曝氣生物濾池曝氣不均勻原因分析及處理

王勤東，高 柳

(陜西長青能源化工有限公司,陜西寶雞 721000)

陜西長青能源化工有限公司(簡稱長青能源)60萬t/a甲醇項目配套3座10 m×6 m×6 m的曝氣生物濾池。曝氣生物濾池的主要作用是對來自于序列間歇式活性污泥法(SBR)池的水，利用微生物進一步去除水中殘余有機物及氨氮。曝氣生物濾池采用上流式，其底部為氣水混合室，之上為長柄濾頭、曝氣管、墊層、濾層。反沖洗時，氣水同時進入混合室，經長柄濾頭進入濾料，反沖出水回入調節池，與原污水一并處理。曝氣系統采用生物濾池專用單孔膜曝氣器。但隨著曝氣生物濾池運行時間的加長，會逐漸出現濾料堵塞嚴重、曝氣器支管損壞嚴重、曝氣不均勻、曝氣風機負荷增加等問題。

1 結構及工作原理

曝氣生物濾池的結構見圖1。

圖1 曝氣生物濾池示意圖

曝氣生物濾池的工作原理包括上向流與下向流2種[1-2]，長青能源采用上向流的形式。在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料采用特制的球形輕質陶粒濾料，按級配裝填，粒徑為4～6 mm，比表面積為3～5 m2/g，具有掛膜性能好、反沖洗容易、截污能力強、阻力小等特點。濾料表面生長著高活性的生物膜，濾池內部曝氣。污水流經濾料時，利用濾料的高比表面積帶來的高濃度生物膜的氧化降解能力對污水進行快速凈化，實現生物氧化降解作用；同時，污水流經濾料時，濾料呈壓實狀態，利用濾料粒徑較小的特點及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的懸浮物，且保證脫落的生物膜不會隨水漂出，實現截留作用；運行一定時間后，由于水頭損失的增加，需要對濾池進行反沖洗，以釋放截留的懸浮物,更新生物膜，實現反沖洗作用[3-4]。

2 曝氣效果差的原因分析

曝氣裝置的性能對曝氣生物濾池的運行、管理及能耗等都有重要的影響。目前，國內多采用單孔膜曝氣器，因為其具有布氣均勻、氧傳質效率高的優點。但是，單孔膜曝氣器在運行一段時間后就會存在不同程度的堵塞和布氣不均勻的現象，時間越久，堵塞越嚴重。經過長時間的運行，由于曝氣管受濾料的壓力，且可能已到使用年限，所以曝氣支管就會發生斷裂，這就會使濾料進入曝氣管，進而使得曝氣風機的負荷增加，影響曝氣效果。另外，單孔膜曝氣器上橡膠膜片的孔口均勻程度和橡膠的老化程度都是影響其布氣均勻性和運行效果的重要因素。由于制造精度的問題，導致曝氣管的孔口尺寸不一致，更有甚者，制造時橡膠膜片的孔口與曝氣管的孔口存在錯位現象，這就使得空氣不能很順暢地從曝氣管孔口中出來。隨著單孔橡膠膜片的老化，濾料就會更容易進入曝氣支管中，從而導致曝氣管堵塞。

3 改進措施

陜西長青能源化工有限公司3座曝氣生物濾池自2012年投運后，沒有檢修過。由于運行時間已經很久，加之SBR池來水水質也比較差，所以導致曝氣生物濾池對來水的處理效果大大減弱。由于大量的濾料進入曝氣管中，堵塞了壓縮空氣的通道，導致曝氣風機即使提供了額定的風量，也達不到預定的曝氣效果。

決定先清理3座曝氣生物濾池的濾料，然后對曝氣管進行逐座更換。將水排干后，可以看到濾料表面有一層厚厚的淤泥(見圖2)，晾了2～3 d后，操作員踩在架板上才能勉強站住。經過12 d的清理，才將1座曝氣生物濾池的濾料全部清理完畢。在清理的過程中，越往池底，濾料中所夾帶的水分和淤泥越多，清理起來越困難，但這也說明了對曝氣生物濾池檢修的必要性。在拆除舊的曝氣管時，發現1根曝氣支管的固定支架數量有限，曝氣支管損壞嚴重；同時，曝氣支管與母管連接所用的接頭大部分已從母管上面脫落，使得濾料進入母管中，嚴重堵塞了壓縮空氣的流道，影響布氣效果。

圖2 排水后的曝氣生物濾池

選用混凝土用膨脹螺栓，配合支架的上管夾和下管夾對曝氣支管進行固定。上管夾和下管夾均為半圓筒形，檢修時逐個對支架進行檢查，以保證每個支架的上管夾與下管夾將曝氣支管固定，沒有脫開的風險。增加了每根曝氣支管上膨脹螺栓的數量，以提高曝氣支管的強度(見圖3)。考慮到曝氣支管上的氣孔越多，曝氣效果會越好；因此，經過對比多家的單孔膜曝氣器，最終所采購的單孔膜曝氣器的氣孔間距從原來的20 cm變成了15 cm。這樣一來就加大了每根支管上單孔膜曝氣器的密度，從而增大了曝氣量，有效延長了單孔膜曝氣器的使用壽命，而且曝出的氣泡更加微小(見圖4)，使得空氣在水中的氧轉移效率更高，節省了運行成本。

圖3 曝氣管更換過程中

(a) 更換前

4 結語

從曝氣生物濾池的工藝原理、主要形式及其優缺點等方面對其在污水處理中的應用進行了闡述。曝氣生物濾池是常見的污水處理技術，其能去除多種有害物質，具有出水水質好、高效節能、成本低等諸多優勢，因而在污水處理中得到日益廣泛的應用[4]。在曝氣生物濾池中作用最大的部分無疑是濾料，但為了給微生物提供足夠的溶解氧，曝氣器在污水處理中也充當著極其重要的作用，只有布氣均勻，才能使微生物發揮氧化降解作用和對懸浮物的截留作用，進而使污水的出水水質達標。通過運行一段時間后證明，新換的單孔膜曝氣器不受池內溫度影響，不受濾池高度及掛膜生物陶粒濾料空隙率控制，氣泡直徑小、分布勻稱并且分布范圍大，因曝氣器出口凹凸不平，所以曝氣器氣孔不易被堵塞，避免了掛膜生物陶粒濾料的堆壓，減少了支管支架斷裂的風險，保證了系統的穩定運行。