彭剛 陳曉華
威立雅水務

　　幾十年來，在污水處理領域，活性污泥法無疑是一種被廣泛使用并有良好效果的污水生物處理技術。但是隨著社會的不斷進步，城市規模擴大以及人類對居住環境的日益重視，活性污泥法的不足越來越突出地顯現在人們的眼前。
　　占地巨大 人口的不斷膨脹使城市變得擁擠，許多城市土地稀缺，而采用活性污泥法的污水處理廠動輒幾公頃，甚至幾十公頃的占地無疑成為一種制約。
　　環境惡劣 巨大的污水處理構筑物大面積暴露在大氣之中，極易產生臭氣污染，周圍居民無法忍受。因此，越來越多的居民拒絕與污水處理廠為鄰。
　　性能不穩定 由于是一種懸浮狀態的微生物膠團，活性污泥的濃度通常在6000毫克/升以下，外界環境（溫度，污染物濃度等）極易對處理效果產生影響，甚至造成污泥膨脹，使處理水質惡化。
　　上世紀八十年代，一種針對以上問題研發出來的新的污水處理技術首先在法國得以運用，這就是“淹沒式固定生物膜曝氣濾池”。法國OTV公司在淹沒式固定生物膜曝氣濾池領域擁有近20年的工程設計、建設和運行經驗，并且在世界各地建設了100多座類似工藝的污水處理廠，其中一種工藝便是BIOSTYR(r)生物濾池。
　　BIOSTYR(r) 則是一種經過改良的新一代上向流曝氣生物濾池。它既可以用于污水的二級處理，也可以用于處理出水需要回用等其它要求的污水深度處理，并且能夠達到很高的排放水質標準。

基本結構

　　BIOSTYR(r)工藝是一種淹沒式上向流生物濾池，其濾料為比重小1的球形顆粒并漂浮在水中，我們稱之為BIOSTYRENETM。
　　每個生物濾池單元包括：
　　*進水管和位于濾池底部的配水渠(同時可用于反沖洗水的排除)；
　　*兩條空氣第(管孔管)，一條用于工藝曝氣，一條用于氣反沖洗；在硝化/反硝化反應時用兩條管道，在單一硝化反應時曝氣和反沖洗為同一條管道；
　　*3～3.5米的濾料層，濾料表面附著大量的微生物；
　　*濾池頂部有混凝土濾板，防止濾料的流失；
　　*濾板上安裝有濾頭，用于濾池出水。

工藝原理

　　根據曝氣管道位置的不同設置可以控制硝化反應和反硝化反應的程度，也可以單獨進行硝化反應或反硝化反應。
　　具有硝化和反硝化功能的BIOSTYR生物濾池，其曝氣管位于濾床中的經過計算的位置，將濾床分隔為下部厭氧區和上部好氧區，它可以去除所有可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)，氨氮和硝酸鹽(即總氮)，反沖洗氣管位于濾池底部。
　　對于通常的僅需要進行硝化反應(對氨氮有要求)，在曝氣和氣反沖洗時共用一根位于濾池底部的穿孔管，從而使整個濾床處于好氧狀態，它可以去除大部分可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，懸浮物(SS)和氨氮。
　　配水和進水：從一級處理或二級處理出來的水通過配水堰均勻地分配到各個濾池的進水渠中，然后通過進水管重力流入濾池底部的配水渠，在進水管或渠上安裝有自動閥門，用于某些情況下的停止進水(比如在反沖洗的過程中)，污水通過濾池底部的配水渠進入到整個濾池，這些設計保證了濾池在整個截面上的均勻配水。同下向流濾池(如濾料的比重大于1)不同，該濾池的水頭保證了進水配水的均勻，因此濾池底部不再需要濾頭(那樣很容易堵塞)或者配水管網，并且在處理前不需要篩網。
　　濾料：BIOSTYRENETM濾料是一種粒徑小、形狀一致的球形濾料，其比重小于1，具有很大的比表面積，這使它具有如下特性：
　　*濾料比表面積大，具有較高的凈化能力，處理負荷高；
　　*機械性能和物理化學性能好，不易磨損；
　　*濾料的原材料來自于國內的工業原料，可就地生產加工，成本低廉；
　　*濾料損失極小，幾乎不用更換。
　　由濾料作為微生物的載體，其巨大的表面積上附著了大量的微生物，在底部曝氣管所提供的氧的作用下，污水中的含碳污染物(COD和BOD)被降解，氨氮則被氧化成硝基氮。
　　在硝化/反硝化的情況下，處理后的出水需要進行回流，回流水和原水在進水渠中混合后進入濾池，污水首先進入濾床下部的厭氧區，在此進行反硝化反應，將回流水中的硝基氮去除；然后進入上部的好氧區，在此將含碳污染物分解，將氨氮轉化為硝基氮。
　　由于硝化、反硝化反應機理受進水水溫的影響很大，因此低進水水溫將明顯影響生化反應的池容。但是，BIOSTYR(r)濾池具有足夠的停留時間(1～2小時)，同時還有80～100°C的工藝空氣的連續鼓入，因此生化反應受外界氣候條件影響極小；同時，由于在濾池中的微生物是固定在載體上，而不象活性污泥法懸浮在水中，因此其單位體積內的生物量極大，提高了處理效率。由于以上兩個原因，較低的進水水溫對其生化反應影響較小，BIOSTYR(r)濾池可以在8～30°C的范圍內正常運行。
　　最后，污水流經濾床的方向是壓縮濾料的方向，而不是擴展濾料的方向，由此也加強了對懸浮物質的截留作用，從而不再需要沉淀池。
　　濾池的處理出水：漂浮的濾料通過混凝土蓋板阻擋在濾池中，蓋板上安裝有許多濾頭，可使處理后的出水流出，由于這些濾頭只同處理后的水接觸，因此避免了堵塞；同時，由于這些濾頭上面沒有濾料，故而很容易進行維護。
　　濾池反沖洗：隨著懸浮物質的截留和生物膜的不斷生長，濾床需要定期進行反沖洗，即重力反沖洗和氣反沖，反沖洗后的水由濾池底部的集水溝(即進水暗渠)收集并排到一個集水池中。反沖冼水即濾池頂部濾板的上面儲存的一定高度的清水層，此清水層在一組濾池中是相通的，清水層的高度是經過計算的，可使所儲存的水量足夠用于濾池的反沖冼。由于反沖洗是通過重力進行并與正常過濾的方向相反，因此不再需要反沖冼水泵。
　　定期的逆向流反沖洗可以去除過剩的生物膜和所截留的懸浮物，而不需要使它通過整個濾床。向下的水的沖洗可以在最短路線內把截留物沖出濾床，并且是截留物重力落下的方向，節約能耗且效率高。
　　反沖洗過程如下：
　　*關閉濾池的進水閥，打開濾池底部的反沖洗排水閥；
　　*濾池頂部的清水重力流下，進行預沖洗；
　　*然后輔以氣反沖進行氣水聯合反沖；
　　*僅用空氣沖洗和僅用水沖洗交替進行；
　　*最后再僅用水沖洗。
　　反沖洗的控制程序分兩種：即時間控制(正常情況下是24小時反沖洗一次)和壓差控制(即通過濾料層上下的壓力差進行自動起動運行)。
　　濾池的曝氣：每個濾池的工藝空氣和反沖洗空氣由同一臺鼓風機堤供，鼓風機是不停止工作的。只不過在進行硝化/反硝化型的濾池中，它們的布氣管網是分開的，并且由閥門進行切換；而在單一硝化的濾池中，工藝空氣和反沖洗空氣是同一布氣管網，兩種方式的供氣由濾池入口的調節閥調節。
　　濾池的工藝性能：根據去除污染物的不同，BIOSTYR(r)濾池可以分為除碳型，硝化型，硝化/反硝化型以及后反硝化型。
　　由于濾料上附著的巨大而豐富的生物膜，BIOSTYR(r)濾池的處理能力大大高于活性污泥法。

主要優點

　　*由于BIOSTYR(r)工藝將濾池和生化反應器結合起來，因此不再需要沉淀池；
　　*占地面積小，是常規工藝的1/4～1/5，節省大量征地和地基處理費用；
　　*池容小，土建工程量比其它工藝少20％～40％；
　　*全部模塊化結構，改擴建容易，工期短；
　　*上部出水為清水，濾頭不易堵塞，檢修和更換容易。無需放空濾池中濾料；
　　*可對廠區進行全封閉，無臭味污染，視覺和景觀效果好；
　　*不需要單獨的反沖冼水和反沖洗水泵，降低了設備投資和運行費用；
　　*穿孔管曝氣，節省設備投資和維護費，效率高。而膜式曝氣頭通常在運行兩年后開始喪失其效率；
　　*自動化程度高，操作人員少；*低溫運行穩定，受溫度影響很小；
　　*由于其具有連續的物理過濾能力，一旦生物反應發生問題，濾池仍可去除絕大部分的懸浮物；而且僅需要幾天即可恢復生物處理能力，而活性污泥法需要幾個星期才能恢復；
　　*工藝操作靈活，同一濾池內可同時完成硝化的反硝化的功能。

主要業績

　　*第一座BIOSTYR(r)污水廠建于1990年位于法國，OTV公司目前共有100多座使用生物濾池技術的污水處理廠分布在世界各地。
　　*中國第一座BIOSTYR(r)污水處理廠于2002年在廣東南海動工，設計流量50000m³/d。
　　*主要分布城市：日內瓦、巴黎、羅馬、圖盧茲、曼徹斯特、紐約。