曝气生物滤池工艺在炼油污水处理中的应用研究
摘 要：介绍了200m3/h污水处理装置曝气生物滤池的工艺流程、设计参数、滤池的结构，论述了运行过程中存在的问题，并根据现有的工艺，增加了人工反冲洗的操作。运行结果表明，曝气生物滤池作为把关工艺应用于炼油污水的二段生化处理，是一种运行可靠、出水水质好和抗冲击能力强的好氧生物处理工艺，能够确保处理后出水达标排放。
关键词：炼油污水；曝气生物滤池；二级处理；生物膜法；滤料
0 前言
曝气生物滤池也叫淹没式曝气生物滤池，此工艺充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快滤池的设计思路，其工艺原理为，在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着高活性的生物膜，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对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物以及更新生物膜，此为反冲洗过程。
1 污水处理场概况
200吨/小时的污水处理装置采用传统的调节、隔油和气浮、沉降等一级处理工艺，去除了大部分油类和悬浮物的污水进入生化系统，进行二级处理。二级处理采用两段生物膜工艺，其中一段采用接触氧化法，用于去除大部分的有机物，二段采用曝气生物滤池，进一步去除有机物，并对悬浮物进行截留，确保污水达标排放。工艺流程如下图1。
2 曝气生物滤池的设计参数
（1）设计水流量：200m3/h；
（2）设计水质：曝气生物滤池进水水质进出水水质见表1。
3 工艺的组成
（1）曝气生物滤池。
曝气生物滤池采用长方形结构，由八间钢结构池体组成，单间平面尺寸为5m×5.5m，深4.5m，滤池从下而上依次为配水系统、曝气配风系统、承托层、滤料层和出水偃。
（2）生物滤池曝气供风系统。
污水处理场生化系统由3台D100-1.7离心鼓风机统一供风，流量Q=100m3/min，压力P=0.07MPa。
4 生物滤池装置的运行及其效果
2006年11月，污水场开始试运行，接触氧化池运行平稳后，生物滤池滤池进水，并调整曝气风量，污水处理量为90-120 m3/h，生物滤池曝气总风量控制在500m3左右。生物滤池运行一个月后，生物膜基本成熟，COD、BOD、悬浮物去除能力基本达到达到设计目标。2007年1月生物滤池对COD、悬浮物的去除效果见表2、表3。
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从表2、表3可以看出生物滤池出水除了1月16日COD略有超标外，其它都在设计范围内，COD的去除能力达到65％－75%，悬浮物去除能力达到55－65%。但由于此套生物滤池无反冲洗工艺，到后期去除能力降低， 2007年2月生物滤池对COD、悬浮物的去除效果见表4、表5。
从表四、表五可以看出，随着运行周期的延长，生物滤池对COD、悬浮物去除能力逐间降低，甚至出现了出水指标不合格现象。
在曝气生物滤池运行中，生物膜渐渐增厚，膜的厚度一般控制在300～400μm，此时生物膜新陈代谢能力强，出水水质好。当膜的厚度超过这一范围时，一方面氧的传递速率减小，导致溶解氧过低，影响微生物的繁殖，生物膜活性变差，另一方面使传质速度减缓，有机物浓度过低，造成营养不足，生物膜难以形成，结果使去除能力降低，出水水质变差。此外，进水中的颗粒物质被截留在滤料深处的填料空隙中，同时生长的过量微生物也被聚集在滤料深空隙中，随着处理过程的持续运行，填料的空隙度减小，严重影响曝气生物滤池的正常运行。
反冲洗是保证曝气生物滤池运行的关键，其目的是在较短的反冲洗时间内，使滤料得到适当的清洗，恢复其截污功能，但也不能对滤料进行过分冲刷，以免滤掉滤池正常运行必要的生物膜。曝气生物滤池的反冲洗周期通常为24～48小时，滤池截面上的反冲洗水速为15～25m/h，气速为60～80m/h。根据现有的工艺,我们对生物滤池提出了反冲洗方案。
(1)反冲洗方式：逐台对生物滤池进行人工反冲洗，采用水气联合反冲洗。
(2)反冲洗工艺。
提高污水提升泵流量，加大鼓风量，将污水送至生物滤池，利用水气联合作用，冲刷滤料的生物膜，使空隙中的悬浮物随水带出，反冲洗的污水越级进入清水池，然后返回调节池重新处理，流程如图一所示，图中的粗实线为反冲洗水流程。
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(3)反冲洗水量、气量计算。
反洗水速按照15 m/h计算，反冲洗水量如下：
反冲洗水量Q冲洗=反冲洗水速*滤池截面积=15*5*5.5=412.5 m3/h
反洗气速按照60m/h计算，反冲洗气量如下：
反冲洗气量Q冲洗=反冲洗气速*滤池截面积=60*5*5.5=1650 m3/h
由于反冲洗水量越越超过污水处理量，用现有的工艺，只能将污水流量提高至200 m3/h，以免冲击污水的其它工序，而鼓风机的流量为100 m3/min，即6000 m3/h，为了尽可能的实现反冲洗的目的，水洗流量为200 m3/h，气洗流量为2000 m3/h。
(4)反冲洗周期。
在现有条件下，由于水洗强度不够，只能缩短反冲洗周期，以达到出水效果，所以反冲洗周期定位12小时。生物滤池方冲洗运行后， 2007年4月生物滤池对COD、悬浮物的去除效果见表6、表7。
从表六、表七可以看出，经过反冲洗后，生物滤池的出水水质基本上稳定在排放标准的边界上，偶尔也有超标现象，针对这一问题，我们优化工艺，控制生化的水温、PH值、溶解氧等工艺参数，降低生物滤池进水的COD、BOD负荷，污水经过曝气生物滤池、连续过滤器后，污水实现了达标排放的目标。
5 曝气生物滤池工艺的主要优点
（1）曝气生物滤池采用人工强制曝气，代替了自然通风；采用粒径小、比表面积大的滤料，显著提高了生物浓度；采用生物处理与过滤处理联合方式，省去了二次沉淀池；采用生物膜加生物絮体联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。
（2）曝气生物滤池同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得很高的出水水质。
（3）占地面积小，基建投资省。曝气生物滤池之后不设二次沉淀池，可省去二次沉淀池的占地和投资。
（4）运行费用低。供气能耗在所有好氧生物处理的运行费用中占了相当的比例，曝气生物滤池工艺氧的传输利用效率很高，曝气量小，供氧动力消耗低。
（5）抗冲击负荷能力强。运行经验表明，曝气生物滤池可在正常负荷2～3倍的短期冲击负荷下运行，而其出水水质变化很小。
（6）易挂膜，启动快。曝气生物滤池在水温15℃左右，2至3周即可完成挂膜过程。
（7）不产生臭气、环境质量高。
6 污水场生物滤池运行存在的问题
（1）我污水场生物滤池在设计时没有反冲洗流程，使得滤料容易堵塞，水头损失增加，同时生物膜的活性降低，生物膜活性不仅体现在生物氧化、降解方面，更表现为生物絮凝、吸附作用。对一些难降解的物质，当生物膜的活性较高时，可将其吸附、截留在池中，得以去除；反之去除效率将明显降低。
（2）无自动化控制系统，难于管理。
曝气生物滤池有若干组滤池模块拼装而成，在运行过程中要根据需要进行切换、反冲洗，手动控制工作量较大，为提高滤池的处理能力和对污染物的去除效果，必须有自动控制系统完成对滤池的运行控制。
参考文献
［1］郑俊，吴浩汀，成寒飞.曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例［Ｍ］.北京：北京化学工业出版社，2002.
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