低浓度进水曝气生物滤池工艺的调试与运行

2013-08-28童金文

绿色科技 2013年12期

万巍，童金文

（深圳北控丰泰投资有限公司，广东深圳 518117）

1 污水厂进水水质

某污水厂位于广东省，二期工程于2007年动工兴建，处理规模40万m3／d，服务面积180km。该污水厂所服务范围大部分为建成区，污水厂配套管网工程同步进行，在此期间生活污水直接排放至河道，无法通过管网输送至污水厂。污水厂调试初期，只能抽取河水进行调试运行，河水的水质特点是进水各项指标均低于设计值，其设计进出水水质指标如表1所示。

表1 设计进出水水质 mg／L

2 工艺流程及原理介绍

该污水厂采用曝气生物滤池工艺，污水通过截污管网进入厂内25mm粗格栅去除大的漂浮物，然后进入集水井，通过提升泵后经过6mm中格栅，在中格栅后投加铝盐进行混合，然后进入强化预处理池。污水在预处理池同时进行沉砂、除油和沉淀，达到降低进水中的磷和悬浮物的作用。沉淀池出水经过2mm细格栅，在细格栅后投加甲醇（作为反硝化碳源），同时与硝化液回流污水充分混合，混合污水先经过DN滤池进行反硝化，主要是利用反硝化菌将污水中的硝态氮转化为氮气达到脱氮的目的。DN滤池出水进入CN滤池，同时对CN滤池进行曝气，好氧菌和硝化菌在有氧情况下，将污水中的有机物和氨氮氧化，达到降低污水中的污染物的目的。CN池出水一部分回流到DN池进行反硝化脱氮，一部分作为反冲洗用水，其余部分排放到出水口通过紫外消毒后排放。该污水厂生物滤池采用的是上向流曝气生物滤池，其将许多生化、给水单一处理工艺、生物膜机理和截滤功能结合在一个紧凑的反应池中，因此滤池后面不再需要沉淀池。其具体工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

3 曝气生物滤池调试

曝气生物滤池工艺与常规活性污泥法的最大不同在于其微生物生长方式不同，常规活性污泥法工艺中微生物是悬浮生长在水中，而生物滤池工艺中微生物是附着生长在滤料表面。根据其工艺特点，调试与常规活性污泥法工艺有明显差异，主要分为3个阶段，分别为滤料清洗、滤池反冲洗程序调试和工艺调试，其中滤料清洗和滤池反冲洗程序调试阶段只能使用清水进行，待滤池反冲洗程序调试正常后，方可开始进污水进行工艺调试。

3.1 滤料清洗

在生物滤池中，滤料是最核心部分，其对曝气生物滤池处理效果和运行控制极为重要。滤料作为生物膜的生长载体，其影响着生物膜的生长、繁殖、脱落，为微生物提供栖息和繁殖的稳定环境，并能保持较多的微生物量。该污水厂滤料采用陶粒滤料，滤料在制备、运输及投加过程中，混入了部分杂质，因此在滤料挂膜前，需要对滤料表面进行清洗，主要是为了清除滤料表面杂质，同时将滤料中部分密度偏轻的滤料通过清洗排出滤池，为后续滤料挂膜创造有利条件。

为了节省调试时间，在滤池反冲洗设备远程调试期间，同步进行滤料清洗。通过远程手动控制各阀门及设备，利用清水对滤池滤料进行冲洗，冲洗按照设计反冲洗流程顺序进行操作，当清洗后的水变清后，表明滤料冲洗干净，即可停止清洗。

3.2 滤池反冲洗程序调试

曝气生物滤池工艺中，附着生物膜的滤料不仅能够降解污水中的溶解性污染物，同时对非溶解性颗粒物有截留作用，随着运行时间的推移，滤料表面生物膜不断增殖，同时截留颗粒物不断增加，滤池运行阻力上升，滤池过水能力开始下降，此时需要对滤池进行反冲洗，将老化的生物膜和截留的颗粒物通过反冲洗清除出滤池，使滤池恢复污染物降解和截留功能。

滤池反冲洗包括降水、气冲、气水冲、水冲几个阶段，通过中控设定程序，现场设备及阀门根据程序设定启闭，并设定每个阶段的运行时间。

3.3 工艺调试

两级曝气生物滤池处理污水的原理在于反应器内滤料上所附生物膜中微生物氧化分解作用及滤料、生物膜的吸附阻流作用、沿水流向上形成的食物链分级捕食去除作用，以及生物膜内部的反硝化作用。因此生物膜的培养与形成是能否正常运行的关键[1]，工艺调试的主要目的就是对滤料进行挂膜，以保证生物滤池各种功能的正常发挥。由于进水浓度要低于设计值，为了缩短工艺调试时间，尽快完成生物滤池挂膜，同时确保出水水质达标，需要提高滤池进水有机物浓度，针对提高进水浓度采取了以下措施。

3.3.1 降低预处理投药量

在采用曝气生物滤池工艺处理污水时，其磷的去除效率很低，出水磷浓度远远满足不了国家排放标准对磷浓度的要求，也就是说其生物除磷效果较差[2]。为了保证出水能够达到一级A排放标准，在该工艺的预处理阶段设置了化学除磷装置，在投加除磷药剂后，污水中的含磷污染物与除磷药剂进行反应，然后进入沉淀池沉淀，达到除磷的目的。在除磷的同时，污水中部分有机物也与除磷药剂进行反应，导致污水中的有机物浓度下降。

由于进水碳源浓度已经偏低，为了提高生物滤池进水有机物浓度，在调试期间，适当降低预处理加药量，减少了有机物在预处理的去除率，同时在滤池进水适量投加碳源。

3.3.2 停止预处理配水渠道预曝气系统

在预处理池配水渠道中安装有曝气头，含有生物膜的生物滤池反冲洗废水通过废水泵均匀回流至预处理池前端，利用曝气充氧，能有效降低原水中的部分污染物，减轻后续工艺单元的负荷。由于调试期间，进水污染物负荷较低，为了避免污染物在预处理过度消耗，暂时停止了配水渠道预曝气系统的运行。

3.3.3 CN池曝气的管路改造

该污水厂共有48个CN滤池，每个滤池安装有1台曝气风机，并安装有变频器，正常情况下，可以通过变频器调整风机频率，从而控制每个滤池的曝气量，但由于进水污染物浓度偏低，在单台风机频率控制在较低水平下，滤池出水溶解氧仍然偏高，溶解氧过高的回流液进入DN池，破坏DN池的反硝化缺氧环境，进而影响脱氮效果，同时也浪费了电能。

为了改善目前曝气量过大的情况，对现场曝气管路及控制程序进行改造，最终达到1台风机控制2个CN滤池，同时结合变频控制，将CN滤池溶解氧控制在合理范围，确保CN池在满足碳源性污染物去除和氨氮硝化反应的同时不致溶解氧过高，避免溶解氧过高的回流液进入DN池而影响反硝化。

4 曝气生物滤池运行优化

通过采取一系列调整措施，该工艺最终顺利完成调试，并通过环保验收。曝气生物滤池工艺无论从设计还是运行来讲，在国内成功的案例较少，因此可以借鉴的经验不多，在运行过程中发现存在较多问题。污水厂在运行过程中，结合现场实际情况，对部分设备及工艺参数进行了改造及优化，为工艺稳定运行提供了有效保障。

4.1 进水粗格栅改造

厂内粗格栅采用的是耙斗式格栅，设计有4条渠道，共用1个耙斗，在运行过程中发现，由于格栅选型不适合厂内实际情况，导致在使用过程中多次出现故障，且当耙斗出现故障时进行检修时，将无备用耙斗可以使用。同时由于耙斗完全依靠耙斗本身重量来清除栅条上的垃圾，导致日常运行效果较差，在雨季垃圾量大时尤为明显。为了确保格栅有备用和有较好的清渣效果，厂内增加了1个耙斗，做到1用1备，同时要求增加的格栅增加液压装置，增加耙斗夹住垃圾的力量，提高了格栅的清渣效果。

4.2 预处理沉淀池排泥

预处理沉淀池内安装后有泥位计和污泥浓度计，沉淀池排泥根据泥位或浓度进行排泥，实际运行过程中，泥位计或污泥浓度计显示数据不稳定，导致经常出现排泥浓度异常，甚至出现沉淀池因泥位高而无法排泥的情况，后对程序进行优化，增加根据时间周期进行排泥，同时在沉淀池排泥管路上增加了流量计对排泥量进行监控，日常运行过程中根据进水SS浓度和数量情况对排泥时间进行设定，从而保证了沉淀池的稳定运行。

4.3 调整滤池运行周期

DN滤池设计运行周期为24h，CN滤池设计运行周期为48h，由于该工艺采用的是前置反硝化，在运行过程中，污水先经过DN滤池，再进入CN滤池。污水经DN滤池过滤后，悬浮物含量很低，CN池滤料阻力的增加主要来源于生物膜自身的增殖，但由于进水污染物浓度偏低，生物膜增殖速度较慢。根据现场实际情况，将CN池运行周期调整为72h，这样减少了CN池的反冲洗频次，在确保工艺运行正常的情况下，降低了能耗，同时也减少了反冲洗对滤料的磨损。