曝氣生物濾池在工業冷卻水的工程應用

楊帆 文婧 李靜璇

摘要：針對缺水城市包頭市，污水回用采用曝氣生物濾池工藝給電廠提供冷卻水，介紹了概況到工藝選型，最后建成培菌及經驗，改善了包頭市水資源緊張的現狀。

關鍵詞：曝氣生物濾池污水回用工業冷卻水

中圖分類號：TQ3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0097-02

1 工程概況

包頭市為國家中西部內陸城市，年平均降水低，城市規劃為重工業城市，主要工業為鋼鐵、鋁業及發電等，城市取水和水質污染總是困擾著包頭市的用水。因此污水回用在包頭市具有特殊意義。

包頭市東河區現有東河西水質凈化廠3×104m3/d及東河東水質凈化廠2×104m3/d，所采用的處理工藝均是傳統活性污泥法，污水處理廠進、出水水質見表1。

根據包頭市實際情況，再生水主要用于冷卻水，供暖及市政雜用水。結合國家對電廠改擴建的要求，電廠也降低運行成本，因此本工程的出水主要用于“東華電廠”的循環冷卻水，根據電廠要求和污水處理廠進出水量，確定本污水回用工程規模為4.0萬立方米/日。（如圖1）

回用水用于電廠循環冷卻水，根據我國現行的《污水再生利用工程設計規范》（GB50335-2002）中再生水用做冷卻用水的水質標準確定了本中水回用水水質，同時電廠對中水水質另外附加要求予以確認，設計水質見表2。

2 工藝選擇及參數

現有污水處理廠正常運行，目前的東西兩廠二級處理水水質達到并優于《污水綜合排放標準》GB8978-1996中二級標準。

根據現有的污水回用的工程實踐，用于回用水處理的工藝大部分都包括過濾，其中有：（1）直接過濾；（2）混凝沉淀后過濾；（3）混凝沉淀、過濾、活性炭吸附等。對回用水水質要求越高，過濾前工藝越復雜。

對于本工程，需要處理的主要是COD、SS、氨氮。而二級污水處理廠無法控制的就是氨氮，因此降低氨氮是本工程的關鍵。為保證過濾效果我們使二級生物處理后的廢水通過顆粒濾料，污染物質截留在濾料上，同時，利用生物膜去除氨氮、COD、SS，使出水多項指標同時達標，而濾料逐漸堵塞，然后使用反沖洗方法沖掉污染物質和老化的生物膜，過濾恢復正常運行，沖洗后的老化污泥可以排到二級污水處理廠脫泥車間進行脫泥處理。

對于特定濾池言，進水水質的波動將影響濾池的過濾效果，為了保證曝氣生物濾池安全穩定運行，出水穩定達標，同時不至于周期過短或濾料內泥球堵塞，因而對濾池進水水質，如懸浮固體濃度，絮體顆粒的大小與分布，絮體強度，絮體或顆粒電荷等有一定要求。對于活性污泥法來說，二沉池出水必將攜帶少量污泥，同時污水處理廠進水偶有工業廢水的沖擊，出水跑泥或COD波動較大，將對濾池產生嚴重影響。生物處理一般不能總保持穩定，因此必須在生物處理和濾池之間需增設混凝沉淀（澄清或氣浮）等預處理設施，以保證濾池安全運行。另外，通過混凝沉淀等預處理設施可進一步去除COD、BOD5、SS、TP等污染物，降低進入生物濾池的污染負荷，降低生物濾池的壓力，保證出水穩定。

在過濾前工藝選擇上，二級出水經過微絮凝過濾、直接過濾及絮凝沉淀過濾三種情況進行對比，直接過濾無法保證生物濾池穩定運行；微絮凝過濾操作較多，過濾周期短，成本高；沉淀過濾工藝過濾周期適中，沉淀后對生物濾池沖擊小，能保證水質穩定合格。因此過濾前選擇工藝是增加絮凝沉淀。

結合包頭市實際，冬季長，溫度低，污水廠進水中含有20%～40%的工業廢水，保證回用水處理常年穩定運行和回用水水質要求，需采用二級出水混凝沉淀、曝氣生物濾池過濾、液氯消毒后回用的工藝流程。

主要的處理構筑物有：污水調節池及提升泵站、凈水間（包括機械反應池、高密度斜板沉淀池、曝氣生物濾池、反沖洗泵房、反沖洗鼓風機房）、清水池、吸水井、送水泵房及變配電站、鼓風機房、加藥間等。污水回用流程圖見圖2。

主要濾池曝氣生物濾池采用氣水反沖洗方式，具體參數如表2。

曝氣生物濾池中濾料采用陶粒濾料，有效粒徑為2.5～5.0mm，濾料層厚度4.00m。

3 培菌過程

中水廠在2005年底開始進水培菌，到2006年2月底培菌基本完成。

培菌期間來水為東河東水質凈化廠的二級出水，需要增加營養時使用了少量東河東水質凈化廠的初沉池出水，培菌初期采用進水悶曝、靜置、放空、再進水悶曝、靜置、放空一系列步驟，經過三周培菌掛膜后，采用連續進水連續出水的方式，流量控制在400～500m3/h，濾池投入8座，盡量采用低負荷、小流量的方式運行，為了增加進水微生物，暫不經過混凝沉淀，正常反沖洗周期為每天1次，培菌期間為每兩天1次，同時化驗室每天2次對COD、氨氮、堿度進行化驗檢測，當進出水氨氮降低5mg/L、COD去除率達到20%，硝化菌已經出現，這時化驗室每天1次對COD、氨氮進行檢測，觀察出水水質。到2006年1月底COD平均去除率為37%，進水平均125mg/L，出水平均77mg/L；氨氮平均去除率23%，進水平均58mg/L，出水平均43mg/L。到2006年2月底COD平均去除率為42%，進水133mg/L，出水68mg/L；氨氮平均去除率76%，進水平均57mg/L，出水平均14mg/L，此時培菌工作已經基本完成。培菌期在北方冬季，為二級出水，整體水溫在10℃～13℃，硝化菌依然能夠生長。

在培菌工作的后期，氨氮的去除率非常高，將進水量提高，增加負荷，使微生物繼續增加，直到達到滿負荷運行時出水水質達標。此階段從2006年2月底到2006年5月。

4 工藝運行影響總結

自2006年5月中水廠進入正常運行，COD、BOD、氨氮等各項指標均達到設計要求，出水水質達標，東河中水廠進水、出水水質見表3。

從上表中可以看出曝氣生物濾池運行穩定，進水COD在100mg/L以下，出水可以穩定達標，且不受冬、夏季水溫變化影響，氨氮處理冬季溫度較低時受到一定影響，二級污水廠出水水溫在11℃左右，中水曝氣生物濾池有彩鋼房保溫，同時安裝有暖氣，水溫基本可以保持在10℃，硝化菌生長雖受抑制，但出水也可以穩定達標。

經過幾年運行總結出幾點運行經驗：（1）曝氣生物濾池反沖必須均勻，濾頭有堵塞情況時需及時清理，避免布氣不均導致濾料層發生偏移；（2）停用的曝氣生物濾池需要保持濕潤，停運不超過15天再進水能迅速恢復生物膜，使出水達標，運行2年需要補充由于反沖洗而飄出的濾料；（3）因電廠負荷變化導致需水不穩定，工程中設有調節池，調節池內底部會累積少量二級出水的污泥，提升泵抽到底部會造成瞬時COD較高，影響出水水質，需要定期清理調節池；（4）根據進水水質可以隨時變化投藥量及生物濾池開啟池數，保證達標前提下節能降耗。（5）進水COD高于120mg/L，無法保證出水COD穩定達標。

5 結語

曝氣生物濾池處理二級出水，能穩定達到工業冷卻水使用標準，緩解了包頭市城市供水的緊張狀況，節約了能源消耗，提高了電廠的盈利能力，拓展了排水產業的發展方向，對改善城市環境、水資源綜合有效利用和城市經濟發展都具有積極的作用。

參考文獻

[1] 肖錦.城市污水處理及回用技術[M].北京：化學工業出版社，2002.

[2] 侯瑞波.中水回用的處理工藝[J].建筑技術開發，2002.