淺談曝氣生物濾池污水處理工藝的運行與管理

摘要：曝氣生物濾池(biological aerated filter)與普通活性污泥法相比，具有有機負荷高、占地面積小、投資少、濾池截污能力強、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在進(jìn)水預處理要求高、反沖洗水量和水頭損失大，運營(yíng)成本偏高等不足。眉山市城市污水處理廠(chǎng)通過(guò)幾年來(lái)不斷摸索、總結和創(chuàng )新，在科學(xué)管理的基礎上對部分設施設備進(jìn)行了改造和升級，有效地降低了運營(yíng)成本，取得了較好的環(huán)境、經(jīng)濟和社會(huì )效益。

關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池（BAF）處理工藝  運行  管理 

BAF污水處理工藝是90年代初最先在歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型污水生物處理技術(shù)。是在普通生物濾池、高負荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎上發(fā)展而來(lái)的，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX(有害物質(zhì))的作用，其特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節省了后續沉淀池(二沉池)；其容積負荷、水力負荷大，水力停留時(shí)間短，出水水質(zhì)好等特點(diǎn)�？蓮V泛用于水體富營(yíng)養化、生物污水、市政污水、生活雜排水、食品加工、釀造、化工、制藥、印染等可生活的污水和廢水處理。
1  概述
眉山市城市污水處理廠(chǎng)于2002年12月開(kāi)工建設，2004年12月竣工，2005年5月投入試運行，設計規模為4萬(wàn)噸/日，采用BAF曝氣生物濾池處理工藝，主要處理眉山市城區生活污水。目前老城區為雨污合流制，污水量占整個(gè)城區的60%，新城區為雨污分流制，污水量占整個(gè)城區的40%。
我廠(chǎng)自建成投運以來(lái)，通過(guò)不斷地優(yōu)化工藝流程，完善自身管理機制，大膽探索勇于創(chuàng )新，在節能降耗和控制與降低運營(yíng)成本方面收到了較為理想的效果。截止目前，我廠(chǎng)已累計處理污水4930萬(wàn)噸�，F日處理污水量已達4萬(wàn)噸，呈滿(mǎn)負荷狀態(tài)。出水水質(zhì)經(jīng)市環(huán)保部門(mén)檢測合格率為100%，達到一級B標排放標準，部份指標優(yōu)于國家一級A標。
2  工藝流程及技術(shù)指標
2.1
工藝流程圖（見(jiàn)附件）

2.2
（表一）  設計進(jìn)、出水水質(zhì)指標

項目	COD	BOD5	氨氮	SS	總磷
設計進(jìn)水水質(zhì)	260	160	20	180	1
出水水質(zhì)	≤60	≤20	≤5	≤20	≤0.5

2.3 
（表二）  實(shí)際進(jìn)、出水水質(zhì)指標(2010年1-7月均值)

項目	COD	BOD5	氨氮	SS	總磷
進(jìn)水水質(zhì)	168	96	15	100	2.5
出水水質(zhì)	31	13.5	0.62	13	0.75

3  生產(chǎn)環(huán)節中應注意的問(wèn)題
3.1  強化預處理，降低SS指標
BAF工藝預處理環(huán)節包括粗格柵、提升泵房、細格柵、旋流沉砂池、分配井、斜管沉淀池、超細格柵等；每道工序相互連接、相互制約。
在操作實(shí)務(wù)中，我們發(fā)現如果粗、細格柵、沉砂池處理不徹底，一方面會(huì )造成沉淀池渣物較多，污泥濃度較高，引起桁架式刮吸泥機和污泥泵葉輪堵塞，離心脫水機在脫泥時(shí)，轉鼓螺旋片常被一些紙片、粗纖維、塑料品纏住，時(shí)間一長(cháng)離心脫水機動(dòng)平衡受到破壞，導致出現嚴重故障，影響正常生產(chǎn)。另一方面會(huì )增大超細格柵的運行負荷，影響超細格柵的使用效果，從而加重生物濾池的負荷。
所以預處理各個(gè)工段要緊密配合，強化預處理，力爭SS去除率達60%以上，盡量減輕生物濾池運行負荷。
3.2  合理控制反沖洗時(shí)間和強度
BAF生物濾池是整個(gè)工藝的核心部分。我廠(chǎng)的生物濾池分為兩級濾池，每級4個(gè)濾池，一、二級濾池組為串聯(lián)運行，共計8個(gè)生物濾池。濾料采用陶粒濾料，靠濾料間的生物膜對污水有機物進(jìn)行降解，并靠濾料對懸浮物進(jìn)行截留。時(shí)間一長(cháng)，濾阻增大，根據水頭損失設定值，對濾池進(jìn)行反沖洗。
合理的調整反沖洗時(shí)間和反沖洗的強度，對濾池的恢復和運行以及能耗都比較重要。濾池沖洗不到位會(huì )導致沖洗的頻率增加，過(guò)度沖洗又會(huì )使生物膜流失，延長(cháng)濾池的恢復時(shí)間。在操作實(shí)務(wù)中，我們主要以每個(gè)濾池的池底壓力達到設定值作為沖洗條件（一級濾池：90kpa，二級濾池：68kpa）。通常一級濾池因負荷較大，沖洗時(shí)間在16～36小時(shí)，二級濾池沖洗時(shí)間在36～72小時(shí)。沖洗時(shí)由1名操作員在中控室遠程操作，1名操作員在現場(chǎng)指揮，根據沖洗的情況，增加汽沖、汽水聯(lián)合沖洗、水漂洗的強度和時(shí)間。如遇濾池堵塞嚴重時(shí)，可增加到兩臺鼓風(fēng)機、兩臺水泵聯(lián)合沖洗，但要防止因強度過(guò)大造成沖洗池漫水，每次沖洗的時(shí)間通常在25～30分鐘，沖洗水量在500～550立方米左右為宜。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。
4  部分技改項目及實(shí)施效果
4.1  技改項目
4.1.1  提升泵房有5臺污水泵，每臺流量約700m3/h，為解決了1臺水泵水量過(guò)小2臺水泵又過(guò)大的問(wèn)題，我們在泵房加裝了兩臺變頻器，通過(guò)變頻器對進(jìn)水提升泵進(jìn)水量進(jìn)行合理調節，保證了進(jìn)水量的穩定。
4.1.2  在污泥脫水機房加裝儲泥斗。解決了因1臺污泥運輸車(chē)運力不夠而影響污泥正常生產(chǎn)的問(wèn)題，提高了工作效率。
4.1.3  生物濾池加裝過(guò)水柵條。為盡量減少濾料在反沖選過(guò)程中流失，我們在每組濾池出水口處加裝了間隙為3mm的過(guò)水柵條（材質(zhì)為304不銹鋼）。經(jīng)過(guò)改造既保障了管道的暢通，又降低了濾料的損耗。
4.1.4  改進(jìn)污泥濃縮機，提高了該機的轉速，并在污泥泵前加裝了破碎機，提高了污泥均勻度，防止離心脫水機堵塞，保證了出泥穩定性。
4.1.5  增大一級生物濾池曝氣頭膜片的孔徑。運行中我們發(fā)現一級鼓風(fēng)機在工作時(shí)噪音、電流和風(fēng)壓的數值均偏大，經(jīng)過(guò)分析研究后，發(fā)現曝氣頭膜片孔徑偏小導致鼓風(fēng)機曝氣阻力大，找到原因后，我們將一級生物濾池曝氣膜片孔徑由原來(lái)的1mm改為2mm，電流值隨之由原來(lái)的53A降到了43A，噪音和壓力值也明顯降低。
4.1.6  改造鼓風(fēng)機冷卻系統。為降低水耗，我們將原有的鼓風(fēng)機冷卻系統由直接排放改為冷卻塔循環(huán)用水，用水量由原來(lái)的180m3/日降至現在的30m3/日。僅此一項，一年就節約用水54750 m3，折合經(jīng)費17.8萬(wàn)元。
4.1.7  噪音控制與治理。為盡可能的降低廠(chǎng)區和周邊環(huán)境噪音影響，我們在鼓風(fēng)機房安裝吸音墻以及在生物濾池散熱口改造通風(fēng)系統，降低了廠(chǎng)區和周邊環(huán)境的噪音影響。（因鼓風(fēng)機房?jì)仍O備自身噪音較大，故改造前后無(wú)明顯變化）。
（表三）  噪音均值對比表dB(A)

位置 區分	鼓風(fēng)機房	濾池散熱口	一級濾池池面	周邊
改造前	106	103	100	65
改造后	103	75	74	48

4.1.8  完成中控系統改造。為滿(mǎn)足相關(guān)環(huán)保要求，我司在經(jīng)費相對緊張的情況下，結合自身工藝特點(diǎn)，僅用一個(gè)月時(shí)間，完成了中控系統升級整改工作，新添COD、氨氮進(jìn)水在線(xiàn)監測儀各1臺，溶解氧儀4臺。并對中控系統軟件進(jìn)行升級改造，使各種參數和歷史記錄數據完全滿(mǎn)足了環(huán)保檢驗要求，為進(jìn)一步指導生產(chǎn)運行起到了重要作用。此次技改比周邊同工藝同規模污水處理廠(chǎng)節約資金近100萬(wàn)元。
4.2  經(jīng)濟效益
通過(guò)技術(shù)改造和合理調整工藝運行，我廠(chǎng)的每千方水電耗由設計時(shí)的平均380°/1000m3降至270°/1000m3以?xún)�，耗水量由設計時(shí)的180m3/日降至30 m3/日，有效地降低了運行成本。
（表四）  技改項目產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

項目 區分	理論耗量	實(shí)際耗量	單位節能	日節  約數	單價(jià)(元)	折合日減少運行成本（元）	備注
電耗(度/千方水)	380	270	110	4400度	0.75	3300	現日處理4萬(wàn)立方
水耗(噸/日)	180	30		150噸	3.25	487.5
日小計						3787.5
年累計						138.2(萬(wàn)元)

5  幾點(diǎn)體會(huì )
5.1  嚴把設備選購關(guān)
 一個(gè)污水處理廠(chǎng)，除了選擇正確的處理工藝外，設備質(zhì)量的優(yōu)劣與好壞，直接決定了整個(gè)工藝是否正常運行和達標排放。由于我國環(huán)保設備制造業(yè)起步較晚，設備制造的工藝和水平相對滯后。因此在設備選購上可以從國產(chǎn)設備的質(zhì)量、穩定性和進(jìn)口設備的技術(shù)成熟度這兩方面考慮。
5.1.1  國產(chǎn)設備
我廠(chǎng)非標設備粗、細格柵機均采用四川省成都市蜀潔環(huán)境工程有限責任公司生產(chǎn)制造設備，該設備機架部分材質(zhì)為壁厚16mm的碳鋼，傳動(dòng)系統采用雙鏈條傳動(dòng)，動(dòng)力裝置采用SEW斜齒輪減速機。從2005年運行至今，除正常的維護保養外，沒(méi)有出現任何故障。相比國產(chǎn)同類(lèi)型產(chǎn)品，該機具有，整機運行平穩可靠，清理渣物效果好，維護成本較低等優(yōu)點(diǎn)。
5.1.2  進(jìn)口設備
我廠(chǎng)的主要設備多采用進(jìn)口設備，從幾年的運行情況來(lái)看，這些設備相比國產(chǎn)設備技術(shù)較為成熟，處理效果較好，故障率低。如：超細格柵機采用德國琥珀原裝進(jìn)口設備，攔截細小渣物能力強，為生物濾池正常運行提供了重要保障。與此相比，在其他一些污水處理廠(chǎng)，很多國產(chǎn)超細格柵攔截渣物效果差，有的甚至根本不出渣，造成生物濾池運行負荷加大。同時(shí)未處理的細纖維、頭發(fā)絲、塑料細繩等渣物將濾頭纏住，造成濾料嚴重堵塞，過(guò)水量逐漸降低，導致沖洗強度提不高，沖洗次數增多效果卻差，恢復時(shí)間增長(cháng)，處理水質(zhì)不好，甚至部分污水處理廠(chǎng)在沖洗時(shí)因堵塞問(wèn)題出現濾板沖壞現象，造成重大損失；又如：污水泵采用ITT飛力泵，提升泵房水泵設計流量為600m3/h，功率為55KW，而實(shí)際采用ITT飛力泵流量為700m3/h，功率卻為45KW，大大提高了該機的使用效能，并且幾年來(lái)只大修了1臺次；再如：電動(dòng)閥門(mén)采用一體化依波羅閥門(mén)，使用的是德國auma電動(dòng)頭，結構緊湊，運行可靠，減少了閥門(mén)、電動(dòng)控制分離的繁瑣；還有自控儀器儀表采用E＋H等，這些設備使用至今，技術(shù)狀況良好。
5.2  根據實(shí)際情況靈活調控工藝運行
5.2.1  按設計要求沉砂池需要連續運行，但從實(shí)際運行的情況來(lái)看，沉砂池大部分時(shí)間基本不出渣，可將連續運行改為間隙運行；
5.2.2  按設計要求沉淀池刮吸泥機每天運行3次，每次約1小時(shí)。在操作實(shí)務(wù)中我廠(chǎng)經(jīng)根據出泥的實(shí)際濃度情況，將刮吸泥機的運行次數調整為每天1次每次約1小時(shí)。但在此項操作中要注意及時(shí)的將污泥抽走并進(jìn)行脫水處理，防止因污泥沉淀過(guò)久，造成磷的釋放，使總磷值增加。
5.2.3  調整反沖洗時(shí)間和反沖洗強度，并在反沖洗一個(gè)池組時(shí)將對應的另一級池組鼓風(fēng)機關(guān)閉。將設計一級池組沖洗時(shí)間16～24小時(shí)變?yōu)?6～36小時(shí)，二級池組的36～48小時(shí)變?yōu)?6～72小時(shí)；并將全自動(dòng)沖洗改為由人工現場(chǎng)指揮，中控室遠程操作沖洗，可在保證沖洗質(zhì)量的情況下降低沖洗次數，降低能耗。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。
5.3  二級濾池與一級濾池兩者間的效果差
我廠(chǎng)設計為兩級生物濾池，經(jīng)過(guò)與現行設計的一級濾池工藝對比和分析，我們認為二級濾池的強化處理的效果要比一級濾池略好，且更具保險性。另，兩級生物濾池工藝可在一級濾池經(jīng)過(guò)沖洗后，過(guò)水可立即進(jìn)入到二級濾池，不需要等一級濾池出水恢復后再到二級，保證了正常的處理水量。而只設計一級生物濾池時(shí)，則必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能恢復正常過(guò)水。

（表五）  一、二級指標對比（2010年7月份水質(zhì)）

項目 區分	氨氮	COD	BOD	SS
進(jìn)水	27	220	105	120
一級出水	8.43	44.1	21	22
二級出水	1.56	32.7	16.5	13

5.4  工藝的優(yōu)缺點(diǎn)
5.4.1  優(yōu)點(diǎn)
5.4.1.1  該工藝占地面積小，我廠(chǎng)設計能力為日處理4萬(wàn)噸，占地面積為28.35畝。
5.4.1.2  容積負荷、水力負荷大，水力停留時(shí)間短，出水水質(zhì)好。我廠(chǎng)現執行的排放標準為一級B標，其部分出水指標如COD、氨氮優(yōu)于一級A標。
5.4.1.3  不需要設置終沉池。
5.4.1.4  生物濾池掛膜時(shí)間較快，一般掛膜時(shí)間在15天左右，最快時(shí)在7天左右。
5.4.1.5  自動(dòng)化程度高，減輕了人工操作強度。
5.4.2  缺點(diǎn)
5.4.2.1  對預處理要求高，在污水處理廠(chǎng)分配井前需投加絮凝劑以達到沉淀除磷效果。
5.4.2.2  因設計最早參照《污水綜合排放標準》對總氮未做要求，導致我廠(chǎng)BAF工藝對總氮的處理較低。
5.4.2.3  對設備運行可靠性要求高，由于設備較多，投入的維護費用也相應增加。
5.4.2.4  對自控要求較高，生物濾池的反沖洗和正常操作一般都由中控室控制，對自動(dòng)控制系統的依耐性較強。
5.4.2.5  對操作和維護人員的技術(shù)水平要求高。
5.4.2.6  能耗相比其他工藝要略高。每千方水耗電約270度。
5.4.2.7  系統水頭損失大，運行費用較其他工藝高。（來(lái)源：谷騰水網(wǎng) 作者：李錫祥 彭慶）

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