曝氣池（aeration basin）是人們按照微生物的特性所設(shè)計(jì)的生化反應(yīng)器，有機(jī)污染質(zhì)的降解程度主要取決于人們所設(shè)計(jì)的曝氣反應(yīng)條件。

　　曝氣池利用活性污泥法進(jìn)行污水處理，池內(nèi)提供一定污水停留時(shí)間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。曝氣池主要由池體、曝氣系統(tǒng)和進(jìn)出水口三個(gè)部分組成。池體一般用鋼筋混凝土筑成，平面形狀有長(zhǎng)方形、方形和圓形等。

　　曝氣原理

　　曝氣是使空氣與水強(qiáng)烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中，或者將水中不需要的氣體和揮發(fā)性物質(zhì)放逐到空氣中。換言之，它是促進(jìn)氣體與液體之間物質(zhì)交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌?？諝庵械难跬ㄟ^(guò)曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進(jìn)行傳質(zhì)轉(zhuǎn)移，這種傳質(zhì)擴(kuò)散的理論，應(yīng)用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。

　　雙膜理論認(rèn)為，在“氣-水”界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動(dòng)，屬紊流狀態(tài)；氣膜和液膜間屬層流狀態(tài)，不存在對(duì)流，在一定條件下會(huì)出現(xiàn)氣壓梯度和濃度梯度。如果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續(xù)向內(nèi)擴(kuò)散透過(guò)液膜進(jìn)入水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。顯然，克服液膜障礙即為有效的方法是快速變換“氣-液”界面。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是：減少氣泡的大小，增加氣泡的數(shù)量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度，延長(zhǎng)氣泡與液體的接觸時(shí)間。曝氣設(shè)備正是基于這種做法而在污水處理中被廣泛采用的。

　　曝氣方法

　　曝氣方法可分為兩種，主要有鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣。

　　鼓風(fēng)曝氣

　　又稱壓縮空氣曝氣,主要由曝氣風(fēng)機(jī)及專用曝氣器組成。采用這種方法

　　鼓風(fēng)曝氣的曝氣池，多為長(zhǎng)方形混凝土池，池內(nèi)用隔墻分為幾個(gè)單獨(dú)進(jìn)水的隔間，每一隔間又分成幾條廊道。污水入池后順次在廊道內(nèi)流動(dòng)，至另一端排出?？諝馐怯每諝鈮嚎s機(jī)通過(guò)管道輸送到設(shè)在池底的空氣擴(kuò)散裝置，成為氣泡彌散逸出，在氣液界面把氧氣溶入水中。擴(kuò)散裝置有多孔管、固定螺旋曝氣器、水射器和微孔擴(kuò)散板等四種不同型式。

　　鼓風(fēng)曝氣是影響污水處理廠出水水質(zhì)和降低能耗的重要部分。由于污水處理過(guò)程的非線性、滯后性和時(shí)變性等特點(diǎn),很難確定溶解氧(DO)的需求量,常規(guī)的恒定曝氣控制存在著溶解氧濃度波動(dòng)大、曝氣耗費(fèi)大、曝氣不精確等問(wèn)題。[1]

　　機(jī)械曝氣

　　一般是利用裝在曝氣池內(nèi)的機(jī)械葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，劇烈攪動(dòng)池內(nèi)廢水，使空氣

　　機(jī)械曝氣--轉(zhuǎn)刷曝氣

　　中的氧溶入水中。葉輪裝在池內(nèi)廢水表面進(jìn)行曝氣的，稱為表面曝氣。這種裝置通過(guò)葉輪的提水作用,促使池內(nèi)廢水不斷循環(huán)流動(dòng),不斷更新氣液接觸面以增大吸氧量。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)在周緣形成水躍，可有效地裹入空氣；葉片后側(cè)產(chǎn)生負(fù)壓，可吸入空氣，所以充氣效果較好。葉輪浸水深度和轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)，以保證較佳效果。典型的機(jī)械曝氣池有圓形表面加速曝氣池、標(biāo)準(zhǔn)型加速曝氣池、IO型加速曝氣池和方形加速曝氣池等。鼓風(fēng)曝氣和機(jī)械曝氣兩種方法有時(shí)也可聯(lián)用，以提高充氧能力，這適用于有機(jī)物濃度較高的污水。

　　潛水自引氣曝氣機(jī)是一種應(yīng)用于污水處理系統(tǒng)中節(jié)能、環(huán)保的新型機(jī)械曝氣設(shè)備。目前國(guó)產(chǎn)的潛水自引氣曝氣機(jī)的曝氣深度較淺、效率低、耗電率和制造成本高。開(kāi)發(fā)一種高 效、低能、下潛深度、動(dòng)力效率高的潛水自引氣曝氣機(jī)將具有重要的理論意義和廣闊的市場(chǎng)前景。[2]

　　曝氣工藝

　　污水進(jìn)入水廠，經(jīng)過(guò)格柵池至集水間，由水泵提升到平流沉砂池，經(jīng)初沉池沉淀后，大約可去除SS 45%,BOD 25%.污水進(jìn)入曝氣池中曝氣，可從一點(diǎn)進(jìn)水，采用傳統(tǒng)活性污泥法，也可采用多點(diǎn)進(jìn)水的階段曝氣法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水經(jīng)加氯處理后，排入水體。

　　曝氣池一般和沉淀池組成聯(lián)合工藝流程。設(shè)置在曝氣池前面的稱初次沉淀池，設(shè)置在曝氣池后面的稱為二次沉淀池,分別用于廢水的預(yù)處理和后處理。曝氣池也有和二次沉淀池合建的。這種設(shè)施由曝氣區(qū)、導(dǎo)流區(qū)、沉淀區(qū)、回流區(qū)四部分組成。導(dǎo)流區(qū)的作用是使污泥凝聚和使氣水分離，為沉淀創(chuàng)造條件。在曝氣區(qū)內(nèi)廢水與回流污泥充分混合,然后經(jīng)導(dǎo)流區(qū)流入沉淀區(qū),澄清后的水經(jīng)溢流堰排出。沉淀污泥沿曝氣區(qū)底部回流入曝氣池。這種設(shè)施結(jié)構(gòu)緊湊，流程短，可以節(jié)省污泥回流設(shè)備。

　　又創(chuàng)造出一些新型曝氣方法，如深井曝氣、純氧或富氧曝氣和配合其他生物處理方法的曝氣等。深井曝氣一般用直徑1～6米、深達(dá)50～150米的曝氣池,利用水壓來(lái)提高水中氧的移轉(zhuǎn)速率,以高 效去除污水中BOD（生化需氧量）。這種曝氣池已在英國(guó)、德意志聯(lián)邦共和國(guó)、法國(guó)、加拿大、美國(guó)、日本先后投入運(yùn)行或?qū)嶒?yàn)運(yùn)行。純氧曝氣是按鼓風(fēng)曝氣方法向水中鼓入純氧或富氧空氣，池型一般如鼓風(fēng)曝氣池,上加密封蓋,以充分提高充氧效率。另外還在研究和發(fā)展一些特殊型式的曝氣池，如生物接觸氧化和生物膜載體流化床曝氣池等（見(jiàn)生物膜法）。曝氣池在朝著高 效率、小體積、節(jié)省能源的方向發(fā)展。

　　曝氣生物濾池，簡(jiǎn)稱BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大發(fā)展，大規(guī)模達(dá)幾十萬(wàn)噸每天，并發(fā)展為可以脫氮除磷。

　　工藝特點(diǎn)

　　①一次性投資比傳統(tǒng)方法低1/4；

　　②占用面積為常規(guī)工藝的1/10～1/5，運(yùn)行費(fèi)低1/5；

　?、圻M(jìn)水要求懸浮物50～60mg/L，較好與一級(jí)強(qiáng)化處理相結(jié)合，如采用水解酸化池；

　?、芴盍隙酁轫?yè)巖陶粒，直徑5mm，層高1.5～2m；

　　⑤水往下、氣往上的逆向流可不設(shè)二沉池。

　　曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小（是普通活性污泥法的1/3）、投資少（節(jié)約30%）、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，但它對(duì)進(jìn)水SS要求較嚴(yán)（一般要求SS≤100mg/L，較好SS≤60mg/L），因此對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。

　　曝氣生物濾池作為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)，具有容積負(fù)荷、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)用少的特點(diǎn)。

　　工藝原理

　　BIOSTYR工藝

　　BIOSTYR是法國(guó)OTV公司的注冊(cè)水處理工藝技術(shù)，由于采用新型輕質(zhì)懸浮填料--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并具有硝化脫氮功能的反應(yīng)器為例說(shuō)明其工藝結(jié)構(gòu)與基本原理。

　　BIOSTYR工藝是一種上 流生物濾池，是一種運(yùn)行可靠、自動(dòng)化程度高、出水水質(zhì)好、抗沖擊能力強(qiáng)和節(jié)約能耗的新一代污水處理革新工藝，工藝成熟高 效。

　　污水通過(guò)濾料層，水體含有的污染物被濾料層截留，并被濾料上附著的生物降解轉(zhuǎn)化，同時(shí)，溶解狀態(tài)的有機(jī)物和特定物質(zhì)也被去除，所產(chǎn)生的污泥保留在過(guò)濾層中，而只讓凈化的水通過(guò)，這樣可在一個(gè)密閉反應(yīng)器中達(dá)到完全的生物處理而不需在下游設(shè)置二沉池進(jìn)行污泥沉降。

　　濾池底部設(shè)有進(jìn)水和排泥管，中上部是填料層，厚度一般為2.5～3.5m，為防止濾料流失，濾床上方設(shè)置裝有濾頭的混凝土擋板，濾頭可從板面拆下，不用排空濾床，方便維修。擋板上部空間用作反沖洗水的儲(chǔ)水區(qū)，其高度根據(jù)反沖洗水頭而定。

　　該區(qū)內(nèi)設(shè)有回流泵用于將濾池出水泵至配水廊道，繼而回流到濾池底部實(shí)現(xiàn)反硝化，在不需要反硝化的工藝中沒(méi)有該回流系統(tǒng)。填料層底部與濾池底部的空間留作反沖洗再生時(shí)填料膨脹之用。

　　濾池供氣系統(tǒng)分兩套管路，置于填料層內(nèi)的工藝空氣管用于工藝曝氣(主要由曝氣風(fēng)機(jī)提供增氧曝氣)，并將填料層分為上下兩個(gè)區(qū)：上部為好氧區(qū)，下部為缺氧區(qū)。根據(jù)不同的原水水質(zhì)、處理目的和要求，填料層的高度不同，好氧區(qū)、厭氧區(qū)所占比例也相應(yīng)變化；濾池底部的空氣管路是反沖洗空氣管。

　　該工藝具有如下特點(diǎn)：

　　上 流濾池，底部渠道進(jìn)配水，頂部出水；

　　濾料比重小于1；

　　穿孔管曝氣，節(jié)省設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)；

　　濾頭在濾池的頂部，與處理后水接觸，易于維護(hù)；

　　重力反沖洗，無(wú)須反沖洗水泵；

　　工藝空氣和反沖洗用氣共用鼓風(fēng)機(jī)；

　　曝氣管可布置在濾層中部或底部，在同一池中可完成硝化、反硝化功能；

　　Biofor工藝

　　Biofor（生物過(guò)濾氧化反應(yīng)池）是得利滿水務(wù)繼滴濾池、Biodrof干式過(guò)濾系統(tǒng)之后的專為污水處理廠設(shè)計(jì)的第三代生物膜反應(yīng)池。

　　與其它類型的生物過(guò)濾工藝相比，Biofor主要具有下列特性：

　　①向上 流生物過(guò)濾

　　進(jìn)水自濾池底部流向頂部，上 流過(guò)濾在濾池的整個(gè)高度上持續(xù)提供正壓條件，與下向流過(guò)濾相比提供了許多優(yōu)勢(shì)。

　?、谑褂锰刂频倪^(guò)濾及生物膜支持煤介：Biolite生物濾料

　　確保獲得較高的生物膜濃度和較大的截留能力，并加長(zhǎng)了運(yùn)行周期。

　　③高性能曝氣

　　Biofor采用了特制的曝氣頭：它不僅能高 效的供氧，而且節(jié)約能源、使用安全、易于操作和維護(hù)。

　?、芰黧w完全均勻的分布

　　空氣和水流為同向流。Biofor生物濾池的濾板配有25UB33e濾頭，該濾頭的防阻塞設(shè)計(jì)通過(guò)均勻的配水使過(guò)濾效果優(yōu)化。

　　BIOSMEDI工藝

　　上海市政院鄒偉國(guó)等開(kāi)發(fā)了一種名為BIOSMEDI的曝氣生物濾池，它采用脈沖反沖洗、氣水同向流的形式，可用于微污染源水預(yù)處理或污水深度處理。

　　BIOSMEDI生物濾池是上海市政工程設(shè)計(jì)研究院針對(duì)微污染原水開(kāi)發(fā)的一種新型生物濾池，該濾池以輕質(zhì)顆粒濾料為過(guò)濾介質(zhì)，濾料比重較小，一般約在0.1左右，粒徑的大小為4～5mm左右，比重及粒徑的大小可根據(jù)實(shí)際需要選擇確定，這種濾料具有來(lái)源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長(zhǎng)、價(jià)格便宜（300～500元/立方米）、化學(xué)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。

　　BIOSMEDI生物濾池原理：

　　濾池上部采用鋼筋混凝土板（板上采用倒濾頭出氣和水）抵制濾料的浮力及運(yùn)行的阻力。在濾層下部，用混凝土板或鋼板分隔在濾層下部形成氣囊，在反沖洗時(shí)下部形成空氣室。

　　原水從進(jìn)水閥進(jìn)入氣室，通過(guò)中空管進(jìn)入濾層，在濾料阻力的作用下使濾池進(jìn)水均勻，空氣布?xì)夤馨惭b在濾層下部，空氣通過(guò)穿孔布?xì)夤苓M(jìn)行布?xì)猓?jīng)過(guò)濾層去除水中的有機(jī)物、氨氮后，出水經(jīng)倒濾頭進(jìn)入上部清水區(qū)域排出。

　　濾池反沖洗采用脈沖沖洗的方法，首先關(guān)閉進(jìn)水閥及曝氣管，打開(kāi)濾池下部的反沖洗氣管，在濾層下部形成一段氣墊層，當(dāng)氣墊層達(dá)到一定高度后，此時(shí)瞬時(shí)把氣墊層中的空氣通過(guò)閥門或虹吸的方法迅速排空，此時(shí)濾層中從上到下沖洗的水流量瞬時(shí)忽然加大，導(dǎo)致濾料層忽然向下膨脹，脈沖幾次后，可以把附著在濾料上的懸浮物質(zhì)脫落，再打開(kāi)排泥閥，利用生物濾池的出水進(jìn)行水漂洗，可有效地達(dá)到清潔濾料的目的。

　　具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　①、較小的濾層阻力；采用氣水同向流，避免了氣水逆向流時(shí)水流速度和氣流速度的相對(duì)抵消而造成能量的浪費(fèi)，另外，濾料粒徑較均勻，大大增加濾層的孔隙率，減少濾池運(yùn)行時(shí)的水頭損失。

　?、?、價(jià)格低、性能優(yōu)的濾料；濾料具有來(lái)源廣泛、濾料比表面積大、表面適宜微生物生長(zhǎng)、價(jià)格便宜（一般價(jià)格低于500元/立方米）、化學(xué)穩(wěn)定性好；濾料比表面積大，有利于氧氣的傳質(zhì)，大大提高了充氧效率，布?xì)饪刹捎么┛坠懿細(xì)饧纯?，?jié)省工程投資。

　?、?、獨(dú)特的脈沖反沖洗形式；傳統(tǒng)的水反沖、氣水反沖均難以奏效，該濾池采用獨(dú)特的脈沖反沖洗方式，不需要專門的反沖洗水泵及鼓風(fēng)機(jī)，是一種高 效、低能耗的反沖洗形式。

　　應(yīng)用范圍

　　曝氣生物濾池的應(yīng)用范圍較為廣泛，其在水深度處理、微污染源水處理、難降解有機(jī)物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理中都有很好的、甚至不可替代的功能。