曝氣生物濾池在石油化工企業(yè)污水處理中的應(yīng)用*

李 宏，李 龍，李文君

曝氣生物濾池在石油化工企業(yè)污水處理中的應(yīng)用*

李 宏，李 龍，李文君

（中國(guó)寰球工程公司遼寧分公司，遼寧撫順113006）

曝氣生物濾池可以用于石化污水的二級(jí)生化處理，該好氧生物處理新工藝出水水質(zhì)好，氧的傳輸效率高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，耐低溫，運(yùn)行可靠，自動(dòng)化程度高。與普通活性污泥法相比，BAF裝置結(jié)構(gòu)緊湊，生化反應(yīng)和過濾在1個(gè)單元中進(jìn)行，不需要二次沉淀池，從而節(jié)省占地60%以上、節(jié)約投資25%以上，降低污水處理成本25%以上，出水水質(zhì)完全達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

曝氣生物濾池；石油化工企業(yè)；污水處理

曝氣生物濾池（Biological Aerated Filters）也叫淹沒式曝氣生物濾池，是近年來開發(fā)出的污水處理工藝，已在歐美和日本廣泛應(yīng)用，但在我國(guó)對(duì)BAF的研究很少[1-3]。國(guó)外從20世紀(jì)初開始進(jìn)行研究，于80年代末基本成型，后不斷改進(jìn)，并已開發(fā)出多種形式。在開發(fā)過程中，充分借鑒了污水處理接觸氧化法和給水快速濾池的設(shè)計(jì)思路，集曝氣、高濾速、截留懸浮物，定期反沖洗等特點(diǎn)于一體。污水生物處理技術(shù)包括活性污泥法和生物膜法兩大類。到目前為止，我國(guó)城鎮(zhèn)污水廠建設(shè)絕大部分采用活性污泥法的生物污水處理技術(shù)：包括氧化溝工藝、A/O工藝、AB工藝、SBR及其變形工藝。生物膜法的代表工藝是生物濾池，由于其池型結(jié)構(gòu)、布水布?xì)?、設(shè)備材料、自動(dòng)控制等因素不夠成熟，抑制了生物濾池的發(fā)展應(yīng)用，但到了上世紀(jì)90年代，隨著相關(guān)技術(shù)條件的成熟，生物濾池工藝開始得到應(yīng)用，并日益體現(xiàn)其獨(dú)特的優(yōu)越性[4-8]。

1 曝氣生物濾池（BAF）簡(jiǎn)介

1.1 工藝原理

曝氣生物濾池是一種新型高負(fù)荷淹沒式三相反應(yīng)器，它兼有活性污泥法和生物膜法兩者的優(yōu)點(diǎn)，并將生物接觸氧化與吸附過濾2種工藝處理過程合并在同一構(gòu)筑物中完成。其工藝原理為：在濾池中裝填一定量粒徑較小的顆粒狀濾料，濾料表面附著生長(zhǎng)生物膜，在濾池內(nèi)部完成曝氣。污水流經(jīng)時(shí)，污染物、溶解氧及其它物質(zhì)首先經(jīng)過液相擴(kuò)散到生物膜表面及內(nèi)部，利用濾料上高濃度生物膜的強(qiáng)氧化降解能力對(duì)污水進(jìn)行快速凈化，此為生物氧化降解過程；同時(shí)，因污水流經(jīng)時(shí)，濾料呈壓實(shí)狀態(tài)，利用濾料粒徑較小的特點(diǎn)及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量懸浮物，且保證脫落的生物膜不會(huì)隨水漂出，此為截留作用；運(yùn)行一定時(shí)間后，因水頭損失的增加，需對(duì)濾池進(jìn)行反沖洗，以釋放截留的懸浮物并更新生物膜，此為反沖洗過程。濾料同時(shí)還起到過濾作用，將生物接觸氧化過程中產(chǎn)生的剩余污泥、脫落的生物膜和水中的懸浮物截留在濾料內(nèi)，完成固液分離的過程，所以在BAF工藝中不需要再設(shè)置二沉池[9-12]。處理水由頂部出水系統(tǒng)收集到出水渠。當(dāng)裝置運(yùn)行到一定時(shí)期，隨著生物量和濾料中截留雜質(zhì)的增加，濾料中水頭損失增大，水位上升到一定高度，需要對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗，反沖洗廢水回流到一級(jí)處理設(shè)施。

1.2 優(yōu)點(diǎn)

（1）BAF生物濾池的濾料顆粒細(xì)小，提供了大量的比表面積，使濾池單位體積內(nèi)生物量高，同時(shí)由于填料上的生物膜較薄，其活性相對(duì)較高，因此該工藝的有機(jī)物負(fù)荷和去除率都較高；

（2）裝置結(jié)構(gòu)緊湊，生化反應(yīng)和過濾在一個(gè)單元中進(jìn)行，不需要二次沉淀池，從而節(jié)省占地、節(jié)約投資。

（3）氣、水相對(duì)運(yùn)動(dòng)，氣泡接觸面積增大，接觸時(shí)間長(zhǎng)，氧的傳輸效率高，供氧動(dòng)力消耗低，運(yùn)行費(fèi)用低。

（4）裝置具有多種凈化功能，能同時(shí)去除有機(jī)物和氨氮。并對(duì)懸浮物有一定的截留作用。過濾速度快，處理負(fù)荷高。

（5）耐低溫，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，受氣候、水量和水質(zhì)變化影響小。

（6）裝置采用模塊化結(jié)構(gòu)，有利于將來改擴(kuò)建。

（7）與下向流過濾相反，上向流過濾維持在整個(gè)濾池高度上提供正壓條件，可以更好的避免形成溝流或短流，出水水質(zhì)好。

（8）污水從設(shè)備管道直接進(jìn)入池體內(nèi)部，當(dāng)其從池體上方出來進(jìn)入操作環(huán)境時(shí)，污染物已經(jīng)被去除，不會(huì)向環(huán)境擴(kuò)散臭氣。

1.3 BAF裝置的結(jié)構(gòu)

1.3.1 濾池池體

濾池池體的作用是容納被處理水量和圍擋濾料，并承托濾料和曝氣裝置的重量。生物濾池的形狀有圓形、正方形和矩形3種，結(jié)構(gòu)形式有鋼制設(shè)備和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。

1.3.2 濾料

作為生物膜載體—濾料的選擇是曝氣生物濾池技術(shù)成功與否的關(guān)鍵之一，它決定了反應(yīng)器能否高效運(yùn)行，在選擇濾料時(shí)應(yīng)掌握以下原則：

①硬度較好的濾料即使在過濾過程中使用多年仍能保持其原有的大小和形狀；

②可磨損性濾料必須具有較高的耐腐蝕性，這樣能減小濾料在反沖洗過程中的磨損；

③多孔性濾料表面的多孔性可為菌膠團(tuán)提供最佳的生長(zhǎng)條件；

④可粒化性能可按具體工藝要求為固體物質(zhì)的停留以及有機(jī)物氧化提供最佳條件；

⑤在工程中可通過濾料高度來優(yōu)化配合供氧和能量消耗的凈化能力。

目前應(yīng)用較多的填料主要是輕質(zhì)圓形陶粒如粘土陶粒和頁(yè)巖陶粒，從應(yīng)用運(yùn)行結(jié)果看效果比較好。

輕質(zhì)圓形陶粒采用天然陶土、粘土、粉煤灰等為原料，加入適量的輔料，經(jīng)球磨、成形、燒成、篩分等工序加工而成，主要有以下特點(diǎn)：

①?gòu)?qiáng)度大、孔隙率大、比表面積大、化學(xué)和物理穩(wěn)定性好。與常規(guī)的玻璃鋼、聚氯乙烯、聚丙烯、維尼綸等規(guī)則濾料相比，具有生物附著性強(qiáng)、掛膜性能良好、水流流態(tài)好、反沖洗容易進(jìn)行、截污能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

②形狀規(guī)則，粒徑可大可小，密度適宜，克服了不規(guī)則濾料水流阻力大、易結(jié)球并引起濾池堵塞，反沖洗強(qiáng)度大，易沖刷破碎的缺點(diǎn)。

③在制作過程中通過控制適當(dāng)?shù)呐淞虾蜔晒に?，可改變陶粒的密度，且使其表面粗糙、多微孔、不結(jié)釉。

④以輕質(zhì)圓形陶粒做接觸填料，采用淹沒式曝氣生物濾池處理污水，可以充分利用濾料的比表面，起到深度處理作用。

1.4 承托層

承托層主要是為了支撐濾料，防止濾料流失和堵塞濾頭，同時(shí)還可以保持反沖洗穩(wěn)定進(jìn)行。

承托層粒徑比所選濾頭孔徑要大4倍以上，并根據(jù)濾料直徑的不同來選取承托層的顆粒大小和高度，濾料直接填裝在承托層上，承托層下面是濾頭和承托板。

承托層的填裝必須有一定的級(jí)配，一般從上到下粒徑逐漸增大，高度為0.3～0.4 m。承托層常用材質(zhì)為卵石或瓷球，為保證承托層的穩(wěn)定，并對(duì)配水的均勻性起充分作用，要求材質(zhì)具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，形狀應(yīng)盡量接近圓形。

1.5 布?xì)庀到y(tǒng)

曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須根據(jù)工藝計(jì)算所需供氣量來進(jìn)行。保持曝氣生物濾池中足夠的溶解氧是維持曝氣生物濾池內(nèi)生物膜高活性，對(duì)有機(jī)物和氨氮高去除率的必備條件，因此選擇合適的充氧方式對(duì)曝氣生物濾池的穩(wěn)定運(yùn)行十分重要。

曝氣生物濾池一般采用鼓風(fēng)曝氣形式，空氣擴(kuò)散系統(tǒng)一般有穿孔管空氣擴(kuò)散系統(tǒng)和專用空氣擴(kuò)散器2種。

1.6 反沖洗系統(tǒng)

曝氣生物濾池反沖洗系統(tǒng)由反沖洗供水系統(tǒng)與反沖洗供氣系統(tǒng)組成。BAF反沖洗方式與給水處理中的V形濾池類似，采用氣—水聯(lián)合反沖洗，其目的是去除生物濾池運(yùn)行過程中截留的各種顆粒及膠體污染物以及老化脫落的微生物膜。

2 BAF在石化污水處理中的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)有很多石油化工企業(yè)廢水處理采用BAF工藝，取得了預(yù)期效果。2.1 工程概況

鞍山某煉油污水處理場(chǎng)一級(jí)處理采用調(diào)節(jié)均質(zhì)、隔油和氣浮等傳統(tǒng)工藝，已有的二級(jí)處理采用傳統(tǒng)的好氧活性污泥法。2003年以來，進(jìn)水水量增大，出水水質(zhì)超標(biāo)嚴(yán)重，為保證達(dá)標(biāo)排放，以及回用作為循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水，2004年在原有二沉池之后增設(shè)了兩級(jí)BAF。第一級(jí)BAF用于達(dá)標(biāo)排放，第二級(jí)BAF用于回用水處理，達(dá)到了預(yù)期目的。

2.2 BAF工藝裝置及運(yùn)行情況

BAF裝置一級(jí)2間、二級(jí)2間，為鋼筋混凝土濾池，單間平面尺寸5 m×5 m，深5.7 m。濾料層采用酶促高效掛膜球形輕質(zhì)陶粒濾料。反沖洗周期為2～3 d，采用自動(dòng)氣-水聯(lián)合反沖洗方式。該BAF裝置于2004年3月開始調(diào)試并掛膜投入正式運(yùn)行，出水水質(zhì)指標(biāo)完全達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)》（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及回用水（用于循環(huán)冷卻補(bǔ)充水）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

曝氣生物濾池好氧生物處理新工藝占地面積節(jié)省60%以上，減少投資25%以上，降低污水處理成本25%以上，出水水質(zhì)好，能直接回用，無臭味，對(duì)環(huán)境無不良影響，在石油化工企業(yè)污水回用處理或深度處理中，可以得到應(yīng)用推廣，真正實(shí)現(xiàn)污水的“分散處理、就地回用”。

[1]王良均，吳孟周.石油化工廢水處理設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2002.

[2]張自杰.廢水處理理論與設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.

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Application of Biological Aerated Filter in Treatment of Petrochemical Wastewater

LI Hong，LI Long，LI Wen-jun
（Huanqiu Contracting&Engineering Corp，Liaoning Branch Company，Liaoning Fushun 113006，China）

The biological aerated filter（BAF）can be used in the two-stage biochemical treatment of petrochemical wastewater.This technology has the advantages including high-degree automation，good water-treated quality，good oxygen transfer efficiency，low temperature resistance，reliable operation and better impact resistance.Through comparison with the activated sludge process，BAF device structure is compact，biochemical reactions and filter are in a unit，so the secondary settling tank is not needed，which can save the site area by above 60%and reduce cost by above 25%，the effluent water quality can reach the Level 1 of“Integrated Water Discharge Standard”（GB8978-1996）.

Biological aerated filter；Petrochemical enterprise；Wastewater treatment；Engineering application

X703

A

1671-0460（2010）05-0575-03

2010-09-20

李宏，女，1991年畢業(yè)于沈陽師范學(xué)院生物專業(yè)，一直從事石油化工行業(yè)環(huán)保專業(yè)設(shè)計(jì)工作。電話：0413-7593935，E-mail：cpelihong@163.com。