曝氣生物濾池在處理煉油高濃度廢水中的應(yīng)用

1、曝氣生物濾池在處理煉油高濃度廢水中的應(yīng)用摘要：介紹了曝氣生物濾池的工藝原理和主要特點，以及在處理煉油廠高濃度生產(chǎn)廢水中的應(yīng)用，分析了影響曝氣生物濾池運行的主要因素有溫度、pH值和堿度、水力負荷、溶解氧等，曝氣生物濾池在高濃度污水處理中有很好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池；高濃度廢水；影響因素曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter）簡稱BAF，是20世紀80年代末90年代初在普通生物濾池的基礎(chǔ)上，并借鑒給水濾池工藝而開發(fā)的污水處理新工藝。BAF最初用于污水的三級處理，后發(fā)展成直接用于二級處理，以曝氣生物濾池為基礎(chǔ)的多種組合工藝現(xiàn)不僅僅用于生活污水的處理，還可以用于工業(yè)

2、廢水的處理【1】。1 BAF的工藝原理和主要特點1.1 BAF工藝原理BAF處理污水的原理是反應(yīng)器內(nèi)填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，填料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物鏈分級捕食作用以及生物膜內(nèi)部微環(huán)境和厭氧段的反硝化作用【2】。通過微生物的培養(yǎng)，微生物附著生長在填料表面，污水流經(jīng)載體表面過程中，通過有機營養(yǎng)物的吸附，氧向生物膜內(nèi)部的擴散以及發(fā)生在膜內(nèi)部的生物氧化作用，對污染物進行分解，最終形成各種代謝物（CO2,水等）。曝氣生物濾池的過濾作用依靠填料本身所具有的吸附作用和機械截留作用。BAF進水中顆粒較大的懸浮物質(zhì)被截留，填料上生長的大量微生物在新陳代謝時可產(chǎn)生粘性物質(zhì)，與

3、懸浮顆粒粘在一起，形成細小絮體，通過接觸絮凝作用而被去除。BAF中的微生物生長在具有較大比表面積的填料表面上，這使得池中可以容納大量的微生物，從而在體現(xiàn)出容積負荷高，停留時間短的特點的同時，又能保證濾池在較低的污泥負荷下運行，為進一步降解污水中的有機污染物提供了可靠的保證，從而獲得了優(yōu)良的處理效果，保證出水穩(wěn)定性。1.2 BAF的主要特點與傳統(tǒng)生物處理工藝相比，BAF具有如下特點：1.2.1 生物濃度高，有機負荷高BAF采用高比表面積的填料，并設(shè)有曝氣系統(tǒng)，為微生物提供了更佳的生長環(huán)境，易于掛膜和穩(wěn)定運行，單位體積內(nèi)微生物量可達1015g/L，因而其容積負荷遠高于傳統(tǒng)工藝，處理能力更大。1.2

4、.2 除污能力強，耐沖擊能力強由于BAF特殊的構(gòu)造和運行方式，其中生物膜將呈現(xiàn)出優(yōu)勢菌種在不同空間位置的“生態(tài)分布”特征，使其同時具有有機物去除，硝化和反硝化等多種功能，出水水質(zhì)穩(wěn)定。BAF內(nèi)單位體積微生物量較高，對有機負荷，水力負荷的變化不是特別敏感，具有很好的抗沖擊性。1.2.3 占地面積小，基建費用低BAF的填料對污水中的懸浮物及脫落的生物膜具有高效的截留作用，所以，不需要設(shè)置二沉池進行泥水分離。另外，高濃度的微生物量使得BAF的容積負荷增大，進而減少了池容積和占地面積，使基建費用大大降低【3】。2 BAF在處理煉油高濃度廢水中的應(yīng)用某煉油廠在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生電脫鹽廢水、氣分堿洗水、堿渣

5、、環(huán)烷酸回收廢水等高濃度廢水。煉油污水處理場為實現(xiàn)污污分流治理，提高污水處理效率以及污水回用率，將這股高濃度污水從低濃度污水中分流出來單獨處理。高濃度污水混合后水質(zhì)、水量見表1。表1 高濃度污水混合后的水質(zhì)和水量項目水量石油類CODCr氨氮揮發(fā)酚硫化物混合污水42m3/h278mg/L2941 mg/L43 mg/L48 mg/L54 mg/L該煉油廠的高濃度污水處理裝置設(shè)計處理能力為50m3/h，采用酸堿中和、油水分離、微電解和氣浮技術(shù)對高濃度污水進行預處理，預處理后的高濃度水進入曝氣生物濾池進行生化處理，曝氣生物濾池的出水進入到該污水處理廠的低濃度含油污水處理系統(tǒng)的傳統(tǒng)推流式曝氣池進行進一

6、步生化處理后排放。工藝流程示意圖如圖1。氣分堿洗水、堿渣中和池渦凹氣浮設(shè)備含油污水系統(tǒng)曝氣池曝氣生物濾池環(huán)烷酸回收廢水均質(zhì)罐電脫鹽廢水油水分離器排放微電解池污水回用設(shè)施圖1 高濃度廢水處理工藝流程2.1 高濃度廢水處理設(shè)施簡介2.1.1 中和池中和池的作用是利用酸堿中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)廢水的pH值。該裝置的中和池將酸性的環(huán)烷酸回收廢水和堿性的氣分堿洗水、堿渣按一定比例混合，使廢水的pH值符合裝置處理要求。2.1.2均質(zhì)罐均質(zhì)罐的作用是克服各生產(chǎn)裝置污水排放的不均勻性，均衡調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)和水量的變化，使后面生物處理設(shè)施的進水量均勻，降低污水的不一致性對生物處理設(shè)施的影響。同時，該均質(zhì)罐具有收油和排泥設(shè)

7、施，利用物理方法，可以初步的去除污水中攜帶的浮油和污泥。2.1.3油水分離器油水分離器的作用是進一步去除污水中的浮油。污水經(jīng)離心泵加壓后進入油水分離器，由于水和油的密度不同，污水經(jīng)過旋流分離器時在收縮腔、尾錐內(nèi)產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，將較重的液體拋向外側(cè)，呈螺旋狀從底流口排出，而較輕的液體則在尾錐中心低壓區(qū)形成油芯，并從溢流口排出，從而實現(xiàn)油水分離的目的。2.1.4微電解池微電解池是利用酸性污水通過含鐵、炭成分的特制填料時，形成的無數(shù)微小腐蝕電池所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)處理污水。微電解池內(nèi)設(shè)有鐵屑層，并根據(jù)需要投加硫酸亞鐵，同時鼓風曝氣，反應(yīng)生成的硫化亞鐵及氫氧化鐵等產(chǎn)物。微電解池消除硫?qū)ι?/p>

8、處理的不利影響，同時可吸附大分子和溶解度較小的有機物，降低污水的COD值和色度。2.1.5 渦凹氣浮設(shè)備渦凹氣浮設(shè)備主要由混凝區(qū)、曝氣區(qū)、氣浮區(qū)、刮渣和排泥設(shè)施等幾部分組成。廢水自上游處理設(shè)施自流進入到氣浮設(shè)備前端的混凝區(qū)，在混凝區(qū)前投加有機高分子絮凝劑。絮凝劑的投加能夠使顆粒物質(zhì)在發(fā)生有效碰撞后長大，而后與氣泡相互粘附上浮去除?；炷齾^(qū)設(shè)有隔板，污水和絮凝劑的混合物在隔板通道間流動過程中充分混合?；旌虾蟮奈鬯M入到氣浮設(shè)備的曝氣區(qū)。曝氣區(qū)設(shè)有曝氣機，使水中產(chǎn)生很多微細氣泡，懸浮物和油珠與微細氣泡結(jié)合浮到水面，污水經(jīng)出水槽流入曝氣生物濾池。水面的浮渣和底部積泥利用刮渣和排泥設(shè)施排出氣浮設(shè)備。2.

9、1.6曝氣生物濾池生化處理是廢水處理中最核心的部分。該曝氣生物濾池是一個大的池體，內(nèi)部分四間，每間可以獨立運行，每間分三級。廢水從第一級底部進入，之后溢流進入第二級，再從底部進入第三級，溢流出水。因該煉油廠生產(chǎn)廢水中的氨氮含量不高，所以，該BAF只設(shè)置了好氧段。每間池用鋼架和絲網(wǎng)分成3層，最底層安裝曝氣器和排泥設(shè)施。第二層和第三層都是填料層。填料是軟性填料，具有較好的吸水性和較大的比表面積，有利于過濾和微生物的生長。2.1.7含油污水系統(tǒng)曝氣池 該曝氣池采用傳統(tǒng)的活性污泥工藝。曝氣生物濾池出水在曝氣池前與經(jīng)隔油、浮選處理后的低濃度含油污水混合后進入曝氣池中，出水進入二沉池泥水分離后，部分進入污

10、水回用設(shè)施，部分排放。2.2 曝氣生物濾池處理效果 見表1。表1 曝氣生物濾池進出水水質(zhì)和去除率項目 石油類 氨氮 COD pH值進水水質(zhì)78.3 85.2 1175 7.67 出水水質(zhì) 17.0 32.0 372 7.45 去除率 78.3 62.5 68.3 -注：表中數(shù)值為9次取樣所監(jiān)測的平均值。單位mg/L（pH值和去除率除外）。從表中可以看出，曝氣生物濾池對石油類和COD的去除率分別為78.3和68.3，氨氮的去除率為62.5。曝氣生物濾池不但對石油類和COD有很好的去除效果，對氨氮也有較高的去除率，對氨氮的去除有利于污水回用。3 影響曝氣生物濾池的主要因素3.1 溫度溫度是影響微生

11、物正常代謝的主要因素之一。任何微生物都有一個最佳的生長溫度。在一定的溫度范圍內(nèi)，大多數(shù)微生物的新陳代謝活動都會隨著溫度的升高而增強，隨溫度的下降而減弱。好氧微生物的適應(yīng)范圍是1030，一般水溫低于10或高于30時，對生物處理的凈化效果將產(chǎn)生不利影響。當溫度高于40或低于5時，微生物活動甚至會完全停止。所以，在溫度高的夏季，生物處理效果最好；而在冬季水溫低，生物膜的活性受到抑制，處理效果受到影響。水溫在接近細菌生長的最高生長溫度時，細菌的代謝速率達到最大值，此時，可使膠體基質(zhì)作為呼吸基質(zhì)而消耗，當水溫繼續(xù)升高時，會導致微生物死亡。3.2 pH值和堿度微生物的生長繁殖與pH值有著密切關(guān)系。對于好氧

12、微生物來說，pH值在6.58.5之間較為適宜。微生物對pH值的波動十分敏感，即使在適宜的pH值范圍內(nèi)，pH值突然改變也會引起細菌活性的明顯下降。因此，應(yīng)盡量避免曝氣生物濾池進水pH值的突然變化。堿度影響微生物的硝化反應(yīng)。因為硝化反應(yīng)是一個好氧過程，其適宜的pH值范圍在7.08.5之間，超出其適宜范圍，硝化細菌的活性便急劇下降，使氨氮的去除率降低。3.3 水力負荷水力負荷大小直接影響到污水在池中與載體上生物膜的接觸時間。微生物對有機物的降解需要一定的接觸時間作保證，水力負荷愈小，污水與生物膜接觸時間愈長，處理效果愈好，反之亦然。另外，當水力負荷過高時，水力沖刷作用過強，會造成生物膜的流失。但水力

13、負荷與工程造價密切相關(guān)，在滿足處理要求的情況下，應(yīng)該盡量減小水力負荷。3.4 溶解氧在曝氣生物濾池中，微生物以好氧菌為主，溶解氧是影響生物膜生長和出水效果的重要因素。生物膜的量、微生物的代謝能力和代謝過程、有機物的去除動力學、出水中有機物的濃度，均與氧的供給密切相關(guān)。如果溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足夠的氧，正常生長規(guī)律受到影響甚至被破壞，嚴重時，導致生物膜惡化變質(zhì)，發(fā)黑發(fā)臭，出水水質(zhì)明顯下降。曝氣量大，濾池中的溶解氧高，提高好氧微生物的活性和生物膜內(nèi)氧化分解有機物的速率，從而出水中的COD就低【4】。此外，加大曝氣量后氣流上升產(chǎn)生的剪應(yīng)力有助于老化的生物膜脫落，防止生物膜過厚，并防止堵塞

14、，提高濾池中的傳質(zhì)速率，有利于廢水在濾池中的擴散。但是，過大的曝氣量也會對生物膜的生長產(chǎn)生負面影響，特別是對于待處理污水的污染物濃度低，且生化可降解性不好時，在大曝氣量情況下，微生物極易在營養(yǎng)不夠的情況下消耗自身，難以在填料表面附著生長【5】。4 結(jié)論曝氣生物濾池具有生物濃度高，有機負荷高，除污能力強，耐沖擊能力強，占地面積小，基建費用低等特點。在處理煉油廠高濃度生產(chǎn)廢水的應(yīng)用中，對廢水中的石油類、COD和氨氮都有較高的去除率，對氨氮的去除有利于污水回用。溫度、pH值和堿度、水力負荷、溶解氧是影響曝氣生物濾池處理效果的主要因素。曝氣生物濾池在高濃度廢水處理方面有很好的應(yīng)用前景，在今后的水處理中應(yīng)該廣泛應(yīng)用。參考文獻1 鄭俊，吳浩汀，程寒飛.曝氣生物濾池污水處理新技術(shù)及工程實例M.北京：化學工業(yè)出版社，2002