曝气生物滤池在石油化工企业污水处理中的应用*

李 宏，李 龙，李文君

曝气生物滤池在石油化工企业污水处理中的应用*

李 宏，李 龙，李文君

（中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺113006）

曝气生物滤池可以用于石化污水的二级生化处理，该好氧生物处理新工艺出水水质好，氧的传输效率高，抗冲击负荷能力强，耐低温，运行可靠，自动化程度高。与普通活性污泥法相比，BAF装置结构紧凑，生化反应和过滤在1个单元中进行，不需要二次沉淀池，从而节省占地60%以上、节约投资25%以上，降低污水处理成本25%以上，出水水质完全达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

曝气生物滤池；石油化工企业；污水处理

曝气生物滤池（Biological Aerated Filters）也叫淹没式曝气生物滤池，是近年来开发出的污水处理工艺，已在欧美和日本广泛应用，但在我国对BAF的研究很少[1-3]。国外从20世纪初开始进行研究，于80年代末基本成型，后不断改进，并已开发出多种形式。在开发过程中，充分借鉴了污水处理接触氧化法和给水快速滤池的设计思路，集曝气、高滤速、截留悬浮物，定期反冲洗等特点于一体。污水生物处理技术包括活性污泥法和生物膜法两大类。到目前为止，我国城镇污水厂建设绝大部分采用活性污泥法的生物污水处理技术：包括氧化沟工艺、A/O工艺、AB工艺、SBR及其变形工艺。生物膜法的代表工艺是生物滤池，由于其池型结构、布水布气、设备材料、自动控制等因素不够成熟，抑制了生物滤池的发展应用，但到了上世纪90年代，随着相关技术条件的成熟，生物滤池工艺开始得到应用，并日益体现其独特的优越性[4-8]。

1 曝气生物滤池（BAF）简介

1.1 工艺原理

曝气生物滤池是一种新型高负荷淹没式三相反应器，它兼有活性污泥法和生物膜法两者的优点，并将生物接触氧化与吸附过滤2种工艺处理过程合并在同一构筑物中完成。其工艺原理为：在滤池中装填一定量粒径较小的颗粒状滤料，滤料表面附着生长生物膜，在滤池内部完成曝气。污水流经时，污染物、溶解氧及其它物质首先经过液相扩散到生物膜表面及内部，利用滤料上高浓度生物膜的强氧化降解能力对污水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，因污水流经时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一定时间后，因水头损失的增加，需对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。滤料同时还起到过滤作用，将生物接触氧化过程中产生的剩余污泥、脱落的生物膜和水中的悬浮物截留在滤料内，完成固液分离的过程，所以在BAF工艺中不需要再设置二沉池[9-12]。处理水由顶部出水系统收集到出水渠。当装置运行到一定时期，随着生物量和滤料中截留杂质的增加，滤料中水头损失增大，水位上升到一定高度，需要对滤料进行反冲洗，反冲洗废水回流到一级处理设施。

1.2 优点

（1）BAF生物滤池的滤料颗粒细小，提供了大量的比表面积，使滤池单位体积内生物量高，同时由于填料上的生物膜较薄，其活性相对较高，因此该工艺的有机物负荷和去除率都较高；

（2）装置结构紧凑，生化反应和过滤在一个单元中进行，不需要二次沉淀池，从而节省占地、节约投资。

（3）气、水相对运动，气泡接触面积增大，接触时间长，氧的传输效率高，供氧动力消耗低，运行费用低。

（4）装置具有多种净化功能，能同时去除有机物和氨氮。并对悬浮物有一定的截留作用。过滤速度快，处理负荷高。

（5）耐低温，抗冲击负荷能力强，受气候、水量和水质变化影响小。

（6）装置采用模块化结构，有利于将来改扩建。

（7）与下向流过滤相反，上向流过滤维持在整个滤池高度上提供正压条件，可以更好的避免形成沟流或短流，出水水质好。

（8）污水从设备管道直接进入池体内部，当其从池体上方出来进入操作环境时，污染物已经被去除，不会向环境扩散臭气。

1.3 BAF装置的结构

1.3.1 滤池池体

滤池池体的作用是容纳被处理水量和围挡滤料，并承托滤料和曝气装置的重量。生物滤池的形状有圆形、正方形和矩形3种，结构形式有钢制设备和钢筋混凝土结构等。

1.3.2 滤料

作为生物膜载体—滤料的选择是曝气生物滤池技术成功与否的关键之一，它决定了反应器能否高效运行，在选择滤料时应掌握以下原则：

①硬度较好的滤料即使在过滤过程中使用多年仍能保持其原有的大小和形状；

②可磨损性滤料必须具有较高的耐腐蚀性，这样能减小滤料在反冲洗过程中的磨损；

③多孔性滤料表面的多孔性可为菌胶团提供最佳的生长条件；

④可粒化性能可按具体工艺要求为固体物质的停留以及有机物氧化提供最佳条件；

⑤在工程中可通过滤料高度来优化配合供氧和能量消耗的净化能力。

目前应用较多的填料主要是轻质圆形陶粒如粘土陶粒和页岩陶粒，从应用运行结果看效果比较好。

轻质圆形陶粒采用天然陶土、粘土、粉煤灰等为原料，加入适量的辅料，经球磨、成形、烧成、筛分等工序加工而成，主要有以下特点：

①强度大、孔隙率大、比表面积大、化学和物理稳定性好。与常规的玻璃钢、聚氯乙烯、聚丙烯、维尼纶等规则滤料相比，具有生物附着性强、挂膜性能良好、水流流态好、反冲洗容易进行、截污能力强等优点。

②形状规则，粒径可大可小，密度适宜，克服了不规则滤料水流阻力大、易结球并引起滤池堵塞，反冲洗强度大，易冲刷破碎的缺点。

③在制作过程中通过控制适当的配料和烧成工艺，可改变陶粒的密度，且使其表面粗糙、多微孔、不结釉。

④以轻质圆形陶粒做接触填料，采用淹没式曝气生物滤池处理污水，可以充分利用滤料的比表面，起到深度处理作用。

1.4 承托层

承托层主要是为了支撑滤料，防止滤料流失和堵塞滤头，同时还可以保持反冲洗稳定进行。

承托层粒径比所选滤头孔径要大4倍以上，并根据滤料直径的不同来选取承托层的颗粒大小和高度，滤料直接填装在承托层上，承托层下面是滤头和承托板。

承托层的填装必须有一定的级配，一般从上到下粒径逐渐增大，高度为0.3～0.4 m。承托层常用材质为卵石或瓷球，为保证承托层的稳定，并对配水的均匀性起充分作用，要求材质具有良好的机械强度和化学稳定性，形状应尽量接近圆形。

1.5 布气系统

曝气系统的设计必须根据工艺计算所需供气量来进行。保持曝气生物滤池中足够的溶解氧是维持曝气生物滤池内生物膜高活性，对有机物和氨氮高去除率的必备条件，因此选择合适的充氧方式对曝气生物滤池的稳定运行十分重要。

曝气生物滤池一般采用鼓风曝气形式，空气扩散系统一般有穿孔管空气扩散系统和专用空气扩散器2种。

1.6 反冲洗系统

曝气生物滤池反冲洗系统由反冲洗供水系统与反冲洗供气系统组成。BAF反冲洗方式与给水处理中的V形滤池类似，采用气—水联合反冲洗，其目的是去除生物滤池运行过程中截留的各种颗粒及胶体污染物以及老化脱落的微生物膜。

2 BAF在石化污水处理中的应用

国内有很多石油化工企业废水处理采用BAF工艺，取得了预期效果。2.1 工程概况

鞍山某炼油污水处理场一级处理采用调节均质、隔油和气浮等传统工艺，已有的二级处理采用传统的好氧活性污泥法。2003年以来，进水水量增大，出水水质超标严重，为保证达标排放，以及回用作为循环冷却水补充水，2004年在原有二沉池之后增设了两级BAF。第一级BAF用于达标排放，第二级BAF用于回用水处理，达到了预期目的。

2.2 BAF工艺装置及运行情况

BAF装置一级2间、二级2间，为钢筋混凝土滤池，单间平面尺寸5 m×5 m，深5.7 m。滤料层采用酶促高效挂膜球形轻质陶粒滤料。反冲洗周期为2～3 d，采用自动气-水联合反冲洗方式。该BAF装置于2004年3月开始调试并挂膜投入正式运行，出水水质指标完全达到《污水综合排放标准水质》（GB8978-1996）一级标准及回用水（用于循环冷却补充水）水质标准。

3 结论

曝气生物滤池好氧生物处理新工艺占地面积节省60%以上，减少投资25%以上，降低污水处理成本25%以上，出水水质好，能直接回用，无臭味，对环境无不良影响，在石油化工企业污水回用处理或深度处理中，可以得到应用推广，真正实现污水的“分散处理、就地回用”。

[1]王良均，吴孟周.石油化工废水处理设计手册[M].北京：中国石化出版社，2002.

[2]张自杰.废水处理理论与设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2003.

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[4]周云，戴婕，王占生.曝气生物滤池在上海周家渡水厂的应用[J].中国给水排水，2002（10）：6-8.

[5]郑俊，吴浩汀，程寒飞.曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002：26-30.

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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年毕业于沈阳师范学院生物专业，一直从事石油化工行业环保专业设计工作。电话：0413-7593935，E-mail：cpelihong@163.com。