低濃度進(jìn)水曝氣生物濾池工藝的調(diào)試與運(yùn)行

萬 巍，童金文

（深圳北控豐泰投資有限公司，廣東 深圳 518117）

1 污水廠進(jìn)水水質(zhì)

某污水廠位于廣東省，二期工程于2007年動(dòng)工興建，處理規(guī)模40萬m3／d，服務(wù)面積180km。該污水廠所服務(wù)范圍大部分為建成區(qū)，污水廠配套管網(wǎng)工程同步進(jìn)行，在此期間生活污水直接排放至河道，無法通過管網(wǎng)輸送至污水廠。污水廠調(diào)試初期，只能抽取河水進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，河水的水質(zhì)特點(diǎn)是進(jìn)水各項(xiàng)指標(biāo)均低于設(shè)計(jì)值，其設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì) mg／L

2 工藝流程及原理介紹

該污水廠采用曝氣生物濾池工藝，污水通過截污管網(wǎng)進(jìn)入廠內(nèi)25mm粗格柵去除大的漂浮物，然后進(jìn)入集水井，通過提升泵后經(jīng)過6mm中格柵，在中格柵后投加鋁鹽進(jìn)行混合，然后進(jìn)入強(qiáng)化預(yù)處理池。污水在預(yù)處理池同時(shí)進(jìn)行沉砂、除油和沉淀，達(dá)到降低進(jìn)水中的磷和懸浮物的作用。沉淀池出水經(jīng)過2mm細(xì)格柵，在細(xì)格柵后投加甲醇（作為反硝化碳源），同時(shí)與硝化液回流污水充分混合，混合污水先經(jīng)過DN濾池進(jìn)行反硝化，主要是利用反硝化菌將污水中的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)膺_(dá)到脫氮的目的。DN濾池出水進(jìn)入CN濾池，同時(shí)對(duì)CN濾池進(jìn)行曝氣，好氧菌和硝化菌在有氧情況下，將污水中的有機(jī)物和氨氮氧化，達(dá)到降低污水中的污染物的目的。CN池出水一部分回流到DN池進(jìn)行反硝化脫氮，一部分作為反沖洗用水，其余部分排放到出水口通過紫外消毒后排放。該污水廠生物濾池采用的是上向流曝氣生物濾池，其將許多生化、給水單一處理工藝、生物膜機(jī)理和截濾功能結(jié)合在一個(gè)緊湊的反應(yīng)池中，因此濾池后面不再需要沉淀池。其具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

3 曝氣生物濾池調(diào)試

曝氣生物濾池工藝與常規(guī)活性污泥法的最大不同在于其微生物生長方式不同，常規(guī)活性污泥法工藝中微生物是懸浮生長在水中，而生物濾池工藝中微生物是附著生長在濾料表面。根據(jù)其工藝特點(diǎn)，調(diào)試與常規(guī)活性污泥法工藝有明顯差異，主要分為3個(gè)階段，分別為濾料清洗、濾池反沖洗程序調(diào)試和工藝調(diào)試，其中濾料清洗和濾池反沖洗程序調(diào)試階段只能使用清水進(jìn)行，待濾池反沖洗程序調(diào)試正常后，方可開始進(jìn)污水進(jìn)行工藝調(diào)試。

3.1 濾料清洗

在生物濾池中，濾料是最核心部分，其對(duì)曝氣生物濾池處理效果和運(yùn)行控制極為重要。濾料作為生物膜的生長載體，其影響著生物膜的生長、繁殖、脫落，為微生物提供棲息和繁殖的穩(wěn)定環(huán)境，并能保持較多的微生物量。該污水廠濾料采用陶粒濾料，濾料在制備、運(yùn)輸及投加過程中，混入了部分雜質(zhì)，因此在濾料掛膜前，需要對(duì)濾料表面進(jìn)行清洗，主要是為了清除濾料表面雜質(zhì)，同時(shí)將濾料中部分密度偏輕的濾料通過清洗排出濾池，為后續(xù)濾料掛膜創(chuàng)造有利條件。

為了節(jié)省調(diào)試時(shí)間，在濾池反沖洗設(shè)備遠(yuǎn)程調(diào)試期間，同步進(jìn)行濾料清洗。通過遠(yuǎn)程手動(dòng)控制各閥門及設(shè)備，利用清水對(duì)濾池濾料進(jìn)行沖洗，沖洗按照設(shè)計(jì)反沖洗流程順序進(jìn)行操作，當(dāng)清洗后的水變清后，表明濾料沖洗干凈，即可停止清洗。

3.2 濾池反沖洗程序調(diào)試

曝氣生物濾池工藝中，附著生物膜的濾料不僅能夠降解污水中的溶解性污染物，同時(shí)對(duì)非溶解性顆粒物有截留作用，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，濾料表面生物膜不斷增殖，同時(shí)截留顆粒物不斷增加，濾池運(yùn)行阻力上升，濾池過水能力開始下降，此時(shí)需要對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，將老化的生物膜和截留的顆粒物通過反沖洗清除出濾池，使濾池恢復(fù)污染物降解和截留功能。

濾池反沖洗包括降水、氣沖、氣水沖、水沖幾個(gè)階段，通過中控設(shè)定程序，現(xiàn)場設(shè)備及閥門根據(jù)程序設(shè)定啟閉，并設(shè)定每個(gè)階段的運(yùn)行時(shí)間。

3.3 工藝調(diào)試

兩級(jí)曝氣生物濾池處理污水的原理在于反應(yīng)器內(nèi)濾料上所附生物膜中微生物氧化分解作用及濾料、生物膜的吸附阻流作用、沿水流向上形成的食物鏈分級(jí)捕食去除作用，以及生物膜內(nèi)部的反硝化作用。因此生物膜的培養(yǎng)與形成是能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵[1]，工藝調(diào)試的主要目的就是對(duì)濾料進(jìn)行掛膜，以保證生物濾池各種功能的正常發(fā)揮。由于進(jìn)水濃度要低于設(shè)計(jì)值，為了縮短工藝調(diào)試時(shí)間，盡快完成生物濾池掛膜，同時(shí)確保出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，需要提高濾池進(jìn)水有機(jī)物濃度，針對(duì)提高進(jìn)水濃度采取了以下措施。

3.3.1 降低預(yù)處理投藥量

在采用曝氣生物濾池工藝處理污水時(shí)，其磷的去除效率很低，出水磷濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國家排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)磷濃度的要求，也就是說其生物除磷效果較差[2]。為了保證出水能夠達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，在該工藝的預(yù)處理階段設(shè)置了化學(xué)除磷裝置，在投加除磷藥劑后，污水中的含磷污染物與除磷藥劑進(jìn)行反應(yīng)，然后進(jìn)入沉淀池沉淀，達(dá)到除磷的目的。在除磷的同時(shí)，污水中部分有機(jī)物也與除磷藥劑進(jìn)行反應(yīng)，導(dǎo)致污水中的有機(jī)物濃度下降。

由于進(jìn)水碳源濃度已經(jīng)偏低，為了提高生物濾池進(jìn)水有機(jī)物濃度，在調(diào)試期間，適當(dāng)降低預(yù)處理加藥量，減少了有機(jī)物在預(yù)處理的去除率，同時(shí)在濾池進(jìn)水適量投加碳源。

3.3.2 停止預(yù)處理配水渠道預(yù)曝氣系統(tǒng)

在預(yù)處理池配水渠道中安裝有曝氣頭，含有生物膜的生物濾池反沖洗廢水通過廢水泵均勻回流至預(yù)處理池前端，利用曝氣充氧，能有效降低原水中的部分污染物，減輕后續(xù)工藝單元的負(fù)荷。由于調(diào)試期間，進(jìn)水污染物負(fù)荷較低，為了避免污染物在預(yù)處理過度消耗，暫時(shí)停止了配水渠道預(yù)曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行。

3.3.3 CN池曝氣的管路改造

該污水廠共有48個(gè)CN濾池，每個(gè)濾池安裝有1臺(tái)曝氣風(fēng)機(jī)，并安裝有變頻器，正常情況下，可以通過變頻器調(diào)整風(fēng)機(jī)頻率，從而控制每個(gè)濾池的曝氣量，但由于進(jìn)水污染物濃度偏低，在單臺(tái)風(fēng)機(jī)頻率控制在較低水平下，濾池出水溶解氧仍然偏高，溶解氧過高的回流液進(jìn)入DN池，破壞DN池的反硝化缺氧環(huán)境，進(jìn)而影響脫氮效果，同時(shí)也浪費(fèi)了電能。

為了改善目前曝氣量過大的情況，對(duì)現(xiàn)場曝氣管路及控制程序進(jìn)行改造，最終達(dá)到1臺(tái)風(fēng)機(jī)控制2個(gè)CN濾池，同時(shí)結(jié)合變頻控制，將CN濾池溶解氧控制在合理范圍，確保CN池在滿足碳源性污染物去除和氨氮硝化反應(yīng)的同時(shí)不致溶解氧過高，避免溶解氧過高的回流液進(jìn)入DN池而影響反硝化。

4 曝氣生物濾池運(yùn)行優(yōu)化

通過采取一系列調(diào)整措施，該工藝最終順利完成調(diào)試，并通過環(huán)保驗(yàn)收。曝氣生物濾池工藝無論從設(shè)計(jì)還是運(yùn)行來講，在國內(nèi)成功的案例較少，因此可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)不多，在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)存在較多問題。污水廠在運(yùn)行過程中，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對(duì)部分設(shè)備及工藝參數(shù)進(jìn)行了改造及優(yōu)化，為工藝穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效保障。

4.1 進(jìn)水粗格柵改造

廠內(nèi)粗格柵采用的是耙斗式格柵，設(shè)計(jì)有4條渠道，共用1個(gè)耙斗，在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，由于格柵選型不適合廠內(nèi)實(shí)際情況，導(dǎo)致在使用過程中多次出現(xiàn)故障，且當(dāng)耙斗出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行檢修時(shí)，將無備用耙斗可以使用。同時(shí)由于耙斗完全依靠耙斗本身重量來清除柵條上的垃圾，導(dǎo)致日常運(yùn)行效果較差，在雨季垃圾量大時(shí)尤為明顯。為了確保格柵有備用和有較好的清渣效果，廠內(nèi)增加了1個(gè)耙斗，做到1用1備，同時(shí)要求增加的格柵增加液壓裝置，增加耙斗夾住垃圾的力量，提高了格柵的清渣效果。

4.2 預(yù)處理沉淀池排泥

預(yù)處理沉淀池內(nèi)安裝后有泥位計(jì)和污泥濃度計(jì)，沉淀池排泥根據(jù)泥位或濃度進(jìn)行排泥，實(shí)際運(yùn)行過程中，泥位計(jì)或污泥濃度計(jì)顯示數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)排泥濃度異常，甚至出現(xiàn)沉淀池因泥位高而無法排泥的情況，后對(duì)程序進(jìn)行優(yōu)化，增加根據(jù)時(shí)間周期進(jìn)行排泥，同時(shí)在沉淀池排泥管路上增加了流量計(jì)對(duì)排泥量進(jìn)行監(jiān)控，日常運(yùn)行過程中根據(jù)進(jìn)水SS濃度和數(shù)量情況對(duì)排泥時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，從而保證了沉淀池的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 調(diào)整濾池運(yùn)行周期

DN濾池設(shè)計(jì)運(yùn)行周期為24h，CN濾池設(shè)計(jì)運(yùn)行周期為48h，由于該工藝采用的是前置反硝化，在運(yùn)行過程中，污水先經(jīng)過DN濾池，再進(jìn)入CN濾池。污水經(jīng)DN濾池過濾后，懸浮物含量很低，CN池濾料阻力的增加主要來源于生物膜自身的增殖，但由于進(jìn)水污染物濃度偏低，生物膜增殖速度較慢。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，將CN池運(yùn)行周期調(diào)整為72h，這樣減少了CN池的反沖洗頻次，在確保工藝運(yùn)行正常的情況下，降低了能耗，同時(shí)也減少了反沖洗對(duì)濾料的磨損。

5 結(jié)語

曝氣生物濾池工藝是從歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝，在國內(nèi)城市污水處理廠的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，主要以引進(jìn)國外設(shè)計(jì)理念并結(jié)合國內(nèi)設(shè)備現(xiàn)狀為主。

針對(duì)低濃度進(jìn)水曝氣生物濾池工藝的調(diào)試，需要根據(jù)進(jìn)水情況編制合適的調(diào)試方案，采取多項(xiàng)措施來提高生物濾池進(jìn)水有機(jī)物濃度，同時(shí)控制好濾池溶解氧，可以有效加快濾池掛膜速度。

[1]邱立平，杜茂安，馮 琦，二段曝氣生物濾池處理生活污水的試驗(yàn)研究[J].環(huán)境工程，2001，19（2）.

[2]鄭 俊，吳浩汀，曝氣生物濾池工藝的理論與工程應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.