曝氣生物濾池工藝在煉油污水處理中的應用研究
白琴 董延軍
摘 要：介紹了200m3/h污水處理裝置曝氣生物濾池的工藝流程、設計參數、濾池的結構，論述了運行過程中存在的問題，并根據現有的工藝，增加了人工反沖洗的操作。運行結果表明，曝氣生物濾池作為把關工藝應用于煉油污水的二段生化處理，是一種運行可靠、出水水質好和抗沖擊能力強的好氧生物處理工藝，能夠確保處理后出水達標排放。
關鍵詞：煉油污水；曝氣生物濾池；二級處理；生物膜法；濾料
0 前言
曝氣生物濾池也叫淹沒式曝氣生物濾池，此工藝充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快濾池的設計思路，其工藝原理為，在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長著高活性的生物膜，濾池內部曝氣。污水流經時，利用濾料的高比表面積帶來的高濃度生物膜的氧化降解能力對污水進行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時，污水流經時，濾料呈壓實狀態，利用濾料粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水漂出，此為截留作用；運行一定時間后，因水頭損失的增加，需對濾池進行反沖洗，以釋放截留的懸浮物以及更新生物膜，此為反沖洗過程。
1 污水處理場概況
200噸/小時的污水處理裝置采用傳統的調節、隔油和氣浮、沉降等一級處理工藝，去除了大部分油類和懸浮物的污水進入生化系統，進行二級處理。二級處理采用兩段生物膜工藝，其中一段采用接觸氧化法，用于去除大部分的有機物，二段采用曝氣生物濾池，進一步去除有機物，并對懸浮物進行截留，確保污水達標排放。工藝流程如下圖1。
2 曝氣生物濾池的設計參數
（1）設計水流量：200m3/h；
（2）設計水質：曝氣生物濾池進水水質進出水水質見表1。 3 工藝的組成
（1）曝氣生物濾池。
曝氣生物濾池采用長方形結構，由八間鋼結構池體組成，單間平面尺寸為5m×5.5m，深4.5m，濾池從下而上依次為配水系統、曝氣配風系統、承托層、濾料層和出水偃。
（2）生物濾池曝氣供風系統。
污水處理場生化系統由3臺D100-1.7離心鼓風機統一供風，流量Q=100m3/min，壓力P=0.07MPa。
4 生物濾池裝置的運行及其效果
2006年11月，污水場開始試運行，接觸氧化池運行平穩后，生物濾池濾池進水，并調整曝氣風量，污水處理量為90-120 m3/h，生物濾池曝氣總風量控制在500m3左右。生物濾池運行一個月后，生物膜基本成熟，COD、BOD、懸浮物去除能力基本達到達到設計目標。2007年1月生物濾池對COD、懸浮物的去除效果見表2、表3。
從表2、表3可以看出生物濾池出水除了1月16日COD略有超標外，其它都在設計范圍內，COD的去除能力達到65％－75%，懸浮物去除能力達到55－65%。但由于此套生物濾池無反沖洗工藝，到后期去除能力降低， 2007年2月生物濾池對COD、懸浮物的去除效果見表4、表5。
從表四、表五可以看出，隨著運行周期的延長，生物濾池對COD、懸浮物去除能力逐間降低，甚至出現了出水指標不合格現象。
在曝氣生物濾池運行中，生物膜漸漸增厚，膜的厚度一般控制在300～400μm，此時生物膜新陳代謝能力強，出水水質好。當膜的厚度超過這一范圍時，一方面氧的傳遞速率減小，導致溶解氧過低，影響微生物的繁殖，生物膜活性變差，另一方面使傳質速度減緩，有機物濃度過低，造成營養不足，生物膜難以形成，結果使去除能力降低，出水水質變差。此外，進水中的顆粒物質被截留在濾料深處的填料空隙中，同時生長的過量微生物也被聚集在濾料深空隙中，隨著處理過程的持續運行，填料的空隙度減小，嚴重影響曝氣生物濾池的正常運行。
反沖洗是保證曝氣生物濾池運行的關鍵，其目的是在較短的反沖洗時間內，使濾料得到適當的清洗，恢復其截污功能，但也不能對濾料進行過分沖刷，以免濾掉濾池正常運行必要的生物膜。曝氣生物濾池的反沖洗周期通常為24～48小時，濾池截面上的反沖洗水速為15～25m/h，氣速為60～80m/h。根據現有的工藝，我們對生物濾池提出了反沖洗方案。
(1)反沖洗方式：逐臺對生物濾池進行人工反沖洗，采用水氣聯合反沖洗。
(2)反沖洗工藝。
提高污水提升泵流量，加大鼓風量，將污水送至生物濾池，利用水氣聯合作用，沖刷濾料的生物膜，使空隙中的懸浮物隨水帶出，反沖洗的污水越級進入清水池，然后返回調節池重新處理，流程如圖一所示，圖中的粗實線為反沖洗水流程。
(3)反沖洗水量、氣量計算。
反洗水速按照15 m/h計算，反沖洗水量如下：
反沖洗水量Q沖洗=反沖洗水速*濾池截面積=15*5*5.5=412.5 m3/h
反洗氣速按照60m/h計算，反沖洗氣量如下：
反沖洗氣量Q沖洗=反沖洗氣速*濾池截面積=60*5*5.5=1650 m3/h
由于反沖洗水量越越超過污水處理量，用現有的工藝，只能將污水流量提高至200 m3/h，以免沖擊污水的其它工序，而鼓風機的流量為100 m3/min，即6000 m3/h，為了盡可能的實現反沖洗的目的，水洗流量為200 m3/h，氣洗流量為2000 m3/h。
(4)反沖洗周期。
在現有條件下，由于水洗強度不夠，只能縮短反沖洗周期，以達到出水效果，所以反沖洗周期定位12小時。生物濾池方沖洗運行后， 2007年4月生物濾池對COD、懸浮物的去除效果見表6、表7。
從表六、表七可以看出，經過反沖洗后，生物濾池的出水水質基本上穩定在排放標準的邊界上，偶爾也有超標現象，針對這一問題，我們優化工藝，控制生化的水溫、PH值、溶解氧等工藝參數，降低生物濾池進水的COD、BOD負荷，污水經過曝氣生物濾池、連續過濾器后，污水實現了達標排放的目標。
5 曝氣生物濾池工藝的主要優點
（1）曝氣生物濾池采用人工強制曝氣，代替了自然通風；采用粒徑小、比表面積大的濾料，顯著提高了生物濃度；采用生物處理與過濾處理聯合方式，省去了二次沉淀池；采用生物膜加生物絮體聯合處理的方式，同時發揮了生物膜法和活性污泥法的優點。
（2）曝氣生物濾池同時具有生物氧化降解和過濾的作用，因而可獲得很高的出水水質。
（3）占地面積小，基建投資省。曝氣生物濾池之后不設二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投資。
（4）運行費用低。供氣能耗在所有好氧生物處理的運行費用中占了相當的比例，曝氣生物濾池工藝氧的傳輸利用效率很高，曝氣量小，供氧動力消耗低。
（5）抗沖擊負荷能力強。運行經驗表明，曝氣生物濾池可在正常負荷2～3倍的短期沖擊負荷下運行，而其出水水質變化很小。
（6）易掛膜，啟動快。曝氣生物濾池在水溫15℃左右，2至3周即可完成掛膜過程。
（7）不產生臭氣、環境質量高。
6 污水場生物濾池運行存在的問題
（1）我污水場生物濾池在設計時沒有反沖洗流程，使得濾料容易堵塞，水頭損失增加，同時生物膜的活性降低，生物膜活性不僅體現在生物氧化、降解方面，更表現為生物絮凝、吸附作用。對一些難降解的物質，當生物膜的活性較高時，可將其吸附、截留在池中，得以去除；反之去除效率將明顯降低。
（2）無自動化控制系統，難于管理。
曝氣生物濾池有若干組濾池模塊拼裝而成，在運行過程中要根據需要進行切換、反沖洗，手動控制工作量較大，為提高濾池的處理能力和對污染物的去除效果，必須有自動控制系統完成對濾池的運行控制。
［1］鄭俊，吳浩汀，成寒飛.曝氣生物濾池污水處理新技術及工程實例［Ｍ］.北京：北京化學工業出版社，2002.
