曝气生物滤池滤料板结的防治

第25卷　第16期中国给水排水V o l . 25N o . 16

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2009年8月C H I N AWA T E R ＆W A S T E WA T E R A u g . 2009

运行与管理

曝气生物滤池滤料板结的防治

王　劼

1, 2

, 　刘　阳

2, 3

, 　江丕森, 　胡筱敏

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(1. 东北大学资源与土木工程学院, 辽宁沈阳110004; 2. 振兴环保产业集团有限公司, 辽宁沈阳110014; 3. 清华大学环境科学与工程系, 北京100084; 4. 沈阳仙女河污水

处理厂, 辽宁沈阳110141) 　　摘　要:　对沈阳仙女河污水处理厂曝气生物滤池滤料板结问题进行了分析, 初步认为生物膜生长过快、滤料粒径变小、反冲洗周期过长、反冲洗不彻底是滤料板结的主要原因, 最后提出了解决措施。

　　关键词:　污水处理厂; 　曝气生物滤池; 　滤料板结; 　反冲洗

中图分类号:X703　　文献标识码:C　　文章编号:1000-4602(2009) 16-0091-03

P r e v e n t i o no f F i l t e r i n g Ma t e r i a l H a r d e n i n g i nB i o l o g i c a l A e r a t e d F i l t e r

WA N GJ i e , 　LI UY a n g , 　JI A N GP i -s e n , 　HUX i a o -m i n

(1. S c h o o l o f R e s o u r c e s a n d C i v i l E n g i n e e r i n g , N o r t h e a s t e r n U n i v e r s i t y , S h e n y a n g 110004, C h i n a ; 2. Z h e n x i n g E n v i r o n m e n t P r o t e c t i o n I n d u s t r y G r o u p C o . L t d . , S h e n y a n g 110014, C h i n a ; 3. D e p a r t m e n t o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , T s i n g h u a U n i v e r s i t y , B e i j i n g 100084, C h i n a ; 4. S h e n y a n g X i a n n v h e W a s t e w a t e r T r e a t m e n t P l a n t , S h e n y a n g 110141, C h i n a ) 　　A b s t r a c t :　T h ep r o b l e m o f f i l t e r i n gm a t e r i a l h a r d e n i n gi nb i o l o g i c a l a e r a t e df i l t e r o f X i a n n v h e W W T Pw a s a n a l y z e d . I t i s c o n s i d e r e d t h a t i t i s m a i n l y c a u s e d b y r a p i d g r o w t h o f b i o f i l m , r e d u c e d d i a m e -t e r o f f i l t e r i n g m a t e r i a l , p r o l o n g e d c y c l e o f b a c k w a s h i n g a n d i n c o m p l e t e b a c k w a s h i n g . T h e s o l v i n g m e a s -u r e s a r e p r o p o s e d . 　　Ke y w o r d s :　wa s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t (W W T P ) ; 　bi o l o g i c a l a e r a t e d f i l t e r ; 　fi l t e r i n g m a t e r i a l h a r d e n i n g ; 　ba c k w a s h i n g

　　沈阳仙女河污水处理厂位于仙女河东岸, 占地面积约为7. 6h m , 汇水面积为44k m , 服务人口近80万人, 采用曝气生物滤池处理工艺, 处理能力为40×10m /d。该工程分二期完成, 一期于2003年12月竣工, 二期于2005年12月竣工。

1　滤料板结现象的发生

2007年5月—11月对仙女河污水厂一期工程进行改造, 改造后的出水水质较以前有很大提高, 但在2008年4月出现滤料板结问题。在滤料板结期间, 看不到正常反冲洗过程中出现的浓黑污水; 测定

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2

2

1, 22, 341

出水悬浮物指标, 得不到正常的反冲洗悬浮物浓度变化曲线; 反冲洗风机频繁发生泄压; 在水洗阶段发生蹦料现象。蹦料发生前, 滤池的部分滤料层在反冲洗水流的作用下被抬起而发生晃动, 接着池壁周围的某一部分冲起高约0. 5～2m 、直径约为0. 5m 的水柱, 水柱中夹带着滤料, 随后板结层发生断裂,

滤池出水颜色突然变黑, 大量悬浮物和生物膜被冲出。

2　原因探讨

针对以上滤料板结问题, 进行了近2个月的深

物膜主要依靠气洗时滤料的松动、气水洗和水洗时反冲洗泵水流的剪切应力作用去除, 而剪切应力难

以彻底清除滤料之间和滤料上的悬浮物, 同时由于部分滤料有磨损, 从而导致滤料不均匀, 使滤料中混杂一些小颗粒滤料。

另外, 由于滤料层较厚(一般为4m ) , 每次反冲洗时很难保证将整个滤料层彻底松动, 完全除去悬浮物和脱落的生物膜。每次反冲洗不彻底会导致悬浮物和生物膜的累积, 达到一定程度后就会发生滤料板结。

以上几方面原因可使滤料颗粒间的悬浮物和脱落的生物膜累积过多, 从而使滤料板结。当强制反冲洗时, 大面积板结的滤料层在两台水泵的强大冲击力作用下, 发生局部断裂、蹦料现象。

入探索, 初步认为板结可能是由以下原因造成。2. 1　生物膜增长过快

仙女河污水厂自2003年12月建成, 经过几年的运行, 曝气系统损坏严重, 滤头堵塞, 出水水质较差。因此, 于2007年5月—11月对一期工程进行了改造, 改造以后曝气系统正常, 反冲洗效果良好, 出水水质得到明显改善, 2008年3月的出水C O D 为32～100m g /L、NH N 为0. 17～10m g /L、SS 为3-3～60m g /L、DO 为5. 6～7. 2m g /L。

同时, 发现一级滤池出水C O D 、氨氮浓度较低, 溶解氧含量高, 这给硝化细菌的生长创造了良好的条件, 使硝化细菌大量繁殖。研究证明, 硝化滤池C O D 浓度越低, 反应器硝化效率越高; 当硝化滤池

[1]

中C O D >60m g /L时, 硝化作用开始受到抑制。硝化细菌大量繁殖过程中也向外分泌大分子物质, 这些物质具有一定的粘性, 将滤料粘结在一起形成板结层。从板结滤料中取分离液置于显微镜下观察, 可以发现生物膜较厚、大量细菌形成的菌落以及许多单细胞动物, 如绿眼虫、钟虫、线虫等。2. 2　滤料粒径变小

仙女河污水处理厂的曝气生物滤池选用陶瓷滤料, 有效粒径为4. 13m m , 不均匀系数K 1. 23。80=滤料在运行过程中, 受水力剪切、滤料之间的冲撞、摩擦、生物膜的侵蚀作用等因素影响, 粒径变小, 滤料之间的空隙亦随之变小, 更容易被生物膜、单细胞和多细胞动物以及悬浮物填满而发生板结现象。2. 3　滤池反冲洗周期延长

仙女河污水处理厂一期工程48个滤池共用一套反冲洗系统。由于滤池数量较多, 单个反冲洗周期一般需要50m i n , 因此滤池反冲洗需要排队等候。同时, 滤池反冲洗又受到设备维护、检修等多种因素的影响, 这样会使滤池反冲洗的周期延长, 甚至超过48h , 从而引起悬浮物和生物膜累积过多, 最终导致滤料层板结。2. 4　反冲洗不彻底

仙女河污水处理厂一期反冲洗水泵流量为1080m /h, 反冲洗风机风量为2850m /h, 反冲洗水洗强度为4. 16L /(m ·s ) , 与设计规范规定的5

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～10L /(m ·s ) 相比偏小, 而且滤板开孔率较大, 难以保证反冲洗效果。

在反冲洗过程中, 滤料间的悬浮物和脱落的生

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解决方案3　

3. 1　改变反冲洗各段时间

以前反冲洗周期一般是气洗5m i n 、气水洗15m i n 、水洗35m i n , 板结发生后将反冲洗周期改为气

洗8m i n 、气水洗8m i n 、水洗20m i n 。延长气洗时间可使滤料层在气流作用下发生松动, 有利于后续气水洗和水洗过程。反冲洗各段时间的改变, 使滤池反冲洗周期由原来的55m i n 缩短为现在的36m i n , 从而增加了滤池反冲洗周期的频率, 使滤池反冲洗能够按时进行, 避免因单个滤池反冲洗周期长而引起反冲洗不能按时进行, 以至于悬浮物积累过多和生物膜生长过厚的情况。3. 2　加大水洗强度

水洗由原来的1台泵变为2台泵, 水洗强度由

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4. 16L /(m ·s ) 增加到8. 32L /(m ·s ) 。由于滤料的密度比水的密度稍大, 水洗强度加倍会使板结的滤料层被抬到更高的位置, 同时水洗强度加大也会形成强大的冲击力, 板结的滤料层在水柱的强力冲击下, 薄弱的部分发生断裂, 使滤料被冲开, 悬浮物和脱落的生物膜也被冲出。

3. 3　延长降水时间

以前降水时间一般设定为180s , 在这段时间内一般水位降低30、40或50c m 。板结发生以后, 将降水时间由180s 延长到300s , 水位降至1m 左右。降水以后, 滤池的水压降低, 反冲洗时的压力也随之降低, 滤料在气流作用下更容易松动, 为随后的气水洗和水洗创造了更好的条件。

(下转第96页)

参考文献:

[1]　王占生, 刘文君. 微污染水源饮用水处理[M]. 北京:

中国建筑工业出版社, 1999. [2]　张林生. 水的深度处理与回用技术[M ]. 北京:化学

工业出版社, 2004. [3]　于鑫, 张晓健, 王占生. 饮用水生物处理中生物量的脂

磷法测定[J ]. 给水排水, 2002, 28(5) :1-5.

[4]　孙昕, 张金松, 葛旭, 等. 生物活性炭滤池的反冲洗方

式研究[J ]. 中国给水排水, 2002, 18(2) :14-17.

电话:(0512) 65802093　[1**********]E-m a i l :k e l v o n 0425@126. c o m 收稿日期:2008-12-25

累积效果与微生物繁殖速度有关。

③　通过活性炭滤池的生物降解作用, 可在常

规处理工艺的基础上, 有效提高对水中溶解性有机物的去除效果; 当原水水质发生突变时, 对氨氮和有机物的去除率仍能保持在较高水平, 进而保证出水水质。

④　气水反冲效果优于单水冲方式, 原因在于较大的紊流气体能够预先冲松滤层, 为有效冲刷吸附于炭粒孔隙间的失活生物膜奠定基础, 促进生物膜的更新作用; 同时还能大大节约冲洗水量, 降低制水成本。

(上接第92页) 4　结语

对于采用曝气生物滤池工艺的污水处理厂, 反冲洗强度不够、滤池反冲洗周期延长、反冲洗不彻底等因素都会影响曝气生物滤池的功能, 甚至发生滤料板结现象。因此, 滤池的及时有效反冲洗是保持其稳定运行的关键, 这就要求在实际运行过程中, 根据进水水质的变化和滤池运行的实际情况, 及时调整反冲洗的时间和强度, 提高反冲洗的清洗效果, 从

根本上预防滤料板结的发生。参考文献:

[1]　郑俊, 吴浩汀. 曝气生物滤池工艺的理论与工程应用

[M ]. 北京:化学工业出版社, 2004.

电话:(024) 22818330E-m a i l :k i n g j i e 68@163. c o m 收稿日期:2009-02-

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