振動棒在曝氣池濾料板結中的應用

高寶安 王文娟

（棗莊大興礦業有限責任公司，山東 棗莊 277319)

1 現狀

棗莊大興礦業有限責任公司污水處理廠于2011年8月30日正式通過驗收并投入運行，設計污水處理能力為3100m3/ d，其中礦井水2300m3/ d，生活污水800m3/ d。礦井水與生活污水分開進行處理，處理后的清水統一排到清水池，部分進行回用，外排水經檢測指標符合《山東省南水北調沿線水污染物排放標準》（其主要指標有：COD≤50mg/L，BOD≤20mg/L，NH3-N≤5，SS＜20mg/L等）。

污水處理系統在運行中，因C/N曝氣生物濾池濾料板結，產水量和水質不同程度的受到影響，水解酸化初沉池周期性溢水。即使啟用兩臺（正常運行1臺）5.5kW風機進行空氣反沖洗，也無法將局部分板結的濾料沖散。目前只有靠人工從曝氣池料孔中將濾料全部掏出或在曝氣池內上部就地翻料處理，人工翻料勞動強度大、時間長。如果濾料板結嚴重，濾料將報廢處理，會嚴重影響生產。目前缺少合適的工具對濾料板結進行處理。

2 振動棒工作原理

振動棒的動力來源于電動機，其振動來源于偏心重錘的離心力。其結構是由一根軟軸的一端連接電動機，另一端連接一個偏心重錘，偏心重錘外殼是金屬護套，也就是振動棒。電動機工作時，通過軟軸帶動重錘旋轉，由于重錘偏心不在轉動軸線上，軟軸高速旋轉時產生的離心力使重錘發生強烈抖動，抖動力通過軸承傳遞給振動棒殼體，從而使振動棒產生圓周振動。

3 曝氣池濾料板結特征及原因分析

（1）曝氣池內部結構分析，C/N 曝氣生物池規格Φ3200×5500mm，中上部是填料層，選用球型陶粒濾料，濾料顆粒Φ4mm～Φ6mm，濾料鋪設厚度3000mm，濾池底部設有進水管、放空管、單孔膜空氣擴孔器、曝氣管、專用濾頭、反沖洗進氣管及反沖洗進水管。如圖1所示。

圖1 曝氣生物濾池系統圖

（2）濾料對懸浮物進行截留與釋放的反復過程中，在濾層的表面400mm以下，因濾料顆粒細小，反沖洗時相互碰撞機會少，沸騰量小，所以不易清洗干凈。在這種情況下，濾料自身周圍開始滋生生物膜并與周邊的懸浮物產生粘聯，也是板結前的“孵化期”，透水性逐步減少，產水量及水質慢慢受到影響，在污水處理過程中，會周期性造成初沉池溢水。

（3）C/N 曝氣池濾料板結周期基本在3個月左右，二級曝氣池濾料板結周期基本在8個月左右，板結深度在400mm以下。根據對板結后的濾料附著物的成分檢驗分析，主要有以下幾個方面：

① 從濾料板結塊外觀判斷，團塊的硬度低、粘性較高且發黑發臭，有大量生物粘泥，用殺菌劑噴灑后變色并很容易剝離，此種膠結物主要是礦物質油及生物粘泥等有機物污染造成；

② 遺留在濾層上表層的污物為粉狀，在一定時間內會產生吸附力，如不能有效地去除，在隨后的反洗過程中，空氣會走捷徑，沾著污物的濾料受反洗空氣搓動量就小，在投入下一濾水周期后，濾料顆粒會增大，會從表面沉入內部，顆粒之間會自然粘結，進而板結、漫延，直至水量及水質受到影響或失效。

4 確定整改方案及實施過程

（1）針對濾料板結層性質特點，從濾料結構、有機物特性等方面分析粘結機理，找到問題的本質，采取“疏順導滯”的方法，確定使用混凝土插入式振動棒，使板結濾料在振動中散開，濾料在振動中產生摩擦、揉搓，促使濾料自身及周圍的有機物脫離，實現濾料結板粉碎目的。

（2）振動棒型號確定，使用2.2kW插入式振動電機，電壓380V ，混凝土振動棒長6000mm，棒頭直徑50mm，振動頻率高。

（3）實施方案流程：將C/N 曝氣池的進氣閥和進水閥分別關閉，打開放空閥將池內污水放至與濾料持平或稍低于濾料，在曝氣池的上部橫1根Φ25×3600mm鋼管，作為混凝土振動棒的生根點。根據實際濾料鋪設厚度及池內上部空間距離，留出振動棒管線的長度，既能保證讓振動棒振到下部板結的濾料使其松散，又能保證振動棒不觸及到擴孔器、曝氣管、專用濾頭等設施。如圖2所示。

圖2 曝氣生物濾池結構圖

（4）振動棒可在濾料池內以縱橫120mm的方格形式布點，啟動振動電機，手扶振動棒管垂直放到濾料上，振動棒在自振和自重的情況下自動進入濾料層內，上部為好氧區，下部為缺氧區，在板結的濾料中強制進行機械性振動摩擦，使板結的濾料顆粒慢慢松散，濾料層松弛。如局部濾料層板結嚴重，可加密振動，保證濾料層松散。全部振動完成后，打開進氣閥、進水閥、反沖洗閥，將濾料層中的礦物質油及生物粘泥等有機物沖洗掉，濾料層發生松動，有利于后續氣水洗和水洗過程、反沖洗各段時間的改變，從而減少了濾池反沖洗時間及周期頻率，徹底解決懸浮物積累過多和生物膜生長過厚的情況。

5 使用效果及結論

采用曝氣生物濾池污水處理工藝，反沖洗強度不夠、濾池反沖洗周期延長、反沖洗不徹底等因素都會影響其水產量和水質量，甚至發生濾料板結現象。因此，濾池的及時有效沖洗是保持其穩定運行的關鍵，這就要求在實際運行過程中，根據進水水質的變化和濾池運行的實際情況，及時調整反沖洗的時間和強度，提高反沖洗的清洗效果，從根本上預防濾料板結的發生。

本裝置解決了濾料板結問題，可在停水期間處理，也可在反沖洗期間處理，不影響曝氣生物濾池正常運行。重量輕，移動方便，投資少，效率高，安全可靠，有效延長陶粒濾料使用壽命，是水處理人員的好幫手。