摘要：闡述了曝氣生物濾池的曝氣工藝原理和特點，對曝氣生物濾池的生物結構形式、功能、濾池啟動和濾料等方面的究進最新研究進展和發展趨勢進行了綜述，同時提出了曝氣生物濾池今后的曝氣研究方向。
關鍵詞：曝氣生物濾池 負荷 濾料 污水處理
生物濾池(biological aerated filter)與普通活性污泥法相比，生物具有有機負荷高、濾池占地面積小(是究進普通活性污泥法的1/3 )、投資少(節約30%)、曝氣不會產生污泥膨脹、生物氧傳輸效率高、濾池出水水質好等優點［1～3］，究進但它對進水SS要求較嚴(一般要求SS≤100 mg/L，曝氣最好SS≤60mg/L)，生物因此對進水需要進行預處理。濾池同時，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。
世界上首座生物濾池于1981年在法國投產，隨后在歐洲各國得到廣泛應用。美國和加拿大等美洲國家在20世紀80年代末引進此工藝，日本、韓國和中國臺灣也先后引進了此項技術。目前世界上較大的環保公司如法國得利滿公司、德國菲力普穆勒公司、法國OTV公司均把它作為拳頭產品在全世界推廣。在中國內地，生物濾池正處于推廣階段。大連市馬欄河污水處理廠是我國第一個采用生物濾池工藝的城市污水處理廠，目前正處于試運行階段。另外，我國一部分工業廢水的處理也采用了此項技術。清華大學、太原理工大學等科研單位對生物濾池也進行了試驗研究。隨著生物濾池在世界范圍內不斷推廣和普及，很多學者在其結構形式、功能、啟動和濾料等方面進行了詳細的研究，取得了很多成果。
1 結構形式
生物濾池的結構與普通快濾池基本相同，不同之處在于生物濾池下部或底部增加了系統。根據水流方向其可分為上向流和下向流兩種，早期的生物濾池多采用下向流，如BIOCARBON［4］。由于下向流生物濾池的納污效率不高、易堵塞 、運行周期短，因此現在多采用上向流方式(即采用氣水同向流)，使布水、布氣更加均勻。同時，在水氣上升過程中可把底部截留的SS帶入濾池中上部，增加了濾池的納污能力，延長了工作周期。目前，上向流生物濾池有BIOFOR®、BIOSTY®、COLOX®、DeepBedTM、BIOPUR®R等多種形式［5、6］，其中BIOFOR&R應用最為廣泛，圖1是BIOFOR®的結構示意圖。
為了適應不同的水質和拓寬應用范圍，很多科研、工程技術人員對生物濾池結構進行了研究改造。鄒偉國等開發了一種名為BIOSMEDI的生物濾池，它采用了脈沖反沖洗、氣水同向流的形式，可用于微污染源水預處理或污水深度處理［7］。孫力平等為了解決BIOFOR®R的濾頭堵塞問題把濾頭改成穿孔管并降低了空氣擴散管的位置，該工藝用于造紙和印染廢水的處理取得了良好的效果［8］。
2 功能
單個生物濾池可完成碳化、硝化、反硝化、除磷等功能，與其他工藝組合可進行一般城市污水或工業廢水的二級或三級處理。表1是采用生物濾池處理污水的典型流程。
由于各功能的實現對濾料粒徑大小和濾層厚度、負荷、等參數的要求不盡相同，一般認為不宜把各種功能放在同一個生物濾池中完成。但最近有研究者對在一個生物濾池中完成碳化+硝化、硝化+反硝化、硝化+生物除磷、硝化+化學除磷和反硝化+生物除磷等組合功能進行了嘗試和探討，均取得了一定的研究成果。
3 啟動
生物濾池的啟動與一般生物膜法的啟動方式相同。國外一般采用三種方式：①間歇培養并逐步增加流速；②在設計流速下或逐漸增加流速進行連續培養［9］；③用活性污泥接種，穩態運行［10］。三種啟動方式中生物膜的生長速率、分布和對污染物的去除率等變化規律各不相同，但達到穩態所需的時間卻大致相同。Allan等根據自己的試驗結果建議采用設計流速進行連續培 養以期得到更加穩定的生物量［11］。國內很多生物膜裝置采用了快速排泥法，這種方法一般是采用活性污泥接種，通氣悶曝一段時間后排出上清液，再加入待處理污水繼續悶曝一段時間，然后連續進水、進氣直至穩態運行為止。根據一些資料的報道，這種方法具有掛膜迅速的特點。
4 幾個關鍵問題
4.1 濾料
濾料是生物濾池的關鍵部分，對生物濾池的功效有直接的影響，同時也影響到生物濾池的結構形式和成本。目前，濾料多為專利產品或處于保密狀態，常用的濾料有石英砂、陶粒及塑料制品(合成纖維、聚苯乙烯小球、波紋板等)。Kent等對濾料進行了詳細的研究，他參照BEWA的標準對生物濾池常用的7種濾料進行了對比研究，認為Arlita和膨脹頁巖最適合用作生物濾池的濾料。但是，由于BEWA標準是處理飲用水所用快濾池的濾料標準，并且Kent只是對濾料的物理化學性能進行了對比，并沒有對其做污水處理試驗，因此對Kent等人的結論應進一步試驗論證。
濾料的粒徑主要取決于生物濾池的功能。Stensel等就濾料粒徑對具有碳化或碳化+硝化功能的生物濾池的影響進行了試驗，結果發現濾料粒徑越小生物濾池的效果越好，但小粒徑會使其工作周期變短，濾料也不易清洗，相應的反沖洗水量也會增加，因此應綜合考慮各種因素以選定合適的濾料粒徑。Kent等人也做了類似試驗，結果表明濾料粒徑為2～4mm時，生物濾池的硝化功能比濾料粒徑為4～8mm和5.6～11.2mm時的要好得多。目前，生物濾池普遍采用的濾料粒徑為3～6mm，濾層厚度為3～4m。
