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浅谈曝气生物滤池污水处理工艺的运行与管理

发布时间:2011-7-13 10:18:22  中国污水处理工程网

摘要:曝气生物滤池(biological aerated filter)与普通活性污泥法相比,具有有机负荷高、占地面积小、投资少、滤池截污能力强、氧传输效率高、出水水质好等优点,但同时也存在进水预处理要求高、反冲洗水量和水头损失大,运营成本偏高等不足。眉山市城市污水处理厂通过几年来不断摸索、总结和创新,在科学管理的基础上对部分设施设备进行了改造和升级,有效地降低了运营成本,取得了较好的环境、经济和社会效益。

关键词:曝气生物滤池(BAF)处理工艺  运行  管理 

BAF污水处理工艺是90年代初最先在欧美发展起来的一种新型污水生物处理技术。是在普通生物滤池、高负荷生物滤池、生物滤塔、生物接触氧化法等生物膜法的基础上发展而来的,具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX(有害物质)的作用,其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体,节省了后续沉淀池(二沉池);其容积负荷、水力负荷大,水力停留时间短,出水水质好等特点。可广泛用于水体富营养化、生物污水、市政污水、生活杂排水、食品加工、酿造、化工、制药、印染等可生活的污水和废水处理。
1  概述
眉山市城市污水处理厂于2002年12月开工建设,2004年12月竣工,2005年5月投入试运行,设计规模为4万吨/日,采用BAF曝气生物滤池处理工艺,主要处理眉山市城区生活污水。目前老城区为雨污合流制,污水量占整个城区的60%,新城区为雨污分流制,污水量占整个城区的40%。
我厂自建成投运以来,通过不断地优化工艺流程,完善自身管理机制,大胆探索勇于创新,在节能降耗和控制与降低运营成本方面收到了较为理想的效果。截止目前,我厂已累计处理污水4930万吨。现日处理污水量已达4万吨,呈满负荷状态。出水水质经市环保部门检测合格率为100%,达到一级B标排放标准,部份指标优于国家一级A标。
2  工艺流程及技术指标
2.1
工艺流程图(见附件)

2.2
(表一)  设计进、出水水质指标

项目

COD

BOD5

氨氮

SS

总磷

设计进水水质

260

160

20

180

1

出水水质

60

20

5

20

0.5


2.3 
(表二)  实际进、出水水质指标(2010年1-7月均值)

项目

COD

BOD5

氨氮

SS

总磷

进水水质

168

96

15

100

2.5

出水水质

31

13.5

0.62

13

0.75


3  生产环节中应注意的问题
3.1  强化预处理,降低SS指标
BAF工艺预处理环节包括粗格栅、提升泵房、细格栅、旋流沉砂池、分配井、斜管沉淀池、超细格栅等;每道工序相互连接、相互制约。
在操作实务中,我们发现如果粗、细格栅、沉砂池处理不彻底,一方面会造成沉淀池渣物较多,污泥浓度较高,引起桁架式刮吸泥机和污泥泵叶轮堵塞,离心脱水机在脱泥时,转鼓螺旋片常被一些纸片、粗纤维、塑料品缠住,时间一长离心脱水机动平衡受到破坏,导致出现严重故障,影响正常生产。另一方面会增大超细格栅的运行负荷,影响超细格栅的使用效果,从而加重生物滤池的负荷。
所以预处理各个工段要紧密配合,强化预处理,力争SS去除率达60%以上,尽量减轻生物滤池运行负荷。
3.2  合理控制反冲洗时间和强度
BAF生物滤池是整个工艺的核心部分。我厂的生物滤池分为两级滤池,每级4个滤池,一、二级滤池组为串联运行,共计8个生物滤池。滤料采用陶粒滤料,靠滤料间的生物膜对污水有机物进行降解,并靠滤料对悬浮物进行截留。时间一长,滤阻增大,根据水头损失设定值,对滤池进行反冲洗。
合理的调整反冲洗时间和反冲洗的强度,对滤池的恢复和运行以及能耗都比较重要。滤池冲洗不到位会导致冲洗的频率增加,过度冲洗又会使生物膜流失,延长滤池的恢复时间。在操作实务中,我们主要以每个滤池的池底压力达到设定值作为冲洗条件(一级滤池:90kpa,二级滤池:68kpa)。通常一级滤池因负荷较大,冲洗时间在16~36小时,二级滤池冲洗时间在36~72小时。冲洗时由1名操作员在中控室远程操作,1名操作员在现场指挥,根据冲洗的情况,增加汽冲、汽水联合冲洗、水漂洗的强度和时间。如遇滤池堵塞严重时,可增加到两台鼓风机、两台水泵联合冲洗,但要防止因强度过大造成冲洗池漫水,每次冲洗的时间通常在25~30分钟,冲洗水量在500~550立方米左右为宜。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。
4  部分技改项目及实施效果
4.1  技改项目
4.1.1  提升泵房有5台污水泵,每台流量约700m3/h,为解决了1台水泵水量过小2台水泵又过大的问题,我们在泵房加装了两台变频器,通过变频器对进水提升泵进水量进行合理调节,保证了进水量的稳定。
4.1.2  在污泥脱水机房加装储泥斗。解决了因1台污泥运输车运力不够而影响污泥正常生产的问题,提高了工作效率。
4.1.3  生物滤池加装过水栅条。为尽量减少滤料在反冲选过程中流失,我们在每组滤池出水口处加装了间隙为3mm的过水栅条(材质为304不锈钢)。经过改造既保障了管道的畅通,又降低了滤料的损耗。
4.1.4  改进污泥浓缩机,提高了该机的转速,并在污泥泵前加装了破碎机,提高了污泥均匀度,防止离心脱水机堵塞,保证了出泥稳定性。
4.1.5  增大一级生物滤池曝气头膜片的孔径。运行中我们发现一级鼓风机在工作时噪音、电流和风压的数值均偏大,经过分析研究后,发现曝气头膜片孔径偏小导致鼓风机曝气阻力大,找到原因后,我们将一级生物滤池曝气膜片孔径由原来的1mm改为2mm,电流值随之由原来的53A降到了43A,噪音和压力值也明显降低。
4.1.6  改造鼓风机冷却系统。为降低水耗,我们将原有的鼓风机冷却系统由直接排放改为冷却塔循环用水,用水量由原来的180m3/日降至现在的30m3/日。仅此一项,一年就节约用水54750 m3,折合经费17.8万元。
4.1.7  噪音控制与治理。为尽可能的降低厂区和周边环境噪音影响,我们在鼓风机房安装吸音墙以及在生物滤池散热口改造通风系统,降低了厂区和周边环境的噪音影响。(因鼓风机房内设备自身噪音较大,故改造前后无明显变化)。
(表三)  噪音均值对比表dB(A)

位置

区分

鼓风机房

滤池散热口

一级滤池池面

周边

改造前

106

103

100

65

改造后

103

75

74

48


4.1.8  完成中控系统改造。为满足相关环保要求,我司在经费相对紧张的情况下,结合自身工艺特点,仅用一个月时间,完成了中控系统升级整改工作,新添COD、氨氮进水在线监测仪各1台,溶解氧仪4台。并对中控系统软件进行升级改造,使各种参数和历史记录数据完全满足了环保检验要求,为进一步指导生产运行起到了重要作用。此次技改比周边同工艺同规模污水处理厂节约资金近100万元。
4.2  经济效益
通过技术改造和合理调整工艺运行,我厂的每千方水电耗由设计时的平均380°/1000m3降至270°/1000m3以内,耗水量由设计时的180m3/日降至30 m3/日,有效地降低了运行成本。
(表四)  技改项目产生的经济效益

项目

区分

理论耗量

实际耗量

单位节能

日节  约数

单价()

折合日减少运行成本(元)

备注

电耗(/千方水)

380

270

110

4400

0.75

3300

现日处理4万立方

水耗(/)

180

30

 

150

3.25

487.5

日小计

 

 

 

 

 

3787.5

年累计

 

 

 

 

 

138.2(万元)


5  几点体会
5.1  严把设备选购关
 一个污水处理厂,除了选择正确的处理工艺外,设备质量的优劣与好坏,直接决定了整个工艺是否正常运行和达标排放。由于我国环保设备制造业起步较晚,设备制造的工艺和水平相对滞后。因此在设备选购上可以从国产设备的质量、稳定性和进口设备的技术成熟度这两方面考虑。
5.1.1  国产设备
我厂非标设备粗、细格栅机均采用四川省成都市蜀洁环境工程有限责任公司生产制造设备,该设备机架部分材质为壁厚16mm的碳钢,传动系统采用双链条传动,动力装置采用SEW斜齿轮减速机。从2005年运行至今,除正常的维护保养外,没有出现任何故障。相比国产同类型产品,该机具有,整机运行平稳可靠,清理渣物效果好,维护成本较低等优点。
5.1.2  进口设备
我厂的主要设备多采用进口设备,从几年的运行情况来看,这些设备相比国产设备技术较为成熟,处理效果较好,故障率低。如:超细格栅机采用德国琥珀原装进口设备,拦截细小渣物能力强,为生物滤池正常运行提供了重要保障。与此相比,在其他一些污水处理厂,很多国产超细格栅拦截渣物效果差,有的甚至根本不出渣,造成生物滤池运行负荷加大。同时未处理的细纤维、头发丝、塑料细绳等渣物将滤头缠住,造成滤料严重堵塞,过水量逐渐降低,导致冲洗强度提不高,冲洗次数增多效果却差,恢复时间增长,处理水质不好,甚至部分污水处理厂在冲洗时因堵塞问题出现滤板冲坏现象,造成重大损失;又如:污水泵采用ITT飞力泵,提升泵房水泵设计流量为600m3/h,功率为55KW,而实际采用ITT飞力泵流量为700m3/h,功率却为45KW,大大提高了该机的使用效能,并且几年来只大修了1台次;再如:电动阀门采用一体化依波罗阀门,使用的是德国auma电动头,结构紧凑,运行可靠,减少了阀门、电动控制分离的繁琐;还有自控仪器仪表采用E+H等,这些设备使用至今,技术状况良好。
5.2  根据实际情况灵活调控工艺运行
5.2.1  按设计要求沉砂池需要连续运行,但从实际运行的情况来看,沉砂池大部分时间基本不出渣,可将连续运行改为间隙运行;
5.2.2  按设计要求沉淀池刮吸泥机每天运行3次,每次约1小时。在操作实务中我厂经根据出泥的实际浓度情况,将刮吸泥机的运行次数调整为每天1次每次约1小时。但在此项操作中要注意及时的将污泥抽走并进行脱水处理,防止因污泥沉淀过久,造成磷的释放,使总磷值增加。
5.2.3  调整反冲洗时间和反冲洗强度,并在反冲洗一个池组时将对应的另一级池组鼓风机关闭。将设计一级池组冲洗时间16~24小时变为16~36小时,二级池组的36~48小时变为36~72小时;并将全自动冲洗改为由人工现场指挥,中控室远程操作冲洗,可在保证冲洗质量的情况下降低冲洗次数,降低能耗。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。
5.3  二级滤池与一级滤池两者间的效果差
我厂设计为两级生物滤池,经过与现行设计的一级滤池工艺对比和分析,我们认为二级滤池的强化处理的效果要比一级滤池略好,且更具保险性。另,两级生物滤池工艺可在一级滤池经过冲洗后,过水可立即进入到二级滤池,不需要等一级滤池出水恢复后再到二级,保证了正常的处理水量。而只设计一级生物滤池时,则必须经过一段时间才能恢复正常过水。

(表五)  一、二级指标对比(2010年7月份水质)

项目

区分

氨氮

COD

BOD

SS

进水

27

220

105

120

一级出水

8.43

44.1

21

22

二级出水

1.56

32.7

16.5

13


5.4  工艺的优缺点
5.4.1  优点
5.4.1.1  该工艺占地面积小,我厂设计能力为日处理4万吨,占地面积为28.35亩。
5.4.1.2  容积负荷、水力负荷大,水力停留时间短,出水水质好。我厂现执行的排放标准为一级B标,其部分出水指标如COD、氨氮优于一级A标。
5.4.1.3  不需要设置终沉池。
5.4.1.4  生物滤池挂膜时间较快,一般挂膜时间在15天左右,最快时在7天左右。
5.4.1.5  自动化程度高,减轻了人工操作强度。
5.4.2  缺点
5.4.2.1  对预处理要求高,在污水处理厂分配井前需投加絮凝剂以达到沉淀除磷效果。
5.4.2.2  因设计最早参照《污水综合排放标准》对总氮未做要求,导致我厂BAF工艺对总氮的处理较低。
5.4.2.3  对设备运行可靠性要求高,由于设备较多,投入的维护费用也相应增加。
5.4.2.4  对自控要求较高,生物滤池的反冲洗和正常操作一般都由中控室控制,对自动控制系统的依耐性较强。
5.4.2.5  对操作和维护人员的技术水平要求高。
5.4.2.6  能耗相比其他工艺要略高。每千方水耗电约270度。
5.4.2.7  系统水头损失大,运行费用较其他工艺高。(来源:谷腾水网 作者:李锡祥 彭庆)

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