曝气生物滤池曝气不均匀原因分析及处理

王勤东，高 柳

(陕西长青能源化工有限公司,陕西宝鸡 721000)

陕西长青能源化工有限公司(简称长青能源)60万t/a甲醇项目配套3座10 m×6 m×6 m的曝气生物滤池。曝气生物滤池的主要作用是对来自于序列间歇式活性污泥法(SBR)池的水，利用微生物进一步去除水中残余有机物及氨氮。曝气生物滤池采用上流式，其底部为气水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤层。反冲洗时，气水同时进入混合室，经长柄滤头进入滤料，反冲出水回入调节池，与原污水一并处理。曝气系统采用生物滤池专用单孔膜曝气器。但随着曝气生物滤池运行时间的加长，会逐渐出现滤料堵塞严重、曝气器支管损坏严重、曝气不均匀、曝气风机负荷增加等问题。

1 结构及工作原理

曝气生物滤池的结构见图1。

图1 曝气生物滤池示意图

曝气生物滤池的工作原理包括上向流与下向流2种[1-2]，长青能源采用上向流的形式。在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料采用特制的球形轻质陶粒滤料，按级配装填，粒径为4～6 mm，比表面积为3～5 m2/g，具有挂膜性能好、反冲洗容易、截污能力强、阻力小等特点。滤料表面生长着高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经滤料时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，实现生物氧化降解作用；同时，污水流经滤料时，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，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，实现截留作用；运行一定时间后，由于水头损失的增加，需要对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物,更新生物膜，实现反冲洗作用[3-4]。

2 曝气效果差的原因分析

曝气装置的性能对曝气生物滤池的运行、管理及能耗等都有重要的影响。目前，国内多采用单孔膜曝气器，因为其具有布气均匀、氧传质效率高的优点。但是，单孔膜曝气器在运行一段时间后就会存在不同程度的堵塞和布气不均匀的现象，时间越久，堵塞越严重。经过长时间的运行，由于曝气管受滤料的压力，且可能已到使用年限，所以曝气支管就会发生断裂，这就会使滤料进入曝气管，进而使得曝气风机的负荷增加，影响曝气效果。另外，单孔膜曝气器上橡胶膜片的孔口均匀程度和橡胶的老化程度都是影响其布气均匀性和运行效果的重要因素。由于制造精度的问题，导致曝气管的孔口尺寸不一致，更有甚者，制造时橡胶膜片的孔口与曝气管的孔口存在错位现象，这就使得空气不能很顺畅地从曝气管孔口中出来。随着单孔橡胶膜片的老化，滤料就会更容易进入曝气支管中，从而导致曝气管堵塞。

3 改进措施

陕西长青能源化工有限公司3座曝气生物滤池自2012年投运后，没有检修过。由于运行时间已经很久，加之SBR池来水水质也比较差，所以导致曝气生物滤池对来水的处理效果大大减弱。由于大量的滤料进入曝气管中，堵塞了压缩空气的通道，导致曝气风机即使提供了额定的风量，也达不到预定的曝气效果。

决定先清理3座曝气生物滤池的滤料，然后对曝气管进行逐座更换。将水排干后，可以看到滤料表面有一层厚厚的淤泥(见图2)，晾了2～3 d后，操作员踩在架板上才能勉强站住。经过12 d的清理，才将1座曝气生物滤池的滤料全部清理完毕。在清理的过程中，越往池底，滤料中所夹带的水分和淤泥越多，清理起来越困难，但这也说明了对曝气生物滤池检修的必要性。在拆除旧的曝气管时，发现1根曝气支管的固定支架数量有限，曝气支管损坏严重；同时，曝气支管与母管连接所用的接头大部分已从母管上面脱落，使得滤料进入母管中，严重堵塞了压缩空气的流道，影响布气效果。

图2 排水后的曝气生物滤池

选用混凝土用膨胀螺栓，配合支架的上管夹和下管夹对曝气支管进行固定。上管夹和下管夹均为半圆筒形，检修时逐个对支架进行检查，以保证每个支架的上管夹与下管夹将曝气支管固定，没有脱开的风险。增加了每根曝气支管上膨胀螺栓的数量，以提高曝气支管的强度(见图3)。考虑到曝气支管上的气孔越多，曝气效果会越好；因此，经过对比多家的单孔膜曝气器，最终所采购的单孔膜曝气器的气孔间距从原来的20 cm变成了15 cm。这样一来就加大了每根支管上单孔膜曝气器的密度，从而增大了曝气量，有效延长了单孔膜曝气器的使用寿命，而且曝出的气泡更加微小(见图4)，使得空气在水中的氧转移效率更高，节省了运行成本。

图3 曝气管更换过程中

(a) 更换前

4 结语

从曝气生物滤池的工艺原理、主要形式及其优缺点等方面对其在污水处理中的应用进行了阐述。曝气生物滤池是常见的污水处理技术，其能去除多种有害物质，具有出水水质好、高效节能、成本低等诸多优势，因而在污水处理中得到日益广泛的应用[4]。在曝气生物滤池中作用最大的部分无疑是滤料，但为了给微生物提供足够的溶解氧，曝气器在污水处理中也充当着极其重要的作用，只有布气均匀，才能使微生物发挥氧化降解作用和对悬浮物的截留作用，进而使污水的出水水质达标。通过运行一段时间后证明，新换的单孔膜曝气器不受池内温度影响，不受滤池高度及挂膜生物陶粒滤料空隙率控制，气泡直径小、分布匀称并且分布范围大，因曝气器出口凹凸不平，所以曝气器气孔不易被堵塞，避免了挂膜生物陶粒滤料的堆压，减少了支管支架断裂的风险，保证了系统的稳定运行。