组，格栅前后设有闸门备作检修和切换用。本期工程2组格栅，1用1备，待扩建至规模时，2组格栅同时使用。进水泵房选用5台潜污泵，本期工程安装3台潜污泵，2用1备，其中1台变频。远期增加2台泵。主要设计参数：总变化系数：Kz=1.5；设计流量：Qmax=；过栅流速：Vmax=0.6m/s；栅条间隙：b=25mm。
3.2 污水处理间
设计污水处理间为旋流沉砂池、水解沉淀池、曝气生物滤池以及紫外消毒渠的合建体。合建体共2座，其中一期工程1座。合建体采用封闭式，其各部分设计如下。
3.2.1 细格栅旋流沉砂池
细格栅2台，旋流沉砂池2座，采用成套设备并配套砂水分离器。主要设计参数：总变化系数：Kz=1.5；单槽设计流量：过栅流速：Vmax=0.6m/s；栅条间隙：b=5mm；旋流沉砂池最大设计流量时停留时间：36s。
3.2.2水解沉淀池
水解沉淀池2格。每格设有机械混合区、絮凝反应区以及水解浓缩区。絮凝剂采用PAC，助凝剂采用PAM。有效水深为7.1m。主要设计参数：总变化系数：Kz=1.5；设计流量：Qmax=625m3/h；机械混合时间：2min；絮凝反应时间：12min；分离区表面负荷：
3.3.3曝气生物滤池
曝气生物滤池分为2段：DN生物滤池段以及N曝气生物滤池段。另外，还有反冲洗清水池、反冲洗排水缓冲池以及鼓风机房等配套设施。
（1）DN生物滤池段
DN生物滤池共4格，池内承托滤板下部为配水室，使来水由配水室经承托滤板上的滤头均匀布置于整个滤池截面；承托滤板上部填装有轻质球型生物陶粒，作为微生物的载体；上部为清水区。
（2）N曝气生物滤池段
N曝气生物滤池共6格，池内承托滤板下部为配水室，使来水由配水室经承托滤板上的滤头均匀布置于整个滤池截面；承托滤板上部填装有轻质球型生物陶粒，作为微生物的载体；轻质球型生物陶粒层底部安装有单孔膜空气扩散器，以供给微生物氧分。上部为清水区。
（3）回流水池
回流水池1座，主要功能是储存N曝气生物滤池段的出水，以回流至DN生物滤池段。设置3台回流泵，2用1备。
（4）紫外消毒渠
紫外消毒渠1座，1格，设计流量。单元格管道宽0.92m，设紫外模块组，采用低压高强紫外灯，模块带自动清洗装置。
（5）清水池
清水池1座，主要功能为储存反冲洗用水及中水回用用水。设置3台反冲洗泵，2台出水回用泵。
（6）反冲洗排水缓冲池
反冲洗排水缓冲池1座，主要功能为储存反冲洗排水。内设2台潜污泵，将反冲洗废水由缓冲池提升至混凝沉淀单元。同时，设置2台搅拌器以防止沉淀。
（7）鼓风机房
为降低土建费用，将鼓风机全部置于曝气生物滤池的管廊内。主要设计参数：氧利用率EA=30%；空气总量；滤池反冲洗气量为。
3.3 脱水机房
脱水机房1座，土建规模，本期设备按规模安装。污泥由污泥螺杆泵提升至离心脱水机，脱水干污泥由无轴螺旋输送机直接装车外运。建有污泥池2座，水解沉淀池产生的剩余污泥经污泥泵提升入污泥池。主要设计参数为污泥脱水机工作制为16h/d；污泥总量为7.10t/d（干污泥），其中近期3.35t/d；进泥含水率为98%；脱水后含水率为80%。
3.4 生物除臭
生物除臭间与脱水机房合建。本工程设计对粗格栅进水泵房、细格栅沉砂池、水解沉淀池、超细格栅、曝气生物滤池缺氧段产生的臭气进行收集处理。其中，对进水泵房地面以下废气收集，其余设备和构筑物加盖收集。换气次数按每小时3次计。来自不同废气源的废气经由通风管道，通过离心风机的抽送，进入一体化生物滤池。机械抽风，自然补风。在一体化生物滤池中，臭气通过湿润、多孔和充满活性微生物的滤层，利用微生物细胞对恶臭物质的吸附、吸收和降解功能，将恶臭物质吸附后分解成CO2，H2O，H2SO4，HNO3等简单无机物。
4 关于部分设计的补充说明
4.1 关于预处理
运用曝气生物滤池处理污水一般需要对原水进行预处理，其目的是为了使滤池能以较长的周期运行，减少反冲洗次数，降低能耗，否则原水中的大量杂质和SS都将进入曝气生物滤池，这将会堵塞曝气、布水系统，给系统的运行带来严重的后果。本工程设计采用沉砂池+水解沉淀池+超细格栅作为曝气生物滤池的预处理。
4.2 关于脱氮
本工程设计采用前置反硝化的方式进行脱氮，以满足系统反硝化对碳源的要求。废水首先经过滤池的缺氧段（DN段），然后通过好氧段（N段），好氧段出水回流至反硝化滤池。
由于在设计时本工程尚无实际进水的水质数据，进水水质存在一定的变数，为防止今后运行过程中反硝化碳源不足，在工程设计中，预留外加碳源投加系统。
4.3 关于除磷
曝气生物滤池存在一定的生物除磷作用，但其除磷效果有限，去除率约在40%左右，完全依靠生物除磷很难达到排放标准，还必须辅以化学除磷才能解决磷的最终达标问题。
化学除磷药剂投加点有2种选择：①在水解沉淀池内以磷为控制指标决定加药量；②在曝气生物滤池中投加，实现同步絮凝过滤。为节省投药量，水解沉淀池的投药量以满足其出水SS小于60mg/L为控制要求，磷的达标可在进入曝气生物滤池前补充投加控制。
4.4 关于出水SS的达标
一般曝气生物滤池出水ρ（SS）较难稳定达到10mg/L以下。本设计氮曝气生物滤池段采用2种粒径滤料，下层3m高滤料粒径采用3～～5mm，上层1m高滤料粒径采用2～3mm，上细下粗，使得滤料层的厚度与滤料粒径之比（L/d）大于1000，满足给水滤池规范的要求。由此可使出水ρ（SS）小于10mg/L，从而节省深度处理设施。
5 调试运行
工程完工交付后，于2012年5月4日开始进行调试运行。采用纯培养挂膜方式，进行生物挂膜培养、驯化。首先对滤料进行冲洗及调试设备的运行及参数，后引进污水原水进行生物挂膜。此过程持续近2个月时间。完成生物挂膜后，逐步增大进水量，目前已接近调试工程尾声，进水负荷已增至设计负荷的70%。
在调试运行期间，进水ρ（COD）维持在200mg/L左右，出水的ρ（COD）稳定维持在40mg/L以下，去除率平均为84%；进水的ρ（NH3-N）维持在30mg/L左右，出水的ρ（NH3-N）为1～3mg/L，去除率平均为96.2%；进水ρ（SS）为100mg/L左右，出水ρ（SS）低于10mg/L，去除率平均85%；进水ρ（TP）在1.4～4.2mg/L，出水的ρ（TP）值低于0.5mg/L，去除率平均88.3%。
由此，污水处理厂调试运行自2012年5月4日开始至2012年8月30日基本结束，除生物滤池前期挂膜期间出水水质有所波动外，中后期出水水质指标基本稳定达到一级A标准，满足设计要求。
6 结语
综上所述，BAF工艺具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点，在如今城市污水严重污染的情况下，这种工艺得到了广泛的应用。本文结合了具体的工程实例，详细介绍了BAF的工艺流程以及各处理单元设计参数，并对设计过程中着重考虑的问题以及调试运行情况进行了说明。相信采用BAF工艺可以更好地应对城市污水的治理。
参考文献：
[1]龙熙艳.城镇污水处理厂工程设计实践[J].城市建设理论研究.2013（07）.
[2]罗茜、李远军、张锐.BAF工艺在污水处理厂的运用[J].西昌学院学报（自然科学版）.2006（04）
4.1 关于预处理
运用曝气生物滤池处理污水一般需要对原水进行预处理，其目的是为了使滤池能以较长的周期运行，减少反冲洗次数，降低能耗，否则原水中的大量杂质和SS都将进入曝气生物滤池，这将会堵塞曝气、布水系统，给系统的运行带来严重的后果。本工程设计采用沉砂池+水解沉淀池+超细格栅作为曝气生物滤池的预处理。
4.2 关于脱氮
本工程设计采用前置反硝化的方式进行脱氮，以满足系统反硝化对碳源的要求。废水首先经过滤池的缺氧段（DN段），然后通过好氧段（N段），好氧段出水回流至反硝化滤池。
由于在设计时本工程尚无实际进水的水质数据，进水水质存在一定的变数，为防止今后运行过程中反硝化碳源不足，在工程设计中，预留外加碳源投加系统。
4.3 关于除磷
曝气生物滤池存在一定的生物除磷作用，但其除磷效果有限，去除率约在40%左右，完全依靠生物除磷很难达到排放标准，还必须辅以化学除磷才能解决磷的最终达标问题。
化学除磷药剂投加点有2种选择：①在水解沉淀池内以磷为控制指标决定加药量；②在曝气生物滤池中投加，实现同步絮凝过滤。为节省投药量，水解沉淀池的投药量以满足其出水SS小于60mg/L为控制要求，磷的达标可在进入曝气生物滤池前补充投加控制。
4.4 关于出水SS的达标
一般曝气生物滤池出水ρ（SS）较难稳定达到10mg/L以下。本设计氮曝气生物滤池段采用2种粒径滤料，下层3m高滤料粒径采用3～～5mm，上层1m高滤料粒径采用2～3mm，上细下粗，使得滤料层的厚度与滤料粒径之比（L/d）大于1000，满足给水滤池规范的要求。由此可使出水ρ（SS）小于10mg/L，从而节省深度处理设施。
5 调试运行
工程完工交付后，于2012年5月4日开始进行调试运行。采用纯培养挂膜方式，进行生物挂膜培养、驯化。首先对滤料进行冲洗及调试设备的运行及参数，后引进污水原水进行生物挂膜。此过程持续近2个月时间。完成生物挂膜后，逐步增大进水量，目前已接近调试工程尾声，进水负荷已增至设计负荷的70%。
在调试运行期间，进水ρ（COD）维持在200mg/L左右，出水的ρ（COD）稳定维持在40mg/L以下，去除率平均为84%；进水的ρ（NH3-N）维持在30mg/L左右，出水的ρ（NH3-N）为1～3mg/L，去除率平均为96.2%；进水ρ（SS）为100mg/L左右，出水ρ（SS）低于10mg/L，去除率平均85%；进水ρ（TP）在1.4～4.2mg/L，出水的ρ（TP）值低于0.5mg/L，去除率平均88.3%。
由此，污水处理厂调试运行自2012年5月4日开始至2012年8月30日基本结束，除生物滤池前期挂膜期间出水水质有所波动外，中后期出水水质指标基本稳定达到一级A标准，满足设计要求。
6 结语
综上所述，BAF工艺具有运行可靠、出水水质好、占地面积小及运行能耗低的特点，在如今城市污水严重污染的情况下，这种工艺得到了广泛的应用。本文结合了具体的工程实例，详细介绍了BAF的工艺流程以及各处理单元设计参数，并对设计过程中着重考虑的问题以及调试运行情况进行了说明。相信采用BAF工艺可以更好地应对城市污水的治理。
参考文献：
[1]龙熙艳.城镇污水处理厂工程设计实践[J].城市建设理论研究.2013（07）.
[2]罗茜、李远军、张锐.BAF工艺在污水处理厂的运用[J].西昌学院学报（自然科学版）.2006（04）