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一、第一步：曝气充氧 —— 为生物氧化提供基础条件
曝气生物滤池通过底部布气系统向滤料层通入空气，实现两个核心目的：
为滤料表面的铁氧化微生物提供溶解氧（DO），满足微生物的有氧代谢需求，保证生物膜的活性；
使水中溶解氧维持在2~4mg/L的适宜范围，既为生物氧化 Fe²+ 提供氧化剂，也避免纯化学氧化的不彻底性（传统曝气石英砂仅依靠化学氧化，受溶氧和 pH 影响大）。
关键：曝气的溶氧并非直接主导 Fe²+ 氧化，而是通过微生物介导完成氧化，因此溶氧利用率远高于传统化学氧化法，即使低溶氧条件下也能实现高效除铁。
二、第二步：生物氧化 —— 核心反应，微生物介导的 Fe²+ 氧化（区别于传统除铁的核心）
滤料表面附着的生物膜是除铁的核心，其中的铁氧化功能微生物是 Fe²+ 氧化的 “催化剂”，这类微生物能以 Fe²+ 为能源物质，在有氧条件下将 Fe²+ 氧化为 Fe³+，同时利用氧化反应释放的能量合成自身细胞物质，完成代谢繁殖，实现生物自养式除铁，这是 BAF 除铁与传统化学 / 催化氧化除铁的本质区别。
1. 核心铁氧化功能微生物
工业除铁型 BAF 中，优势菌为化能自养型铁氧化菌，常见种类为：
亚铁氧化杆菌（Acidithiobacillus ferrooxidans）：最主流的铁氧化菌，可在中性 / 微酸性（pH5.5~7.5）条件下高效氧化 Fe²+，氧化速率是纯化学氧化的10~100 倍；
嘉利翁氏菌（Gallionella）：丝状铁氧化菌，会分泌针状的 Fe (OH)₃结晶体，将自身包裹，形成的生物膜孔隙率高，不易堵塞，同时能吸附水中的 Fe (OH)₃胶体；
鞘铁菌（Siderocapsa）：好氧铁氧化菌，在中性水体中广泛存在，对低浓度 Fe²+ 的氧化效果优异，适配出水要求高的场景。
2. 核心生物氧化反应式
铁氧化菌介导的 Fe²+ 氧化为酶促反应，反应速率快、条件温和，核心总反应式为：
反应条件温和：可在pH5.5~8.0范围内进行，远宽于传统曝气石英砂的 pH6.5~8.0，微酸性水质下仍能高效氧化；
氧化速率可控：微生物的代谢活性决定氧化速率，通过控制曝气溶氧、滤池水力负荷，可精准调节 Fe²+ 氧化效率，避免氧化不彻底；
无二次污染：反应产物仅为 Fe (OH)₃沉淀和 H+，无化学药剂投加，H + 可通过滤池出水的弱碱性水质中和，无需额外调 pH。
三、第三步：固液分离 —— 滤料 + 生物膜的协同截留，去除铁泥
Fe²+ 被生物氧化为 Fe (OH)₃后，以颗粒状、胶体状存在于水中，通过滤料的物理截留和生物膜的吸附黏附完成固液分离，这一步是除铁的最终环节，滤料和生物膜共同发挥作用，截留效率远高于传统石英砂滤料：
滤料的物理截留：BAF 常用的陶粒、火山岩、石英砂滤料为多孔轻质颗粒，比表面积大，滤料层形成的孔隙通道可截留粒径≥1μm 的 Fe (OH)₃颗粒，同时滤料的级配设计（上细下粗）避免了铁泥的穿透；
生物膜的吸附黏附：滤料表面的生物膜为微生物聚集体 + 胞外聚合物（EPS），EPS 具有强亲水性和吸附性，能快速黏附水中的 Fe (OH)₃胶体，将胶体聚结为大颗粒絮体，再通过滤料截留，解决了传统除铁工艺对胶体铁截留效果差的问题；
生物膜的富集作用：铁氧化菌代谢繁殖过程中，会将 Fe (OH)₃沉淀富集在生物膜内部，形成 **“铁 - 生物膜” 复合体 **，进一步提升铁的截留量，延长滤池的反洗周期。
四、曝气生物滤池除铁的核心协同效应（工艺优势的本质）
BAF 除铁并非生物氧化、曝气、过滤三个步骤的简单叠加，而是形成了 **“微生物 - 溶解氧 - 滤料” 的协同循环 **，让除铁过程更高效、稳定：
Fe²+ 为微生物供能，微生物促进 Fe²+ 氧化：铁氧化菌以 Fe²+ 为能源物质，Fe²+ 的存在保证了微生物的繁殖和生物膜的活性；而微生物的酶促反应又大幅提高 Fe²+ 的氧化速率，形成正反馈循环；
曝气为双反应供能，溶氧利用率高：曝气提供的溶解氧既满足微生物的有氧代谢，又为 Fe²+ 的生物氧化提供氧化剂，相比传统曝气石英砂的纯化学氧化，溶氧利用率提升60% 以上，能耗更低；
滤料为生物膜提供载体，铁泥为微生物提供附着点：滤料为铁氧化菌提供稳定的附着载体，形成的生物膜又为 Fe (OH)₃提供吸附位点，铁泥的富集不仅不会堵塞滤料（丝状菌形成的生物膜孔隙率高），还能进一步提升生物膜的除铁能力。
五、BAF 除铁的关键工艺条件（保证除铁效率的核心参数）
为保证铁氧化菌的活性和除铁效率，曝气生物滤池除铁需控制以下关键参数，也是工程设计和运行的核心：
溶解氧（DO）：滤料层内 DO 维持在2~4mg/L，过低会导致微生物缺氧失活，过高会造成滤料层曝气扰动过大，破坏生物膜；
pH 值：适宜范围5.5~8.0，中性偏酸（pH6.0~7.0）时铁氧化菌活性最高，微酸性水质无需调 pH，区别于传统工艺的严格中性要求；
水力负荷：1~4m³/(m²·h)，负荷过低会导致 Fe²+ 浓度不足，微生物因缺乏能源而失活；负荷过高会导致 Fe²+ 与生物膜接触时间不足，氧化不彻底；
滤料层高度：2~4m，保证 Fe²+ 与生物膜的接触时间≥15min，为生物氧化提供充足时间；
温度：15~35℃，铁氧化菌的适宜代谢温度，低温（＜10℃）时活性会降低，需适当降低水力负荷，延长接触时间。
