移動床生物濾池對煉化污水COD的去除研究

張 超

（中國昆侖工程有限公司，北京 100013）

傳統(tǒng)曝氣生物濾池在污水處理領(lǐng)域已得到廣泛 應(yīng)用〔1-6〕。但目前使用的生物濾池采用固定床定期間斷反沖洗的模式，在實際運行過程中會遇到系統(tǒng)配置復(fù)雜、自動控制要求高、占地面積大等問題。移動床生物濾池是在傳統(tǒng)生物濾池的基礎(chǔ)上優(yōu)化開發(fā)出的一種新型生物濾池，其工藝流程如圖1所示。用空氣提升裝置將濾料由池底提升到頂部，隨后濾料依靠重力返回床層，形成內(nèi)部流動循環(huán)。在濾料提升過程中，空氣的介入和攪拌剝離作用可完成濾料表面生物膜的脫落及雜物剝離。筆者研究了新型移動床生物濾池的設(shè)備運行穩(wěn)定性及水質(zhì)達標可行性，與傳統(tǒng)生物濾池（BAF）的COD去除效果進行對比，為相關(guān)工程設(shè)計與運行提供一定技術(shù)支持。

圖1 工藝流程Fig.1 Technological process

1 實驗部分

1.1 實驗材料

實驗所用原水為某石化污水處理場臭氧接觸池出 水，其水 質(zhì) 情 況 為：COD 30～60 mg∕L、氨 氮3～5 mg∕L、石油類0.5～1 mg∕L、總磷0.1～0.5 mg∕L、pH 6～8、溫度25～35℃。

實驗使用陶粒濾料，與現(xiàn)場BAF濾料一致，其性能指標為：破損率0、磨損率1.01%、密度1.96 g∕cm3、表觀密度1.63 g∕cm3、堆積密度0.96 g∕cm3、孔隙率41.1%、含泥0.32%、鹽酸可溶率0.53%、比表面積3.98×104cm2∕g、有效粒徑3.87 mm、粒徑＜2 mm顆粒0.04%、粒徑＞4 mm顆粒3.98%、均勻系數(shù)1.13、不均勻系數(shù)1.20，采用重鉻酸鉀法測定COD。

1.2 實驗方法

裝置連續(xù)運行前進行培菌及掛膜，待掛膜完成后進水，在不同水力負荷下24 h連續(xù)運行，考察移動床生物濾池的處理效果，采用重鉻酸鉀法測定COD。

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝參數(shù)對比

對某石化污水處理場BAF和移動床生物濾池的設(shè)計及運行參數(shù)進行對比，結(jié)果見表1。

表1 某石化污水處理場BAF和移動床生物濾池的參數(shù)對比Table 1 Parameter comparison of BAF at a petrochemical wastewater treatment and moving bed biofilter

2.2 處理效果對比

按進水量的不同（3、7、10 m3∕h）分為3個階段，對比移動床生物濾池和石化污水處理場BAF的處理效果。

（1）第1階段（3 m3∕h）。此階段移動床生物濾池與石化污水處理場BAF的出水COD變化情況如圖2所示，停留時間對比如圖3所示。

圖2 第1階段移動床生物濾池及石化污水處理場BAF的出水CODFig.2 Effluent CODin moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 1

第1階段的進水COD、移動床生物濾池出水COD及污水處理場出水COD平均分別為65.3、57.9、58.3 mg∕L。由圖2、圖3可見，運行初期移動床生物濾池出水波動較大，隨著掛膜成功、運行穩(wěn)定后，移動床生物濾池出水COD與石化污水處理場BAF出水非常接近，此時移動床生物濾池的水力停留時間為11.1 h，污水處理場BAF水力停留時間平均為19.7 h。第1階段，移動床生物濾池的出水COD略低于石化污水處理場BAF出水COD，表明此階段移動床生物濾池的整體處理效果優(yōu)于石化污水處理場BAF。

圖3 第1階段移動床生物濾池及石化污水處理場BAF的停留時間對比Fig.3 Comparison of residence time between hydraulic moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 1

（2）第2階段（7 m3∕h）。此階段移動床生物濾池與石化污水處理場BAF的出水COD變化情況如圖4所示，停留時間對比如圖5所示。

由圖4可知，第2階段初期移動床生物濾池出水COD較BAF出水高出3～5 mg∕L，中期出現(xiàn)2次明顯的沖擊負荷，使得出水嚴重超標，隨后COD處理效果達到穩(wěn)定狀態(tài)。進水COD為65.2 mg∕L時，移動床生物濾池出水COD和污水處理場出水COD平均分別為49.9、46.1 mg∕L，移動床生物濾池出水COD略高于石化污水處理場BAF出水COD，基本處于同等水平，說明處理負荷提高對移動床生物濾池處理效果的影響較小。由圖5可見，隨著處理量的提升，移動床生物濾池的水力停留時間降至4.9 h，而污水處理場BAF的停留時間平均為25.4 h。

圖5 第2階段移動床生物濾池與石化污水處理場BAF的停留時間對比Fig.5 Comparison of hydraulic residence time between moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 2

（3）第3階段（10 m3∕h）。此階段移動床生物濾池與石化污水處理場BAF的出水COD變化情況如圖6所示，停留時間對比如圖7所示。

圖6 第3階段移動床生物濾池及石化污水處理場BAF的出水CODFig.6 Effluent COD in moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 3

由圖6可見，第3階段初期移動床生物濾池出水COD較BAF出水略高，經(jīng)1周左右處理效果達到穩(wěn)定，此后出水水質(zhì)與BAF出水非常接近。進水COD平均為51.6 mg∕L時，移動床生物濾池出水COD和污水處理場出水COD平均分別為33.2、31.3 mg∕L，處理效果相當。圖7中，隨著移動床生物濾池處理量逐漸提升至10 m3∕h，水力停留時間降至2.5 h，污水處理場BAF的水力停留時間平均為18.3 h。

圖7 第3階段移動床生物濾池與石化污水處理場BAF的停留時間對比Fig.7 Comparison of hydraulic residence time between moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 3

綜上可知，與傳統(tǒng)BAF相比，移動床生物濾池在池容利用率、處理效果等方面有一定優(yōu)勢。水力負荷不同時，移動床生物濾池在連續(xù)處理過程中運行穩(wěn)定、處理效率穩(wěn)步提高。

3 結(jié)論

當處理負荷略高于傳統(tǒng)BAF時，移動床生物濾池對COD的處理效果高于傳統(tǒng)BAF；處理負荷高于傳統(tǒng)BAF 3倍負荷的情況下，移動床生物濾池對COD的去除效果與BAF的接近，可為類似工藝設(shè)計提供一定依據(jù)。