中石化济南分公司为提高污水处理场出水水质的稳定性和尾水排放的达标率, 于2009 年8 月开展了污水处理场改造工程｡通过对污水场现有运行情况及工艺流程的分析, 该改造工程将现有的2座D=16 m 混凝沉淀池改造为曝气生物滤池｡笔者就改造工程的工艺流程设计､工艺运行效果等情况进行介绍｡
1 污水场改造前工艺流程及运行情况
中石化济南分公司污水处理场自建成投用至今已有近20 a, 该污水处理场包括含油污水和盐污水2 套污水处理系统,总设计规模为500 m3/h｡改造前这2 套处理系统的工艺流程见图1｡
该公司生产未实现污污分流,含油污水､含盐污水及厂区生活污水混合后进入现有的2 套污水处理系统,实际处理量200~450 m3/h｡改造前,2 套污水处理系统的B 段生化池出水COD 为90~160 mg/L,活性炭过滤器出水COD 为40~70 mg/L,按《山东省小清河流域水污染物综合排放标准》(DB 371656—2006)(出水COD<60 mg/L)考核,COD 达标排放率80%｡同时,B 段生化池飘泥现象严重,再加上后续的混凝沉淀设备陈旧,沉淀效果较差,而活性炭过滤器设计负荷偏大,造成活性炭过滤器清洗频率较高,人工操作强度大｡
为提高污水达标排放率以满足当地环保局对其达标排放率>99.5%的要求, 本污水场于2009 年开展了污水处理场改造工程｡
2 工艺流程设计
2.1 工艺流程
为不影响污水场的正常生产,本改造工程通过对污水场现有工艺流程和运行情况的认真分析,在原有工艺流程的基础上,将原混凝沉淀池改为曝气生物滤池,并对曝气生物滤池的结构形式和滤料级配进行优化设计,充分发挥其生物反应功能和过滤功能,实现COD､悬浮物等污染物质的去除｡鉴于场地紧张,本工程的工艺流程设计全部利用已有构筑物,设备亦尽可能利旧｡改造后的工艺流程见图2｡
原污水场B 级沉淀池出水经曝气生物滤池处理后进入监测池,然后再通过泵提升至活性炭过滤器｡受现场场地限制,曝气生物滤池反冲洗水采用B级沉淀池出水,根据现场条件将原混凝反应池改为反冲洗提升水池,同时,将原污泥池改为反冲洗排水池;曝气生物滤池所需的压缩空气来自于现有污水场的鼓风机｡
2.2 设计规模及进､出水水质
曝气生物滤池设计水量500 m3/h, 主要考核指标为COD 和氨氮,COD 设计进､出水指标为100､60mg/L,氨氮设计进､出水指标为15､10 mg/L｡
3 曝气生物滤池的特点及主要设计参数
改造工程主体工艺为曝气生物滤池工艺,该工艺无论是在平面布置上,还是在结构形式上都具有明显的特点｡
污水经常规的生化处理后,出水有机物浓度较低,可生化性较差｡对于该类污水的深度处理,曝气生物滤池工艺以其生物量丰富､处理效果好､运行稳定等特点而得到广泛的应用｡但因废水的COD 较低,微生物处于贫营养状态,在生物滤料表面难以形成凝聚性能良好的生物膜(生物膜很薄,肉眼几乎难以分辨),同时受充氧曝气的影响,因此曝气生物滤池的过滤功能很弱,主要表现为进､出水的悬浮物浓度相差不大,滤池过滤周期长｡因此,在低浓度污水的深度处理中,为弥补曝气生物滤池对悬浮物的去除,在出水水质要求比较严格的场合,曝气生物滤池之后需衔接沉淀､过滤等工艺｡
受现场条件的限制,为不影响污水场的正常生产, 在改造工程中将2 座D=16 m 的混凝沉淀池改造为2 座并联运行的曝气生物滤池,每座的设计流量250 m3/h｡每座曝气生物滤池采用两段串联组合工艺,前段设置轻质生物陶粒滤料,以生化功能为主;后段设置生物陶粒,并在生物陶粒下面设置精密过滤层,以过滤功能为主｡该两级串联式曝气生物滤池不仅生化功能稳定,而且具有卓越的过滤效果｡改造后的曝气生物滤池平面示意和结构示意见图3､图4｡
在现有混凝沉淀池结构基础上,通过内部增设隔墙将其平均分隔为6 格,中间为集水配水井(如图3 所示)｡污水首先从下部通过穿孔配水管进入曝气生物滤池前段(3 格,并联运行),前段设置轻质生物陶粒,污水自下而上经曝气生物滤池前段生化处理后进入中间的集水配水井,然后再进入曝气生物滤池后段(3 格,并联运行),后段采用级配滤料,污水自上而下经陶粒滤料､精密过滤层和承托层后,通过底部穿孔管出水｡
曝气生物滤池的前段以生化功能为主,主要技术参数及工艺特点如下:
(1)3 格并联运行,每格面积30 m2;填料以轻质陶粒滤料为主,D 4~6 mm,厚度3 m,总有效接触时间1.1 h;向上流速2.8 m/h｡
(2)采用向上流,在曝气和水流作用下,滤料呈半流化状态,气､液､固接触充分､传质速率高,生化反应条件好,过滤功能可忽略不计,可实现连续长周期运行｡
(3)反冲洗采用间歇式气反冲,即增大单格滤池的供气量,利用流速较大的反向气流将附着于滤料表面的污物擦洗下来使之悬浮于水中,然后随向上的水流进入曝气生物滤池的后段｡气反冲和充氧曝气采用一套穿孔管配气系统, 埋设于滤料层底部｡按实际工程运行经验, 反冲洗频率一般3 天1 次｡充氧曝气气水比3∶1,反冲洗气冲强度20 L/(m2·s)｡
曝气生物滤池的后段充分考虑过滤功能,主要技术参数及工艺特点如下:
(1) 3 格并联运行,每格面积30 m2,滤速2.8 m/h｡
(2)采用向下流滤池结构形式,滤料采用级配设计以发挥其过滤功能,即上部为轻质陶粒滤料,D 4~6 mm,厚度2.7 m,总有效接触时间0.8 h;其下部为精密过滤层,高度0.3 m;底层为承托层,高度0.6 m｡
(3)反冲洗采用气､水反冲,配水方式为大阻力配水配气系统｡气反冲强度15 L/(m2·s),水反冲强度4~8 L/(m2·s)｡(4)曝气方式采用穿孔管曝气,充氧曝气气水比3∶1｡启动,系统运行正常,出水水质稳定达到设计标准｡对整套系统监测1 个月,监测结果平均值见表3｡
由表3 可知,改造后的污水处理系统出水水质达到了《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)规定的一级标准｡ 具体参见污水技术资料更多相关技术文档。
3 结论
改造后的污水处理系统彻底解决了原系统耐冲击能力差的问题｡接种了高效微生物的固定化厌氧生物滤池具有非常高的反硝化效率, 可以去除大部分COD, 其对COD､NH3+-N､NO3--N 的去除率分别达到了96.50%､96.47%､99.23%,保证了后续工艺的稳定运行｡
