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(diǎn)，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(yùn)行的主要因素有溫度、pH值和堿度、水力負(fù)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(jiǎn)稱BAF，是20世紀(jì)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(kāi)發(fā)的污水處理新工藝。BAF最初用于污水的三級(jí)處理，后發(fā)展成直接用于二級(jí)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(diǎn)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(jí)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(guò)微生物的培養(yǎng)，微生物附著生長(zhǎng)在填料表面，污水流經(jīng)載體表面過(guò)程中，通過(guò)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物的吸附，氧向生物膜內(nèi)部的擴(kuò)散以及發(fā)生在膜內(nèi)部的生物氧化作用，對(duì)污染物進(jìn)行分解，最終形成各種代謝物（CO2,水等）。曝氣生物濾池的過(guò)濾作用依靠填料本身所具有的吸附作用和機(jī)械截留作用。BAF進(jìn)水中顆粒較大的懸浮物質(zhì)被截留，填料上生長(zhǎng)的大量微生物在新陳代謝時(shí)可產(chǎn)生粘性物質(zhì)，與

3、懸浮顆粒粘在一起，形成細(xì)小絮體，通過(guò)接觸絮凝作用而被去除。BAF中的微生物生長(zhǎng)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(fù)荷高，停留時(shí)間短的特點(diǎn)的同時(shí)，又能保證濾池在較低的污泥負(fù)荷下運(yùn)行，為進(jìn)一步降解污水中的有機(jī)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(diǎn)與傳統(tǒng)生物處理工藝相比，BAF具有如下特點(diǎn)：1.2.1 生物濃度高，有機(jī)負(fù)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(zhǎng)環(huán)境，易于掛膜和穩(wěn)定運(yùn)行，單位體積內(nèi)微生物量可達(dá)1015g/L，因而其容積負(fù)荷遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝，處理能力更大。1.2

4、.2 除污能力強(qiáng)，耐沖擊能力強(qiáng)由于BAF特殊的構(gòu)造和運(yùn)行方式，其中生物膜將呈現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)菌種在不同空間位置的“生態(tài)分布”特征，使其同時(shí)具有有機(jī)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(duì)有機(jī)負(fù)荷，水力負(fù)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(fèi)用低BAF的填料對(duì)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(jìn)行泥水分離。另外，高濃度的微生物量使得BAF的容積負(fù)荷增大，進(jìn)而減少了池容積和占地面積，使基建費(fèi)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(guò)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(chǎng)為實(shí)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(lái)單獨(dú)處理。高濃度污水混合后水質(zhì)、水量見(jiàn)表1。表1 高濃度污水混合后的水質(zhì)和水量項(xiàng)目水量石油類(lèi)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(jì)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(duì)高濃度污水進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的高濃度水進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行生化處理，曝氣生物濾池的出水進(jìn)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(jìn)行進(jìn)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?xì)飧≡O(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(jiǎn)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(jìn)水量均勻，降低污水的不一致性對(duì)生物處理設(shè)施的影響。同時(shí)，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(jìn)一步去除污水中的浮油。污水經(jīng)離心泵加壓后進(jìn)入油水分離器，由于水和油的密度不同，污水經(jīng)過(guò)旋流分離器時(shí)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(shí)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(guò)含鐵、炭成分的特制填料時(shí)，形成的無(wú)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(shí)鼓風(fēng)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(shí)可吸附大分子和溶解度較小的有機(jī)物，降低污水的COD值和色度。2.1.5 渦凹?xì)飧≡O(shè)備渦凹?xì)飧≡O(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(jìn)入到氣浮設(shè)備前端的混凝區(qū)，在混凝區(qū)前投加有機(jī)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(zhǎng)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(dòng)過(guò)程中充分混合?；旌虾蟮奈鬯M(jìn)入到氣浮設(shè)備的曝氣區(qū)。曝氣區(qū)設(shè)有曝氣機(jī)，使水中產(chǎn)生很多微細(xì)氣泡，懸浮物和油珠與微細(xì)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(gè)大的池體，內(nèi)部分四間，每間可以獨(dú)立運(yùn)行，每間分三級(jí)。廢水從第一級(jí)底部進(jìn)入，之后溢流進(jìn)入第二級(jí)，再?gòu)牡撞窟M(jìn)入第三級(jí)，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(guò)濾和微生物的生長(zhǎng)。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(jìn)入曝氣池中，出水進(jìn)入二沉池泥水分離后，部分進(jìn)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(jiàn)表1。表1 曝氣生物濾池進(jìn)出水水質(zhì)和去除率項(xiàng)目 石油類(lèi) 氨氮 COD pH值進(jìn)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(cè)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(duì)石油類(lèi)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(duì)石油類(lèi)和COD有很好的去除效果，對(duì)氨氮也有較高的去除率，對(duì)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(gè)最佳的生長(zhǎng)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(dòng)都會(huì)隨著溫度的升高而增強(qiáng)，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(shí)，對(duì)生物處理的凈化效果將產(chǎn)生不利影響。當(dāng)溫度高于40或低于5時(shí)，微生物活動(dòng)甚至?xí)耆Ｖ?。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?xì)菌生長(zhǎng)的最高生長(zhǎng)溫度時(shí)，細(xì)菌的代謝速率達(dá)到最大值，此時(shí)，可使膠體基質(zhì)作為呼吸基質(zhì)而消耗，當(dāng)水溫繼續(xù)升高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致微生物死亡。3.2 pH值和堿度微生物的生長(zhǎng)繁殖與pH值有著密切關(guān)系。對(duì)于好氧

12、微生物來(lái)說(shuō)，pH值在6.58.5之間較為適宜。微生物對(duì)pH值的波動(dòng)十分敏感，即使在適宜的pH值范圍內(nèi)，pH值突然改變也會(huì)引起細(xì)菌活性的明顯下降。因此，應(yīng)盡量避免曝氣生物濾池進(jìn)水pH值的突然變化。堿度影響微生物的硝化反應(yīng)。因?yàn)橄趸磻?yīng)是一個(gè)好氧過(guò)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(xì)菌的活性便急劇下降，使氨氮的去除率降低。3.3 水力負(fù)荷水力負(fù)荷大小直接影響到污水在池中與載體上生物膜的接觸時(shí)間。微生物對(duì)有機(jī)物的降解需要一定的接觸時(shí)間作保證，水力負(fù)荷愈小，污水與生物膜接觸時(shí)間愈長(zhǎng)，處理效果愈好，反之亦然。另外，當(dāng)水力負(fù)荷過(guò)高時(shí)，水力沖刷作用過(guò)強(qiáng)，會(huì)造成生物膜的流失。但水力

13、負(fù)荷與工程造價(jià)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(fù)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(zhǎng)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(guò)程、有機(jī)物的去除動(dòng)力學(xué)、出水中有機(jī)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(zhǎng)規(guī)律受到影響甚至被破壞，嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)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(jī)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(guò)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(kuò)散。但是，過(guò)大的曝氣量也會(huì)對(duì)生物膜的生長(zhǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，特別是對(duì)于待處理污水的污染物濃度低，且生化可降解性不好時(shí)，在大曝氣量情況下，微生物極易在營(yíng)養(yǎng)不夠的情況下消耗自身，難以在填料表面附著生長(zhǎng)【5】。4 結(jié)論曝氣生物濾池具有生物濃度高，有機(jī)負(fù)荷高，除污能力強(qiáng)，耐沖擊能力強(qiáng)，占地面積小，基建費(fèi)用低等特點(diǎn)。在處理煉油廠高濃度生產(chǎn)廢水的應(yīng)用中，對(duì)廢水中的石油類(lèi)、COD和氨氮都有較高的去除率，對(duì)氨氮的去除有利于污水回用。溫度、pH值和堿度、水力負(fù)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(xiàn)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(shí)例M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002