移动床生物滤池对炼化污水COD的去除研究

张 超

（中国昆仑工程有限公司，北京 100013）

传统曝气生物滤池在污水处理领域已得到广泛 应用〔1-6〕。但目前使用的生物滤池采用固定床定期间断反冲洗的模式，在实际运行过程中会遇到系统配置复杂、自动控制要求高、占地面积大等问题。移动床生物滤池是在传统生物滤池的基础上优化开发出的一种新型生物滤池，其工艺流程如图1所示。用空气提升装置将滤料由池底提升到顶部，随后滤料依靠重力返回床层，形成内部流动循环。在滤料提升过程中，空气的介入和搅拌剥离作用可完成滤料表面生物膜的脱落及杂物剥离。笔者研究了新型移动床生物滤池的设备运行稳定性及水质达标可行性，与传统生物滤池（BAF）的COD去除效果进行对比，为相关工程设计与运行提供一定技术支持。

图1 工艺流程Fig.1 Technological process

1 实验部分

1.1 实验材料

实验所用原水为某石化污水处理场臭氧接触池出 水，其水 质 情 况 为：COD 30～60 mg∕L、氨 氮3～5 mg∕L、石油类0.5～1 mg∕L、总磷0.1～0.5 mg∕L、pH 6～8、温度25～35℃。

实验使用陶粒滤料，与现场BAF滤料一致，其性能指标为：破损率0、磨损率1.01%、密度1.96 g∕cm3、表观密度1.63 g∕cm3、堆积密度0.96 g∕cm3、孔隙率41.1%、含泥0.32%、盐酸可溶率0.53%、比表面积3.98×104cm2∕g、有效粒径3.87 mm、粒径＜2 mm颗粒0.04%、粒径＞4 mm颗粒3.98%、均匀系数1.13、不均匀系数1.20，采用重铬酸钾法测定COD。

1.2 实验方法

装置连续运行前进行培菌及挂膜，待挂膜完成后进水，在不同水力负荷下24 h连续运行，考察移动床生物滤池的处理效果，采用重铬酸钾法测定COD。

2 结果与讨论

2.1 工艺参数对比

对某石化污水处理场BAF和移动床生物滤池的设计及运行参数进行对比，结果见表1。

表1 某石化污水处理场BAF和移动床生物滤池的参数对比Table 1 Parameter comparison of BAF at a petrochemical wastewater treatment and moving bed biofilter

2.2 处理效果对比

按进水量的不同（3、7、10 m3∕h）分为3个阶段，对比移动床生物滤池和石化污水处理场BAF的处理效果。

（1）第1阶段（3 m3∕h）。此阶段移动床生物滤池与石化污水处理场BAF的出水COD变化情况如图2所示，停留时间对比如图3所示。

图2 第1阶段移动床生物滤池及石化污水处理场BAF的出水CODFig.2 Effluent CODin moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 1

第1阶段的进水COD、移动床生物滤池出水COD及污水处理场出水COD平均分别为65.3、57.9、58.3 mg∕L。由图2、图3可见，运行初期移动床生物滤池出水波动较大，随着挂膜成功、运行稳定后，移动床生物滤池出水COD与石化污水处理场BAF出水非常接近，此时移动床生物滤池的水力停留时间为11.1 h，污水处理场BAF水力停留时间平均为19.7 h。第1阶段，移动床生物滤池的出水COD略低于石化污水处理场BAF出水COD，表明此阶段移动床生物滤池的整体处理效果优于石化污水处理场BAF。

图3 第1阶段移动床生物滤池及石化污水处理场BAF的停留时间对比Fig.3 Comparison of residence time between hydraulic moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 1

（2）第2阶段（7 m3∕h）。此阶段移动床生物滤池与石化污水处理场BAF的出水COD变化情况如图4所示，停留时间对比如图5所示。

由图4可知，第2阶段初期移动床生物滤池出水COD较BAF出水高出3～5 mg∕L，中期出现2次明显的冲击负荷，使得出水严重超标，随后COD处理效果达到稳定状态。进水COD为65.2 mg∕L时，移动床生物滤池出水COD和污水处理场出水COD平均分别为49.9、46.1 mg∕L，移动床生物滤池出水COD略高于石化污水处理场BAF出水COD，基本处于同等水平，说明处理负荷提高对移动床生物滤池处理效果的影响较小。由图5可见，随着处理量的提升，移动床生物滤池的水力停留时间降至4.9 h，而污水处理场BAF的停留时间平均为25.4 h。

图5 第2阶段移动床生物滤池与石化污水处理场BAF的停留时间对比Fig.5 Comparison of hydraulic residence time between moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 2

（3）第3阶段（10 m3∕h）。此阶段移动床生物滤池与石化污水处理场BAF的出水COD变化情况如图6所示，停留时间对比如图7所示。

图6 第3阶段移动床生物滤池及石化污水处理场BAF的出水CODFig.6 Effluent COD in moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 3

由图6可见，第3阶段初期移动床生物滤池出水COD较BAF出水略高，经1周左右处理效果达到稳定，此后出水水质与BAF出水非常接近。进水COD平均为51.6 mg∕L时，移动床生物滤池出水COD和污水处理场出水COD平均分别为33.2、31.3 mg∕L，处理效果相当。图7中，随着移动床生物滤池处理量逐渐提升至10 m3∕h，水力停留时间降至2.5 h，污水处理场BAF的水力停留时间平均为18.3 h。

图7 第3阶段移动床生物滤池与石化污水处理场BAF的停留时间对比Fig.7 Comparison of hydraulic residence time between moving bed biofilter and BAF of petrochemical wastewater treatment plant at stage 3

综上可知，与传统BAF相比，移动床生物滤池在池容利用率、处理效果等方面有一定优势。水力负荷不同时，移动床生物滤池在连续处理过程中运行稳定、处理效率稳步提高。

3 结论

当处理负荷略高于传统BAF时，移动床生物滤池对COD的处理效果高于传统BAF；处理负荷高于传统BAF 3倍负荷的情况下，移动床生物滤池对COD的去除效果与BAF的接近，可为类似工艺设计提供一定依据。