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随着水资源的短缺以及水体污染的日益严重，为了保障人类的用水安全、提高污水处理水质，曝气生物滤池作为一种生物膜和活性污泥双重作用的生物反应器，在回用水处理中的应用具有重大的现实和理论意义。 本论文用曝气生物滤池工艺处理二级出水回用于冷却循环水系统的各项性能进行了研究，首先经过比较、分析和评价，确定该工程的水处理方案为上向流曝气生物滤池+微絮凝直流过滤+消毒工艺。 然后对生物膜活性的影响因素温度、原水pH值、水中溶解氧以及水力负荷进行研究，得到当温度达到最适温度在20℃~35℃时生物膜对于CODcr、氨氮、SS的去除效果达到最高；当pH值在7~8.5之间时，BAF对于CODcr、氨氮、SS的去除率较高，由此反映在此pH范围内生物膜的活性最高；C/N池当溶解氧浓度为3mg/L~5mg/L之间时，生物膜的活性最好，CODcr、SS的去除效果满足工程要求；N池DO值在1.1~1.5时，出水氨氮去除效果最好，并满足水质要求；当水力负荷在2m3/m2·h~3.5m3/m2·h之间时，挂膜速度快、生物膜活性高，BAF系统能对有机污染物、氨氮以及SS达到较为理想的去除效能。 确定该工艺采用直接挂膜的方法，挂膜过程中发现生物膜随进水时间的延长逐渐成熟，BAF的处理效能不断提高，曝气生物滤池系统在进水13天后挂膜成功，出水CODcr、氨氮、SS含量均达到该工程的要求。确定反冲洗过程为“气洗→气水同时反洗→水漂洗”；气洗强度为10～15L/m2s，时间为3~5min；反冲洗水洗强度为3~5L/m2s，时间为5～8min；水漂洗时间为3~5min。 通过影响BAF处理效能因素的研究，最终确定最佳水力负荷为2.0 m3/m2·h~3.5 m3/m2·h；最佳气水比C/N级BAF为6：1，N级BAF气水比为1.5：1。并在运行期间监控出水质指标：出水化学需氧量CODcr<20mg/L；生物需氧量BOD5≤3mg/L；悬浮固体浓度（SS）≤3mg/L；出水氨氮≤3mg/L；色度≤4度；出水余氯≤0.3mg/L；粪大肠菌群数≤20个/L；水中石油类物质的含量≤0.41mg/L，均达到该工程对于二级出水回用于冷却循环水的水质要求。该曝气生物滤池污水处理系统在实现安全稳定运行的同时该工艺运行费用为0.2604元/吨，年节省运行费用145.78万元。