浅谈曝气生物滤池污水处理工艺的运行与管理
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。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
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CODBOD5氨氮SS总磷
设计进水水质260160201801
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CODBOD5氨氮SS总磷
进水水质16896151002.5
出水水质3113.50.62130.75
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。
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10610310065
改造后103757448
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。
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
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。
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CODBODSS
进水27220105120
一级出水8.4344.12122
二级出水1.5632.716.513
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。
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