曝气生物滤池工艺介绍

曝气生物滤池（Biological Aerated Filter，简称BAF）是在生物接触氧化工艺的基础上引入饮用水处理中过滤的思想而产生的一种好氧废水处理工艺，70年代末80年代初出现于欧洲 [2]。

该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用。曝气生物滤池是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺。它通过填装粒状填料作为生物膜载体，结合曝气使微生物降解污染物，并实现固液分离，无需二沉池 [4-5]。

曝气生物滤池（Biological Aerated Filter， BAF）起源于欧美20世纪70年代末，是由法国的CGE公司所属的OTV公司开发的。世界上首座曝气生物滤池于1981年在法国投产 [6] [15]。在20世纪70年代末80年代初首先在欧洲开始工程应用，于80年代中后期经历了较大的发展，到90年代初已基本成熟，规模达几十万吨每天，并发展为可以脱氮除磷 [6-8]。根据池型结构和选用生物膜载体的不同，目前主要有Biocarbone， Bioput， Biofor， Biostyr， Biobead， Colox等多种曝气生物滤池 [15]。其中，BIOSTYR是曝气生物滤池的一种工艺类型 [6]，最早的一座应用Biostyr生物滤池技术的污水处理厂1990年建造于法国 [15]。Biofor（生物过滤氧化反应池）是曝气生物滤池的一种工艺类型 [6]。

世界上首座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺，日本、韩国和中国台湾也先后引进了此项技术。一些国际环保公司推广了此项技术。在中国内地，曝气生物滤池正处于推广阶段。大连市马栏河污水处理厂是我国第一个采用曝气生物滤池工艺的城市污水处理厂（由东北市政院设计），广东新会东郊污水处理厂采用了水解——曝气生物滤池污水处理工艺（由中冶马院设计）。我国一部分工业废水的处理也采用了此项技术。国内许多科研设计单位对曝气生物滤池也进行了试验研究。

BIOSTYR是法国OTV公司的注册水处理工艺技术，由于采用新型轻质悬浮填料--BIOSTYRENE（主要成分是聚苯乙烯，且比重小于1g/cm3）而得名。下面以去除BOD、SS并具有硝化脱氮功能的反应器为例说明其工艺结构与基本原理。

BIOSTYR工艺是一种上流生物滤池，是一种运行可靠、自动化程度高、出水水质好、抗冲击能力强和节约能耗的新一代污水处理革新工艺，工艺成熟高效。

污水通过滤料层，水体含有的污染物被滤料层截留，并被滤料上附着的生物降解转化，同时，溶解状态的有机物和特定物质也被去除，所产生的污泥保留在过滤层中，而只让净化的水通过，这样可在一个密闭反应器中达到完全的生物处理而不需在下游设置二沉池进行污泥沉降。

在工业废水深度处理领域，组合工艺应用广泛。例如，“催化臭氧氧化+曝气生物滤池”组合工艺适用于石化、煤化工和染整工业废水的深度处理，萍乡经济技术开发区西区工业园区污水处理提标改造工程即采用了此技术 [9]。此外，臭氧氧化+BAF工艺也常被用于大中型工业废水处理项目的深度处理段 [11]。

滤池供气系统分两套管路，置于填料层内的工艺空气管用于工艺曝气(主要由曝气风机提供增氧曝气)，并将填料层分为上下两个区：上部为好氧区，下部为缺氧区。根据不同的原水水质、处理目的和要求，填料层的高度不同，好氧区、厌氧区所占比例也相应变化；滤池底部的空气管路是反冲洗空气管。

该工艺具有如下特点：

此外，该技术在相关领域也有广泛的应用和实践。

Biofor（生物过滤氧化反应池）是得利满水务继滴滤池、Biodrof干式过滤系统之后的专为污水处理厂设计的第三代生物膜反应池。

进水自滤池底部流向顶部，上流过滤在滤池的整个高度上持续提供正压条件，与下向流过滤相比提供了许多优势。

值得注意的是，该领域的技术和标准也在不断发展和完善。

空气和水流为同向流。Biofor生物滤池的滤板配有25UB33e滤头，该滤头的防阻塞设计通过均匀的配水使过滤效果优化。

上海市政院邹伟国等开发了一种名为BIOSMEDI的曝气生物滤池，它采用脉冲反冲洗、气水同向流的形式，可用于微污染源水预处理或污水深度处理。

BIOSMEDI生物滤池是上海市政工程设计研究院针对微污染原水开发的一种新型生物滤池，该滤池以轻质颗粒滤料为过滤介质，滤料比重较小，一般约在0.1左右，粒径的大小为4～5mm左右，比重及粒径的大小可根据实际需要选择确定，这种滤料具有来源广泛、滤料比表面积大、表面适宜微生物生长、价格便宜（300～500元/立方米）、化学稳定性好等一系列优点。

在此基础上，行业专家们也进行了大量的研究和改进。

原水从进水阀进入气室，通过中空管进入滤层，在滤料阻力的作用下使滤池进水均匀，空气布气管安装在滤层下部，空气通过穿孔布气管进行布气，经过滤层去除水中的有机物、氨氮后，出水经倒滤头进入上部清水区域排出。

滤池反冲洗采用脉冲冲洗的方法，首先关闭进水阀及曝气管，打开滤池下部的反冲洗气管，在滤层下部形成一段气垫层，当气垫层达到一定高度后，此时瞬时把气垫层中的空气通过阀门或虹吸的方法迅速排空，此时滤层中从上到下冲洗的水流量瞬时忽然加大，导致滤料层忽然向下膨胀，脉冲几次后，可以把附着在滤料上的悬浮物质脱落，再打开排泥阀，利用生物滤池的出水进行水漂洗，可有效地达到清洁滤料的目的。

②、价格低、性能优的滤料；滤料具有来源广泛、滤料比表面积大、表面适宜微生物生长、价格便宜（一般价格低于500元/立方米）、化学稳定性好；滤料比表面积大，有利于氧气的传质，大大提高了充氧效率，布气可采用穿孔管布气即可，节省工程投资。

曝气生物滤池（BAF）作为一种集生物氧化与固液分离于一体的高效生物膜法工艺，具有一系列显著特点 [6]。

①一次性投资比传统方法低1/4；②占用面积为常规工艺的1/10～1/5，运行费低1/5；③进水要求悬浮物50～60mg/L，最好与一级强化处理相结合，如采用水解酸化池；④填料多为页岩陶粒，直径5mm，层高1.5～2m（滤层高度亦有建议为2.0m或1.8～3.0m） [6] [8]；⑤水往下、气往上的逆向流可不设二沉池。

曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小（是普通活性污泥法的1/3）、投资少（节约30%）、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点 [6-7]。其微生物浓度高，可达10～15g/L，菌群具有明显的空间梯度特征，可依次实现脱碳、硝化等功能。曝气生物滤池的粒状填料能够不断切割气泡，提高了氧的传质效率，氧利用效率可达25%，出水SS一般小于10mg/L。曝气生物滤池多为封闭或半封闭结构，生化反应受外界温度影响小，适用于寒冷地区 [12]。但它对进水SS要求较严（一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L），因此对进水需要进行预处理。同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大，运行中存在滤料堵塞、曝气能耗较高等问题 [4-7]。

曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池(二沉池)，具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用少的特点 [6-7]。曝气生物滤池的气水比通常控制在（1～3）:1，反冲洗周期约为24～48小时，多采用气水联合反冲方式 [12]。

曝气生物滤池（BAF）作为一种高效的生物膜法污水处理技术，已广泛应用于市政污水处理厂的升级改造与深度处理、生活污水处理、工业废水（包括难降解有机物）处理、中水回用、村镇污水治理以及微污染水源水预处理等多个领域 [3] [12-13]。其具有占地面积小、处理效率高、出水水质好等优点 [12]。

曝气生物滤池的应用范围较为广泛，其在水深度处理、微污染源水处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理中均能发挥作用。

在低温污水中，西宁第二污水处理厂由于冬季最低水温约6℃，为了解决硝化问题，在可行性研究报告报告中就推荐了曝气生物滤池+A2/O处理工艺。

在市政污水提标改造方面，重庆唐家桥污水处理厂采用前置两级反硝化曝气生物滤池工艺，日处理规模提升至6万立方米，出水水质稳定达到一级A标准 [10]。此外，大连马栏河污水处理厂采用Biofor工艺，出水COD、NH3-N均值分别达到33mg/L、2mg/L [12]。

在广东新会4万立方米/吨污水处理厂（BOT特许权项目）项目中，首次应用于国内生活污水处理工程中并获得成功，其工艺为水解+二级曝气生物滤池（设CN池与N池二级），该项目已经投产运行。

在难降解有机物处理中，青岛啤酒（徐州金波）有限公司废水处理工程中，再用了水解酸化+曝气生物滤池处理工艺，从运行上看，选用的工艺是满足要求的。

在中水回用中，大连马栏河污水处理厂工程，采用的是法国得利满A3D+BIOFOR工艺技术，出水水质达到三级标准，日处理污水12万吨，其中4万吨出水可回用于城市绿化、建筑施工、工业等。

山西临汾中水回用工程中，二级处理的出水作为水源，为了解决其氨氮这一指标，该工程采用曝气生物滤池作为预处理单元。

与此同时，相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。

此外，在散户黑水处理领域，安徽省通源环境节能股份有限公司于2026年2月获得授权的“一种散户黑水处理及资源化利用装置”专利中，也将曝气生物滤池作为其组合工艺（厌氧发酵池-好氧硝化池-反硝化脱氮池-曝气生物滤池-梯级人工湿地-储水池）的关键一环，用于进一步降解污染物，提高出水水质，实现资源化循环利用。 [1]

BAF的氧利用效率可达25%，曝气量小，运行成本较低；同时，其多为封闭或半封闭结构，生化反应受外界温度影响小，适用于寒冷地区，且不存在污泥膨胀问题，运行管理方便 [12]。

在废水提标改造及深度处理中，BAF可作为末端水质保障设备，有效去除COD、氨氮等污染物，其填料截留作用使出水悬浮物（SS）一般可低于10mg/L，通常无需设置二沉池 [12]。

BAF不仅可以独立使用，还能与其他工艺（如臭氧催化氧化）有效组合，形成如“O3+BAF”等组合工艺，用于处理难降解工业废水，通过提高废水可生化性，进一步强化污染物的去除效果，实现深度处理与达标排放 [9] [12]。

自20世纪70年代末80年代初在欧洲出现以来，BAF技术不断发展成熟，应用范围从市政污水处理厂的升级改造、生活污水处理，扩展到工业循环水治理、农村污水治理及资源化利用等多个领域，因其处理负荷高、投资运行成本相对较低等优点而受到广泛重视 [2-3] [7]。

Biostyr曝气生物滤池是一种上向流淹没式生物滤池，被称为第二代BAF工艺，具有运行可靠、出水水质好、抗冲击负荷强等优点，但存在预处理费用高、污泥量较大的不足 [15]。曝气生物滤池的微生物种群优化与分布是研究内容之一 [16]。研究比较了陶粒、沸石、砾石等不同填料对BAF处理效果的影响，结果表明陶粒填料在去除COD、氨氮、抗生素方面效果较优 [17]。研究还关注BAF的生物膜快速启动、反冲洗规律、滤料国产化等问题，以进一步拓宽其应用范围 [6] [15]。

为了使曝气生物滤池能有较长的运行周期,减少反冲次数降低能耗,运用BAF 的工艺都需对进水进行预处理,否则原水中的大量杂质和SS 将进入曝气滤池,将会堵塞曝气、布水系统,给系统的运行带来严重的后果。尤其是滤池用于二级处理时,往往需投加药剂才能达到这一要求,药剂的使用不仅增加了运行费用,部分药剂还将降低碱度,进而影响硝化,这是运用BAF 工艺时需要考虑的问题。

在生物除磷技术中，将脱氮和除磷相结合的系统对除磷不利，因为除磷脱氮本身是一对矛盾。例如，溶解氧太低会导致除磷率下降、硝化反应受到限制、污泥沉降性能差；溶解氧太高，则由于回流至厌氧区的溶解氧增加，反硝化受到限制，同时硝酸盐氮浓度过高会影响厌氧区磷的释放。因为磷的释放需要在厌氧环境下进行，如果存在硝酸盐氮则表明环境为兼氧状态。

从曝气生物滤池的运行工艺来看，完全依靠生物除磷难以达到排放标准。若仅采用生物除磷，会失去生物滤池高负荷的特点，导致投资过大。因此，在该工艺中通常采用投加三氯化铁等化学药剂的方法辅助除磷。生物滤池耐水力冲击负荷能力强，可使处理后的水超量回流，并在运行中投加化学药剂，将化学处理和生物处理同时应用于系统，以达到除磷脱氮的目的，从而使化学药剂用量相对减少，降低运行费用。