曝气生物滤池在工业冷却水的工程应用

曝气生物滤池在工业冷却水的工程应用
摘要:针对缺水城市包头市,污水回用采用曝气生物滤池工艺给电厂提供冷却水,介绍了概况到工艺选型,最后建成培菌及经验,改善了包头市水资源紧张的现状。

关键词:曝气生物滤池污水回用工业冷却水
1 工程概况
包头市为国家中西部内陆城市,年平均降水低,城市规划为重工业城市,主要工业为钢铁、铝业及发电等,城市取水和水质污染总是困扰着包头市的用水。

因此污水回用在包头市具有特殊意义。

包头市东河区现有东河西水质净化厂3×104 m3/d及东河东水质净化厂2×104 m3/d,所采用的处理工艺均是传统活性污泥法,污水处理厂进、出水水质见表1。

根据包头市实际情况,再生水主要用于冷却水,供暖及市政杂用水。

结合国家对电厂改扩建的要求,电厂也降低运行成本,因此本工程的出水主要用于“东华电厂”的循环冷却水,根据电厂要求和污水处理厂进出水量,确定本污水回用工程规模为4.0万立方米/日。

(如图1) 回用水用于电厂循环冷却水,根据我国现行的《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)中再生水用做冷却用水的水质标准确定了本中水回用水水质,同时电厂对中水水质另外附加要求予以确认,设
计水质见表2。

2 工艺选择及参数
现有污水处理厂正常运行,目前的东西两厂二级处理水水质达到并优于《污水综合排放标准》GB8978-1996中二级标准。

根据现有的污水回用的工程实践,用于回用水处理的工艺大部分都包括过滤,其中有:(1)直接过滤;(2)混凝沉淀后过滤;(3)混凝沉淀、过滤、活性炭吸附等。

对回用水水质要求越高,过滤前工艺越复杂。

对于本工程,需要处理的主要是COD、SS、氨氮。

而二级污水处理厂无法控制的就是氨氮,因此降低氨氮是本工程的关键。

为保证过滤效果我们使二级生物处理后的废水通过颗粒滤料,污染物质截留在滤料上,同时,利用生物膜去除氨氮、COD、SS,使出水多项指标同时达标,而滤料逐渐堵塞,然后使用反冲洗方法冲掉污染物质和老化的生物膜,过滤恢复正常运行,冲洗后的老化污泥可以排到二级污水处理厂脱泥车间进行脱泥处理。

对于特定滤池言,进水水质的波动将影响滤池的过滤效果,为了保证曝气生物滤池安全稳定运行,出水稳定达标,同时不至于周期过短或滤料内泥球堵塞,因而对滤池进水水质,如悬浮固体浓度,絮体颗粒的大小与分布,絮体强度,絮体或颗粒电荷等有一定要求。

对于活性污泥法来说,二沉池出水必将携带少量污泥,同时污水处理厂进水偶有工业废水的冲击,出水跑泥或COD波动较大,将对滤池产生严重影响。

生物
处理一般不能总保持稳定,因此必须在生物处理和滤池之间需增设混凝沉淀(澄清或气浮)等预处理设施,以保证滤池安全运行。

另外,通过混凝沉淀等预处理设施可进一步去除COD、BOD5、SS、TP等污染物,降低进入生物滤池的污染负荷,降低生物滤池的压力,保证出水稳定。

在过滤前工艺选择上,二级出水经过微絮凝过滤、直接过滤及絮凝沉淀过滤三种情况进行对比,直接过滤无法保证生物滤池稳定运行;微絮凝过滤操作较多,过滤周期短,成本高;沉淀过滤工艺过滤周期适中,沉淀后对生物滤池冲击小,能保证水质稳定合格。

因此过滤前选择工艺是增加絮凝沉淀。

结合包头市实际,冬季长,温度低,污水厂进水中含有20%～40%的工业废水,保证回用水处理常年稳定运行和回用水水质要求,需采用二级出水混凝沉淀、曝气生物滤池过滤、液氯消毒后回用的工艺流程。

主要的处理构筑物有:污水调节池及提升泵站、净水间(包括机械反应池、高密度斜板沉淀池、曝气生物滤池、反冲洗泵房、反冲洗鼓风机房)、清水池、吸水井、送水泵房及变配电站、鼓风机房、加药间等。

污水回用流程图见图2。

主要滤池曝气生物滤池采用气水反冲洗方式,具体参数如表2。

曝气生物滤池中滤料采用陶粒滤料,有效粒径为2.5～5.0 mm,滤料层厚度4.00 m。

3 培菌过程
中水厂在2005年底开始进水培菌,到2006年2月底培菌基本完成。

培菌期间来水为东河东水质净化厂的二级出水,需要增加营养时使用了少量东河东水质净化厂的初沉池出水,培菌初期采用进水闷曝、静置、放空、再进水闷曝、静置、放空一系列步骤,经过三周培菌挂膜后,采用连续进水连续出水的方式,流量控制在400～500 m3/h,滤池投入8座,尽量采用低负荷、小流量的方式运行,为了增加进水微生物,暂不经过混凝沉淀,正常反冲洗周期为每天1次,培菌期间为每两天1次,同时化验室每天2次对COD、氨氮、碱度进行化验检测,当进出水氨氮降低5 mg/L、COD去除率达到20%,硝化菌已经出现,这时化验室每天1次对COD、氨氮进行检测,观察出水水质。

到2006年1月底COD平均去除率为37%,进水平均125 mg/L,出水平均77 mg/L;氨氮平均去除率23%,进水平均58 mg/L,出水平均43 mg/L。

到2006
年2月底COD平均去除率为42%,进水133 mg/L,出水68 mg/L;氨氮平均去除率76%,进水平均57 mg/L,出水平均14 mg/L,此时培菌工作已经基本完成。

培菌期在北方冬季,为二级出水,整体水温在10 ℃～13 ℃,硝化菌依然能够生长。

在培菌工作的后期,氨氮的去除率非常高,将进水量提高,增加负荷,使微生物继续增加,直到达到满负荷运行时出水水质达标。

此阶段从2006年2月底到2006年5月。

4 工艺运行影响总结
自2006年5月中水厂进入正常运行,COD、BOD、氨氮等各项指标均达到设计要求,出水水质达标,东河中水厂进水、出水水质见表3。

从上表中可以看出曝气生物滤池运行稳定,进水COD在100 mg/L 以下,出水可以稳定达标,且不受冬、夏季水温变化影响,氨氮处理冬季温度较低时受到一定影响,二级污水厂出水水温在11℃左右,中水曝气生物滤池有彩钢房保温,同时安装有暖气,水温基本可以保持在10 ℃,硝化菌生长虽受抑制,但出水也可以稳定达标。

经过几年运行总结出几点运行经验:(1)曝气生物滤池反冲必须均匀,滤头有堵塞情况时需及时清理,避免布气不均导致滤料层发生偏移;(2)停用的曝气生物滤池需要保持湿润,停运不超过15天再进水能
迅速恢复生物膜,使出水达标,运行2年需要补充由于反冲洗而飘出的滤料;(3)因电厂负荷变化导致需水不稳定,工程中设有调节池,调节池内底部会累积少量二级出水的污泥,提升泵抽到底部会造成瞬时COD 较高,影响出水水质,需要定期清理调节池;(4)根据进水水质可以随时变化投药量及生物滤池开启池数,保证达标前提下节能降耗。

(5)进水COD高于120 mg/L,无法保证出水COD稳定达标。

5 结语
曝气生物滤池处理二级出水,能稳定达到工业冷却水使用标准,缓解了包头市城市供水的紧张状况,节约了能源消耗,提高了电厂的盈利能力,拓展了排水产业的发展方向,对改善城市环境、水资源综合有效利用和城市经济发展都具有积极的作用。

参考文献
[1] 肖锦.城市污水处理及回用技术[M].北京:化学工业出版社,2002.
[2] 侯瑞波.中水回用的处理工艺[J].建筑技术开发,2002.。