曝气生物滤池在工业冷却水的工程应用

杨帆 文婧 李静璇

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

中图分类号：TQ3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0097-02

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3×104m3/d及东河东水质净化厂2×104m3/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2.5～5.0mm，滤料层厚度4.00m。

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400～500m3/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5mg/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125mg/L，出水平均77mg/L；氨氮平均去除率23%，进水平均58mg/L，出水平均43mg/L。到2006年2月底COD平均去除率为42%，进水133mg/L，出水68mg/L；氨氮平均去除率76%，进水平均57mg/L，出水平均14mg/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100mg/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120mg/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.