随着现代经济的发展，城市污水的排放量正在逐年增加，目前对污水的有效处理不仅是保护环境的需要，同时也是解决我国水资源短缺的措施之一。
曝气生物滤池（Biological aerated filter，BAF）工艺是污水处理生物膜法中的一种，净化原理是利用微生物附着在载体表面生长而形成的高活性生物膜，通过滤池内部曝气，污水流经时利用滤料的高比表面积，带来的高浓度生物膜的氧化降解能力从而对污水进行快速净化。曝气生物滤池与传统的其它污水处理工艺相比具有有机负荷高、占地面积小、投资小、处理效率高、管理方便和出水水质好等优点，非常适合我国的国情。
BAF滤料的选择是影响其处理效果的关键因素之一，同时也是影响水处理成本的主要因素之一。目前在BAF中应用比较广泛的是陶粒滤料，它具有挂膜性能良好、生物附着性强、水流流态好、截污能力强和反冲洗容易进行等优点；火山岩滤料的材质本身决定它具有惰性，不会被生物降解，不参与生物膜的任何生物化学反应，长期浸泡也不会向水体释放有毒有害物质，无二次污染。波涛净水采用了陶粒滤料和火山岩滤料进行了对比试验，在相同的工艺条件下，主要从技术参数、经济成本和运行效果等方面来综合考察两种滤料对滤池处理效能的影响。采用两种滤料的滤池出水，主要水质指标均达到国家二级排放标准。
1、陶粒滤料及火山岩滤料性能参数对比
1.1 工艺流程图如下：
1.2 性能参数
以下是两种滤料技术参数对比，见表1。
表1 两种滤料主要性能
| 项目 | 粒径 | 密度/g·cm3 | 堆积密度/g·cm3 | 比表面积/m2·cm3 | 孔隙率/% |
| 陶粒滤料 | 3-5 | 2.15 | 0.92 | 2.58 | 41.95 |
| 火山岩滤料 | 3-5 | 2.26 | 0.77 | 14.5 | 56.74 |
| 陶粒滤料 | 4-6 | 2.13 | 0.92 | 2.67 | 43 |
| 火山岩滤料 | 4-6 | 2.22 | 0.75 | 15.65 | 57.62 |
在实际运行中我们发现，火山岩滤料更易与污水分离；而陶粒滤料容易形成板结，从而造成布水布气不均匀。但火山岩滤料的机械强度明显低于陶粒滤料，相对易于破损，其后形成小的轻质碎滤料容易随出水流走，增加滤料的流失。而陶粒滤料在反冲洗过程中耐水、气冲刷能力相对更强，摩擦碰撞的破损系数低，能有效的保证滤料的使用寿命。
2、处理效果分析
表2是在相同的处理条件下陶粒滤料BAF与火山岩滤料BAF的处理效果。从表2可以看出，两种滤料的BAF在一定的条件下均表现出良好的处理性能。
表2 两种滤料BAF对污染污的平均去除效果
| 一次进水（mg/l） | 一次出水（mg/l） | 出水率/% | 二级出水（mg/l） | 去水率/% | 水温（℃） | |
| 陶粒COD | 155 | 70 | 54.61 | 35 | 48.24 | 20.5-25 |
| 陶粒SS | 65 | 37 | 42.54 | 19 | 48.52 | 20.5-25 |
| 陶粒NH3-N | 19.45 | 16.21 | 16.37 | 9.41 | 41.9 | 20.5-25 |
| 火山岩COD | 161 | 77 | 52.14 | 39 | 46.15 | 20.5-25 |
| 火山岩SS | 68 | 41 | 39.8 | 21 | 46.8 | 20.5-25 |
| 火山岩NH3-N | 18.32 | 15.59 | 13.38 | 4.09 | 39.57 | 20.5-25 |
水厂选取同侧进水两座相邻滤池分别装填两种滤料进行对比试验，在试验滤池安装流量计并及时调控进水流量，确保两座滤池的进水水质、单池流量等在相同的参数条件下进行试验。测定的主要水质指标为：COD、NH3-N、SS，均采用《水和废水监测分析方法》（第4版）中规定的方法进行测定。经过一段时间的运行分析，对数据收集整理，从结果可以看出两种滤料BAF均可以有效的去除有机物、SS及NH3-N。在温度为20.5-25℃的情况下，两种滤料BAF在同样的进水条件下出水均达到良好的处理效果，并保持较好的抗冲击负荷能力。另外我们在运行中发现，无论是陶粒滤料还是火山岩滤料，正常的二级出水NH3-N值均不能达到一次A出水标准，为了为水厂的升级改造做前期准备，在此期间我们针对增加碱度对去除NH3-N的影响开展研究，通过定时向生物滤池分别投加氢氧化钙、氢氧化钠及碳酸钠来观察碱度对氨氮去除效果的影响，我们发现投加碳酸钠对改善氨氮去除率有良好的效果。（图1-3）
3、滤料的经济成本分析
生物滤料的选择在整个曝气生物滤池的造价中占有较大的比例，价格的高低必然影响着初期的工程投资和后期的运行费用。所以在对生物滤料进行选择时，除了要重视滤料本身的物理、化学特性，其价格因素也应在考虑范围之内。目前采用陶粒滤料作为BAF填料的应用在我国已有多家企业，从运行的实际效果来看，均能满足设计要求。从工艺上来看，火山岩和陶粒滤料作为BAF的填料都可以达到良好的处理效果。以某水厂为例，水厂共80座曝气生物滤池，所需填料约30317m3。如果选择陶粒滤料，价格按1000元/m3，火山岩滤料价格按1200元/m3计算的话，水厂在初期购料成本上，陶粒滤料要比火山岩滤料节省600余万元。另外在运行中发现，火山岩滤料的耐磨性相对较差，易随出水流走，增加了滤料的流失。从这两方面综合考虑，在实际运行中两种滤料均能满足设计要求，出水均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的二级排放标准。但相对而言，选择陶粒滤料在成本方面更加经济、合理。
4、结论
4.1 从两种滤料的性能分析，火山岩滤料的布水、布气均匀，反冲洗能够呈现较好的流态化，但摩擦破损强度明显低于陶粒滤料，破损后形成轻质碎滤料易随反冲洗出水流走，从而增加滤料流失。而陶粒滤料耐水、气冲刷能力强，能有效保证使用寿命，但对反冲洗强度的要求相对较高，反冲洗能耗高，易发生板结现象，需密切控制滤池反冲洗压力。
4.2 对城市污水处理厂进行陶粒滤料BAF和火山岩滤料BAF性能对比分析试验，结果表明，实际运行中，在相同的进水及工艺操作条件下，两种滤料BAF均能满足设计要求，能够有效地去除有机物、SS及NH3-N。出水均可以达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的二级排放标准，并且耐冲击负荷性能较强，运行效果较稳定。陶粒滤料BAF略好一点，但差别不大。
4.3 从滤料的经济成本考虑，陶粒滤料无论从初期投入或者后期破损、流失方面都更节省投资、降低成本。
