振动棒在曝气池滤料板结中的应用

高宝安 王文娟

（枣庄大兴矿业有限责任公司，山东 枣庄 277319)

1 现状

枣庄大兴矿业有限责任公司污水处理厂于2011年8月30日正式通过验收并投入运行，设计污水处理能力为3100m3/ d，其中矿井水2300m3/ d，生活污水800m3/ d。矿井水与生活污水分开进行处理，处理后的清水统一排到清水池，部分进行回用，外排水经检测指标符合《山东省南水北调沿线水污染物排放标准》（其主要指标有：COD≤50mg/L，BOD≤20mg/L，NH3-N≤5，SS＜20mg/L等）。

污水处理系统在运行中，因C/N曝气生物滤池滤料板结，产水量和水质不同程度的受到影响，水解酸化初沉池周期性溢水。即使启用两台（正常运行1台）5.5kW风机进行空气反冲洗，也无法将局部分板结的滤料冲散。目前只有靠人工从曝气池料孔中将滤料全部掏出或在曝气池内上部就地翻料处理，人工翻料劳动强度大、时间长。如果滤料板结严重，滤料将报废处理，会严重影响生产。目前缺少合适的工具对滤料板结进行处理。

2 振动棒工作原理

振动棒的动力来源于电动机，其振动来源于偏心重锤的离心力。其结构是由一根软轴的一端连接电动机，另一端连接一个偏心重锤，偏心重锤外壳是金属护套，也就是振动棒。电动机工作时，通过软轴带动重锤旋转，由于重锤偏心不在转动轴线上，软轴高速旋转时产生的离心力使重锤发生强烈抖动，抖动力通过轴承传递给振动棒壳体，从而使振动棒产生圆周振动。

3 曝气池滤料板结特征及原因分析

（1）曝气池内部结构分析，C/N 曝气生物池规格Φ3200×5500mm，中上部是填料层，选用球型陶粒滤料，滤料颗粒Φ4mm～Φ6mm，滤料铺设厚度3000mm，滤池底部设有进水管、放空管、单孔膜空气扩孔器、曝气管、专用滤头、反冲洗进气管及反冲洗进水管。如图1所示。

图1 曝气生物滤池系统图

（2）滤料对悬浮物进行截留与释放的反复过程中，在滤层的表面400mm以下，因滤料颗粒细小，反冲洗时相互碰撞机会少，沸腾量小，所以不易清洗干净。在这种情况下，滤料自身周围开始滋生生物膜并与周边的悬浮物产生粘联，也是板结前的“孵化期”，透水性逐步减少，产水量及水质慢慢受到影响，在污水处理过程中，会周期性造成初沉池溢水。

（3）C/N 曝气池滤料板结周期基本在3个月左右，二级曝气池滤料板结周期基本在8个月左右，板结深度在400mm以下。根据对板结后的滤料附着物的成分检验分析，主要有以下几个方面：

① 从滤料板结块外观判断，团块的硬度低、粘性较高且发黑发臭，有大量生物粘泥，用杀菌剂喷洒后变色并很容易剥离，此种胶结物主要是矿物质油及生物粘泥等有机物污染造成；

② 遗留在滤层上表层的污物为粉状，在一定时间内会产生吸附力，如不能有效地去除，在随后的反洗过程中，空气会走捷径，沾着污物的滤料受反洗空气搓动量就小，在投入下一滤水周期后，滤料颗粒会增大，会从表面沉入内部，颗粒之间会自然粘结，进而板结、漫延，直至水量及水质受到影响或失效。

4 确定整改方案及实施过程

（1）针对滤料板结层性质特点，从滤料结构、有机物特性等方面分析粘结机理，找到问题的本质，采取“疏顺导滞”的方法，确定使用混凝土插入式振动棒，使板结滤料在振动中散开，滤料在振动中产生摩擦、揉搓，促使滤料自身及周围的有机物脱离，实现滤料结板粉碎目的。

（2）振动棒型号确定，使用2.2kW插入式振动电机，电压380V ，混凝土振动棒长6000mm，棒头直径50mm，振动频率高。

（3）实施方案流程：将C/N 曝气池的进气阀和进水阀分别关闭，打开放空阀将池内污水放至与滤料持平或稍低于滤料，在曝气池的上部横1根Φ25×3600mm钢管，作为混凝土振动棒的生根点。根据实际滤料铺设厚度及池内上部空间距离，留出振动棒管线的长度，既能保证让振动棒振到下部板结的滤料使其松散，又能保证振动棒不触及到扩孔器、曝气管、专用滤头等设施。如图2所示。

图2 曝气生物滤池结构图

（4）振动棒可在滤料池内以纵横120mm的方格形式布点，启动振动电机，手扶振动棒管垂直放到滤料上，振动棒在自振和自重的情况下自动进入滤料层内，上部为好氧区，下部为缺氧区，在板结的滤料中强制进行机械性振动摩擦，使板结的滤料颗粒慢慢松散，滤料层松弛。如局部滤料层板结严重，可加密振动，保证滤料层松散。全部振动完成后，打开进气阀、进水阀、反冲洗阀，将滤料层中的矿物质油及生物粘泥等有机物冲洗掉，滤料层发生松动，有利于后续气水洗和水洗过程、反冲洗各段时间的改变，从而减少了滤池反冲洗时间及周期频率，彻底解决悬浮物积累过多和生物膜生长过厚的情况。

5 使用效果及结论

采用曝气生物滤池污水处理工艺，反冲洗强度不够、滤池反冲洗周期延长、反冲洗不彻底等因素都会影响其水产量和水质量，甚至发生滤料板结现象。因此，滤池的及时有效冲洗是保持其稳定运行的关键，这就要求在实际运行过程中，根据进水水质的变化和滤池运行的实际情况，及时调整反冲洗的时间和强度，提高反冲洗的清洗效果，从根本上预防滤料板结的发生。

本装置解决了滤料板结问题，可在停水期间处理，也可在反冲洗期间处理，不影响曝气生物滤池正常运行。重量轻，移动方便，投资少，效率高，安全可靠，有效延长陶粒滤料使用寿命，是水处理人员的好帮手。