中石化某分公司為提高污水處理場出水水質的穩定性和尾水排放的達標率, 開展了污水處理場改造工程｡通過對污水場現有運行情況及工藝流程的分析, 該改造工程將現有的2座D=16 m 混凝沉淀池改造為曝氣生物濾池。筆者就改造工程的工藝流程設計､工藝運行效果等情況進行介紹｡
1 污水場改造前工藝流程及運行情況
中石化濟南分公司污水處理場自建成投用至今已有近20 a, 該污水處理場包括含油污水和鹽污水2 套污水處理系統,總設計規模為500 m3/h｡
該公司生產未實現污污分流,含油污水､含鹽污水及廠區生活污水混合后進入現有的2 套污水處理系統,實際處理量200~450 m3/h｡改造前,2 套污水處理系統的B 段生化池出水COD 為90~160 mg/L,活性炭過濾器出水COD 為40~70 mg/L,按《山東省小清河流域水污染物綜合排放標準》(DB 371656—2006)(出水COD<60 mg/L)考核,COD 達標排放率80%｡同時,B 段生化池飄泥現象嚴重,再加上后續的混凝沉淀設備陳舊,沉淀效果較差,而活性炭過濾器設計負荷偏大,造成活性炭過濾器清洗頻率較高,人工操作強度大｡
為提高污水達標排放率以滿足當地環保局對其達標排放率>99.5%的要求, 本污水場于2009 年開展了污水處理場改造工程｡
2 工藝流程設計
2.1 工藝流程
為不影響污水場的正常生產,本改造工程通過對污水場現有工藝流程和運行情況的認真分析,在原有工藝流程的基礎上,將原混凝沉淀池改為曝氣生物濾池,并對曝氣生物濾池的結構形式和濾料級配進行優化設計,充分發揮其生物反應功能和過濾功能,實現COD､懸浮物等污染物質的去除｡鑒于場地緊張,本工程的工藝流程設計全部利用已有構筑物,設備亦盡可能利舊｡
原污水場B 級沉淀池出水經曝氣生物濾池處理后進入監測池,然后再通過泵提升至活性炭過濾器｡受現場場地限制,曝氣生物濾池反沖洗水采用B級沉淀池出水,根據現場條件將原混凝反應池改為反沖洗提升水池,同時,將原污泥池改為反沖洗排水池;曝氣生物濾池所需的壓縮空氣來自于現有污水場的鼓風機｡
2.2 設計規模及進､出水水質
曝氣生物濾池設計水量500 m3/h, 主要考核指標為COD 和氨氮,COD 設計進､出水指標為100､60mg/L,氨氮設計進､出水指標為15､10 mg/L｡
3 曝氣生物濾池的特點及主要設計參數
改造工程主體工藝為曝氣生物濾池工藝,該工藝無論是在平面布置上,還是在結構形式上都具有明顯的特點｡
污水經常規的生化處理后,出水有機物濃度較低,可生化性較差｡對于該類污水的深度處理,曝氣生物濾池工藝以其生物量豐富､處理效果好､運行穩定等特點而得到廣泛的應用｡但因廢水的COD 較低,微生物處于貧營養狀態,在生物濾料表面難以形成凝聚性能良好的生物膜(生物膜很薄,肉眼幾乎難以分辨),同時受充氧曝氣的影響,因此曝氣生物濾池的過濾功能很弱,主要表現為進､出水的懸浮物濃度相差不大,濾池過濾周期長｡因此,在低濃度污水的深度處理中,為彌補曝氣生物濾池對懸浮物的去除,在出水水質要求比較嚴格的場合,曝氣生物濾池之后需銜接沉淀､過濾等工藝｡
受現場條件的限制,為不影響污水場的正常生產, 在改造工程中將2 座D=16 m 的混凝沉淀池改造為2 座并聯運行的曝氣生物濾池,每座的設計流量250 m3/h｡每座曝氣生物濾池采用兩段串聯組合工藝,前段設置輕質生物陶粒濾料,以生化功能為主;后段設置生物陶粒,并在生物陶粒下面設置精密過濾層,以過濾功能為主｡該兩級串聯式曝氣生物濾池不僅生化功能穩定,而且具有卓越的過濾效果｡
在現有混凝沉淀池結構基礎上,通過內部增設隔墻將其平均分隔為6 格,中間為集水配水井(如圖3 所示)｡污水首先從下部通過穿孔配水管進入曝氣生物濾池前段(3 格,并聯運行),前段設置輕質生物陶粒,污水自下而上經曝氣生物濾池前段生化處理后進入中間的集水配水井,然后再進入曝氣生物濾池后段(3 格,并聯運行),后段采用級配濾料,污水自上而下經陶粒濾料､精密過濾層和承托層后,通過底部穿孔管出水｡
曝氣生物濾池的前段以生化功能為主,主要技術參數及工藝特點如下:
(1)3 格并聯運行,每格面積30 m2;填料以輕質陶粒濾料為主,D 4~6 mm,厚度3 m,總有效接觸時間1.1 h;向上流速2.8 m/h｡
(2)采用向上流,在曝氣和水流作用下,濾料呈半流化狀態,氣､液､固接觸充分､傳質速率高,生化反應條件好,過濾功能可忽略不計,可實現連續長周期運行｡
(3)反沖洗采用間歇式氣反沖,即增大單格濾池的供氣量,利用流速較大的反向氣流將附著于濾料表面的污物擦洗下來使之懸浮于水中,然后隨向上的水流進入曝氣生物濾池的后段｡氣反沖和充氧曝氣采用一套穿孔管配氣系統, 埋設于濾料層底部｡按實際工程運行經驗, 反沖洗頻率一般3 天1 次｡充氧曝氣氣水比3∶1,反沖洗氣沖強度20 L/(m2˙s)｡
曝氣生物濾池的后段充分考慮過濾功能,主要技術參數及工藝特點如下:
(1) 3 格并聯運行,每格面積30 m2,濾速2.8 m/h｡
(2)采用向下流濾池結構形式,濾料采用級配設計以發揮其過濾功能,即上部為輕質陶粒濾料,D 4~6 mm,厚度2.7 m,總有效接觸時間0.8 h;其下部為精密過濾層,高度0.3 m;底層為承托層,高度0.6 m｡
(3)反沖洗采用氣､水反沖,配水方式為大阻力配水配氣系統｡氣反沖強度15 L/(m2˙s),水反沖強度4~8 L/(m2˙s)｡(4)曝氣方式采用穿孔管曝氣,充氧曝氣氣水比3∶1｡啟動,系統運行正常,出水水質穩定達到設計標準｡
改造后的污水處理系統出水水質達到了《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)規定的一級標準｡
4結論
改造后的污水處理系統徹底解決了原系統耐沖擊能力差的問題｡接種了高效微生物的固定化厭氧生物濾池具有非常高的反硝化效率, 可以去除大部分COD, 其對COD､NH3+-N､NO3--N 的去除率分別達到了96.50%､96.47%､99.23%,保證了后續工藝的穩定運行｡
