曝氣生物濾池在工業(yè)冷卻水的工程應(yīng)用

楊帆 文婧 李靜璇

摘要：針對(duì)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(jīng)驗(yàn)，改善了包頭市水資源緊張的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池污水回用工業(yè)冷卻水

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0097-02

1 工程概況

包頭市為國(guó)家中西部?jī)?nèi)陸城市，年平均降水低，城市規(guī)劃為重工業(yè)城市，主要工業(yè)為鋼鐵、鋁業(yè)及發(fā)電等，城市取水和水質(zhì)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(qū)現(xiàn)有東河西水質(zhì)凈化廠3×104m3/d及東河?xùn)|水質(zhì)凈化廠2×104m3/d，所采用的處理工藝均是傳統(tǒng)活性污泥法，污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

根據(jù)包頭市實(shí)際情況，再生水主要用于冷卻水，供暖及市政雜用水。結(jié)合國(guó)家對(duì)電廠改擴(kuò)建的要求，電廠也降低運(yùn)行成本，因此本工程的出水主要用于“東華電廠”的循環(huán)冷卻水，根據(jù)電廠要求和污水處理廠進(jìn)出水量，確定本污水回用工程規(guī)模為4.0萬(wàn)立方米/日。（如圖1）

回用水用于電廠循環(huán)冷卻水，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50335-2002）中再生水用做冷卻用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定了本中水回用水水質(zhì)，同時(shí)電廠對(duì)中水水質(zhì)另外附加要求予以確認(rèn)，設(shè)計(jì)水質(zhì)見(jiàn)表2。

2 工藝選擇及參數(shù)

現(xiàn)有污水處理廠正常運(yùn)行，目前的東西兩廠二級(jí)處理水水質(zhì)達(dá)到并優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)現(xiàn)有的污水回用的工程實(shí)踐，用于回用水處理的工藝大部分都包括過(guò)濾，其中有：（1）直接過(guò)濾；（2）混凝沉淀后過(guò)濾；（3）混凝沉淀、過(guò)濾、活性炭吸附等。對(duì)回用水水質(zhì)要求越高，過(guò)濾前工藝越復(fù)雜。

對(duì)于本工程，需要處理的主要是COD、SS、氨氮。而二級(jí)污水處理廠無(wú)法控制的就是氨氮，因此降低氨氮是本工程的關(guān)鍵。為保證過(guò)濾效果我們使二級(jí)生物處理后的廢水通過(guò)顆粒濾料，污染物質(zhì)截留在濾料上，同時(shí)，利用生物膜去除氨氮、COD、SS，使出水多項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)達(dá)標(biāo)，而濾料逐漸堵塞，然后使用反沖洗方法沖掉污染物質(zhì)和老化的生物膜，過(guò)濾恢復(fù)正常運(yùn)行，沖洗后的老化污泥可以排到二級(jí)污水處理廠脫泥車(chē)間進(jìn)行脫泥處理。

對(duì)于特定濾池言，進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)將影響濾池的過(guò)濾效果，為了保證曝氣生物濾池安全穩(wěn)定運(yùn)行，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，同時(shí)不至于周期過(guò)短或?yàn)V料內(nèi)泥球堵塞，因而對(duì)濾池進(jìn)水水質(zhì)，如懸浮固體濃度，絮體顆粒的大小與分布，絮體強(qiáng)度，絮體或顆粒電荷等有一定要求。對(duì)于活性污泥法來(lái)說(shuō)，二沉池出水必將攜帶少量污泥，同時(shí)污水處理廠進(jìn)水偶有工業(yè)廢水的沖擊，出水跑泥或COD波動(dòng)較大，將對(duì)濾池產(chǎn)生嚴(yán)重影響。生物處理一般不能總保持穩(wěn)定，因此必須在生物處理和濾池之間需增設(shè)混凝沉淀（澄清或氣?。┑阮A(yù)處理設(shè)施，以保證濾池安全運(yùn)行。另外，通過(guò)混凝沉淀等預(yù)處理設(shè)施可進(jìn)一步去除COD、BOD5、SS、TP等污染物，降低進(jìn)入生物濾池的污染負(fù)荷，降低生物濾池的壓力，保證出水穩(wěn)定。

在過(guò)濾前工藝選擇上，二級(jí)出水經(jīng)過(guò)微絮凝過(guò)濾、直接過(guò)濾及絮凝沉淀過(guò)濾三種情況進(jìn)行對(duì)比，直接過(guò)濾無(wú)法保證生物濾池穩(wěn)定運(yùn)行；微絮凝過(guò)濾操作較多，過(guò)濾周期短，成本高；沉淀過(guò)濾工藝過(guò)濾周期適中，沉淀后對(duì)生物濾池沖擊小，能保證水質(zhì)穩(wěn)定合格。因此過(guò)濾前選擇工藝是增加絮凝沉淀。

結(jié)合包頭市實(shí)際，冬季長(zhǎng)，溫度低，污水廠進(jìn)水中含有20%～40%的工業(yè)廢水，保證回用水處理常年穩(wěn)定運(yùn)行和回用水水質(zhì)要求，需采用二級(jí)出水混凝沉淀、曝氣生物濾池過(guò)濾、液氯消毒后回用的工藝流程。

主要的處理構(gòu)筑物有：污水調(diào)節(jié)池及提升泵站、凈水間（包括機(jī)械反應(yīng)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(fēng)機(jī)房）、清水池、吸水井、送水泵房及變配電站、鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間等。污水回用流程圖見(jiàn)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(shù)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(guò)程

中水廠在2005年底開(kāi)始進(jìn)水培菌，到2006年2月底培菌基本完成。

培菌期間來(lái)水為東河?xùn)|水質(zhì)凈化廠的二級(jí)出水，需要增加營(yíng)養(yǎng)時(shí)使用了少量東河?xùn)|水質(zhì)凈化廠的初沉池出水，培菌初期采用進(jìn)水悶曝、靜置、放空、再進(jìn)水悶曝、靜置、放空一系列步驟，經(jīng)過(guò)三周培菌掛膜后，采用連續(xù)進(jìn)水連續(xù)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(fù)荷、小流量的方式運(yùn)行，為了增加進(jìn)水微生物，暫不經(jīng)過(guò)混凝沉淀，正常反沖洗周期為每天1次，培菌期間為每?jī)商?次，同時(shí)化驗(yàn)室每天2次對(duì)COD、氨氮、堿度進(jìn)行化驗(yàn)檢測(cè)，當(dāng)進(jìn)出水氨氮降低5mg/L、COD去除率達(dá)到20%，硝化菌已經(jīng)出現(xiàn)，這時(shí)化驗(yàn)室每天1次對(duì)COD、氨氮進(jìn)行檢測(cè)，觀察出水水質(zhì)。到2006年1月底COD平均去除率為37%，進(jìn)水平均125mg/L，出水平均77mg/L；氨氮平均去除率23%，進(jìn)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(jìn)水133mg/L，出水68mg/L；氨氮平均去除率76%，進(jìn)水平均57mg/L，出水平均14mg/L，此時(shí)培菌工作已經(jīng)基本完成。培菌期在北方冬季，為二級(jí)出水，整體水溫在10℃～13℃，硝化菌依然能夠生長(zhǎng)。

在培菌工作的后期，氨氮的去除率非常高，將進(jìn)水量提高，增加負(fù)荷，使微生物繼續(xù)增加，直到達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。此階段從2006年2月底到2006年5月。

4 工藝運(yùn)行影響總結(jié)

自2006年5月中水廠進(jìn)入正常運(yùn)行，COD、BOD、氨氮等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，東河中水廠進(jìn)水、出水水質(zhì)見(jiàn)表3。

從上表中可以看出曝氣生物濾池運(yùn)行穩(wěn)定，進(jìn)水COD在100mg/L以下，出水可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且不受冬、夏季水溫變化影響，氨氮處理冬季溫度較低時(shí)受到一定影響，二級(jí)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(shí)安裝有暖氣，水溫基本可以保持在10℃，硝化菌生長(zhǎng)雖受抑制，但出水也可以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行總結(jié)出幾點(diǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)：（1）曝氣生物濾池反沖必須均勻，濾頭有堵塞情況時(shí)需及時(shí)清理，避免布?xì)獠痪鶎?dǎo)致濾料層發(fā)生偏移；（2）停用的曝氣生物濾池需要保持濕潤(rùn)，停運(yùn)不超過(guò)15天再進(jìn)水能迅速恢復(fù)生物膜，使出水達(dá)標(biāo)，運(yùn)行2年需要補(bǔ)充由于反沖洗而飄出的濾料；（3）因電廠負(fù)荷變化導(dǎo)致需水不穩(wěn)定，工程中設(shè)有調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)底部會(huì)累積少量二級(jí)出水的污泥，提升泵抽到底部會(huì)造成瞬時(shí)COD較高，影響出水水質(zhì)，需要定期清理調(diào)節(jié)池；（4）根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)可以隨時(shí)變化投藥量及生物濾池開(kāi)啟池?cái)?shù)，保證達(dá)標(biāo)前提下節(jié)能降耗。（5）進(jìn)水COD高于120mg/L，無(wú)法保證出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

曝氣生物濾池處理二級(jí)出水，能穩(wěn)定達(dá)到工業(yè)冷卻水使用標(biāo)準(zhǔn)，緩解了包頭市城市供水的緊張狀況，節(jié)約了能源消耗，提高了電廠的盈利能力，拓展了排水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，對(duì)改善城市環(huán)境、水資源綜合有效利用和城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有積極的作用。

參考文獻(xiàn)

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