淺談曝氣生物濾池污水處理工藝的運行與管理
摘要：曝氣生物濾池(biological aerated filter)與普通活性污泥法相比，具有有機負荷高、占地面積小、投資少、濾池截污能力強、氧傳輸效率高、出水水質好等優點，但同時也存在進水預處理要求高、反沖洗水量和水頭損失大，運營成本偏高等不足。城市污水處理廠通過幾年來不斷摸索、總結和創新，在科學管理的基礎上對部分設施設備進行了改造和升級，有效地降低了運營成本，取得了較好的環境、經濟和社會效益。
關鍵詞：曝氣生物濾池(BAF)處理工藝 運行 管理
BAF污水處理工藝是90年代初最先在歐美發展起來的一種新型污水生物處理技術。是在普通生物濾池、高負荷生物濾池、生物濾塔、生物接觸氧化法等生物膜法的基礎上發展而來的，具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX(有害物質)的作用，其特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，節省了后續沉淀池(二沉池);其容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，出水水質好等特點。可廣泛用于水體富營養化、生物污水、市政污水、生活雜排水、食品加工、釀造、化工、制藥、印染等可生活的污水和廢水處理。
1 概述
城市污水處理廠于2002年12月開工建設，2004年12月竣工，2005年5月投入試運行，設計規模為4萬噸/日，采用BAF曝氣生物濾池處理工藝，主要處理眉山市城區生活污水。目前老城區為雨污合流制，污水量占整個城區的60%，新城區為雨污分流制，污水量占整個城區的40%。
我廠自建成投運以來，通過不斷地優化工藝流程，完善自身管理機制，大膽探索勇于創新，在節能降耗和控制與降低運營成本方面收到了較為理想的效果。截止目前，我廠已累計處理污水4930萬噸。現日處理污水量已達4萬噸，呈滿負荷狀態。出水水質經市環保部門檢測合格率為100%，達到一級B標排放標準，部份指標優于國家一級A標。
2 工藝流程及技術指標
2.1
工藝流程圖(見附件)
2.2
(表一) 設計進、出水水質指標
項目CODBOD5氨氮SS總磷
設計進水水質260160201801
出水水質≤60≤20≤5≤20≤0.5
2.3
(表二) 實際進、出水水質指標(2010年1-7月均值)
項目CODBOD5氨氮SS總磷
進水水質16896151002.5
出水水質3113.50.62130.75
3 生產環節中應注意的問題
3.1 強化預處理，降低SS指標
BAF工藝預處理環節包括粗格柵、提升泵房、細格柵、旋流沉砂池、分配井、斜管沉淀池、超細格柵等;每道工序相互連接、相互制約。
在操作實務中，我們發現如果粗、細格柵、沉砂池處理不徹底，一方面會造成沉淀池渣物較多，污泥濃度較高，引起桁架式刮吸泥機和污泥泵葉輪堵塞，離心脫水機在脫泥時，轉鼓螺旋片常被一些紙片、粗纖維、塑料品纏住，時間一長離心脫水機動平衡受到破壞，導致出現嚴重故障，影響正常生產。另一方面會增大超細格柵的運行負荷，影響超細格柵的使用效果，從而加重生物濾池的負荷。
所以預處理各個工段要緊密配合，強化預處理，力爭SS去除率達60%以上，盡量減輕生物濾池運行負荷。
3.2 合理控制反沖洗時間和強度
BAF生物濾池是整個工藝的核心部分。我廠的生物濾池分為兩級濾池，每級4個濾池，一、二級濾池組為串聯運行，共計8個生物濾池。濾料采用陶粒濾料，靠濾料間的生物膜對污水有機物進行降解，并靠濾料對懸浮物進行截留。時間一長，濾阻增大，根據水頭損失設定值，對濾池進行反沖洗。
合理的調整反沖洗時間和反沖洗的強度，對濾池的恢復和運行以及能耗都比較重要。濾池沖洗不到位會導致沖洗的頻率增加，過度沖洗又會使生物膜流失，延長濾池的恢復時間。在操作實務中，我們主要以每個濾池的池底壓力達到設定值作為沖洗條件(一級濾池：90kpa，二級濾池：68kpa)。通常一級濾池因負荷較大，沖洗時間在16～36小時，二級濾池沖洗時間在36～72小時。沖洗時由1名操作員在中控室遠程操作，1名操作員在現場指揮，根據沖洗的情況，增加汽沖、汽水聯合沖洗、水漂洗的強度和時間。如遇濾池堵塞嚴重時，可增加到兩臺鼓風機、兩臺水泵聯合沖洗，但要防止因強度過大造成沖洗池漫水，每次沖洗的時間通常在25～30分鐘，沖洗水量在500～550立方米左右為宜。
4 部分技改項目及實施效果
4.1 技改項目
4.1.1 提升泵房有5臺污水泵，每臺流量約700m3/h，為解決了1臺水泵水量過小2臺水泵又過大的問題，我們在泵房加裝了兩臺變頻器，通過變頻器對進水提升泵進水量進行合理調節，保證了進水量的穩定。
4.1.2 在污泥脫水機房加裝儲泥斗。解決了因1臺污泥運輸車運力不夠而影響污泥正常生產的問題，提高了工作效率。
4.1.3 生物濾池加裝過水柵條。為盡量減少濾料在反沖選過程中流失，我們在每組濾池出水口處加裝了間隙為3mm的過水柵條(材質為304不銹鋼)。經過改造既保障了管道的暢通，又降低了濾料的損耗。
4.1.4 改進污泥濃縮機，提高了該機的轉速，并在污泥泵前加裝了破碎機，提高了污泥均勻度，防止離心脫水機堵塞，保證了出泥穩定性。
4.1.5 增大一級生物濾池曝氣頭膜片的孔徑。運行中我們發現一級鼓風機在工作時噪音、電流和風壓的數值均偏大，經過分析研究后，發現曝氣頭膜片孔徑偏小導致鼓風機曝氣阻力大，找到原因后，我們將一級生物濾池曝氣膜片孔徑由原來的1mm改為2mm，電流值隨之由原來的53A降到了43A，噪音和壓力值也明顯降低。
4.1.6 改造鼓風機冷卻系統。為降低水耗，我們將原有的鼓風機冷卻系統由直接排放改為冷卻塔循環用水，用水量由原來的180m3/日降至現在的30m3/日。僅此一項，一年就節約用水54750 m3，折合經費17.8萬元。
4.1.7 噪音控制與治理。為盡可能的降低廠區和周邊環境噪音影響，我們在鼓風機房安裝吸音墻以及在生物濾池散熱口改造通風系統，降低了廠區和周邊環境的噪音影響。(因鼓風機房內設備自身噪音較大，故改造前后無明顯變化)。
(表三) 噪音均值對比表dB(A)
位置
區分鼓風機房濾池散熱口一級濾池池面周邊
改造前10610310065
改造后103757448
4.1.8 完成中控系統改造。為滿足相關環保要求，我司在經費相對緊張的情況下，結合自身工藝特點，僅用一個月時間，完成了中控系統升級整改工作，新添COD、氨氮進水在線監測儀各1臺，溶解氧儀4臺。并對中控系統軟件進行升級改造，使各種參數和歷史記錄數據完全滿足了環保檢驗要求，為進一步指導生產運行起到了重要作用。
5 幾點體會
5.1 嚴把設備選購關
一個污水處理廠，除了選擇正確的處理工藝外，設備質量的優劣與好壞，直接決定了整個工藝是否正常運行和達標排放。由于我國環保設備制造業起步較晚，設備制造的工藝和水平相對滯后。因此在設備選購上可以從國產設備的質量、穩定性和進口設備的技術成熟度這兩方面考慮。
5.1.1 國產設備
從2005年運行至今，除正常的維護保養外，沒有出現任何故障。相比國產同類型產品，該機具有，整機運行平穩可靠，清理渣物效果好，維護成本較低等優點。
5.1.2 進口設備
我廠的主要設備多采用進口設備，從幾年的運行情況來看，這些設備相比國產設備技術較為成熟，處理效果較好，故障率低。如：超細格柵機采用德國琥珀原裝進口設備，攔截細小渣物能力強，為生物濾池正常運行提供了重要保障。與此相比，在其他一些污水處理廠，很多國產超細格柵攔截渣物效果差，有的甚至根本不出渣，造成生物濾池運行負荷加大。同時未處理的細纖維、頭發絲、塑料細繩等渣物將濾頭纏住，造成濾料嚴重堵塞，過水量逐漸降低，導致沖洗強度提不高，沖洗次數增多效果卻差，恢復時間增長，處理水質不好，甚至部分污水處理廠在沖洗時因堵塞問題出現濾板沖壞現象，造成重大損失;又如：污水泵采用ITT飛力泵，提升泵房水泵設計流量為600m3/h，功率為55KW，而實際采用ITT飛力泵流量為700m3/h，功率卻為45KW，大大提高了該機的使用效能，并且幾年來只大修了1臺次;再如：電動閥門采用一體化依波羅閥門，使用的是德國auma電動頭，結構緊湊，運行可靠，減少了閥門、電動控制分離的繁瑣;還有自控儀器儀表采用E+H等，這些設備使用至今，技術狀況良好。
5.2 根據實際情況靈活調控工藝運行
5.2.1 按設計要求沉砂池需要連續運行，但從實際運行的情況來看，沉砂池大部分時間基本不出渣，可將連續運行改為間隙運行;
5.2.2 按設計要求沉淀池刮吸泥機每天運行3次，每次約1小時。在操作實務中我廠經根據出泥的實際濃度情況，將刮吸泥機的運行次數調整為每天1次每次約1小時。但在此項操作中要注意及時的將污泥抽走并進行脫水處理，防止因污泥沉淀過久，造成磷的釋放，使總磷值增加。
5.2.3 調整反沖洗時間和反沖洗強度，并在反沖洗一個池組時將對應的另一級池組鼓風機關閉。將設計一級池組沖洗時間16～24小時變為16～36小時，二級池組的36～48小時變為36～72小時;并將全自動沖洗改為由人工現場指揮，中控室遠程操作沖洗，可在保證沖洗質量的情況下降低沖洗次數，降低能耗。
5.3 二級濾池與一級濾池兩者間的效果差
我廠設計為兩級生物濾池，經過與現行設計的一級濾池工藝對比和分析，我們認為二級濾池的強化處理的效果要比一級濾池略好，且更具保險性。另，兩級生物濾池工藝可在一級濾池經過沖洗后，過水可立即進入到二級濾池，不需要等一級濾池出水恢復后再到二級，保證了正常的處理水量。而只設計一級生物濾池時，則必須經過一段時間才能恢復正常過水。
(表五) 一、二級指標對比(2010年7月份水質)
項目
區分氨氮CODBODSS
進水27220105120
一級出水8.4344.12122
二級出水1.5632.716.513
5.4 工藝的優缺點
5.4.1 優點
5.4.1.1 該工藝占地面積小，我廠設計能力為日處理4萬噸，占地面積為28.35畝。
5.4.1.2 容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，出水水質好。我廠現執行的排放標準為一級B標，其部分出水指標如COD、氨氮優于一級A標。
5.4.1.3 不需要設置終沉池。
5.4.1.4 生物濾池掛膜時間較快，一般掛膜時間在15天左右，最快時在7天左右。
5.4.1.5 自動化程度高，減輕了人工操作強度。
5.4.2 缺點
5.4.2.1 對預處理要求高，在污水處理廠分配井前需投加絮凝劑以達到沉淀除磷效果。
5.4.2.2 因設計最早參照《污水綜合排放標準》對總氮未做要求，導致我廠BAF工藝對總氮的處理較低。
5.4.2.3 對設備運行可靠性要求高，由于設備較多，投入的維護費用也相應增加。
5.4.2.4 對自控要求較高，生物濾池的反沖洗和正常操作一般都由中控室控制，對自動控制系統的依耐性較強。
5.4.2.5 對操作和維護人員的技術水平要求高。
5.4.2.6 能耗相比其他工藝要略高。每千方水耗電約270度。
5.4.2.7 系統水頭損失大，運行費用較其他工藝高。
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