BAF工艺在炼油污水处理工程中的应用

曝气生物滤池（简称BAF）是生物接触氧化工艺的一种形式。即在生物反应器内装填高比表面积的颗粒火山岩滤料，在火山岩层下部鼓风曝气，以提供微生物生长的载体和需氧量。污水由上向下或由下往上流过火山岩滤料层时，空气与污水逆向或同向接触。污水在能过火山岩滤料表面生物膜时发生生化反应，使有机物得到去除，火山岩滤料同时起到物理过滤作用。BAF的最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续二次沉淀池，具有去除SS，CODCr，BOD和氨氮等功能。本文通过对某污水处理场BAF装置进行分析探讨，希望能为炼油污水BAF的工艺设计及运行管理提供一些参考。1、污水处理场工程概况某污水处理场处理污水的主要特点是含油量高、有机物的质量浓度高，可生化性差。污水处理场一级处理采用传统的调节均质、隔油和气浮等除油工艺，去除大部分油类和悬浮物。二级处理采用泥法和膜法相结合的两段生化工艺，其中一段采用活性污泥法A/O曝气池，用于去除大部分的有机负荷，二段采用BAF装置，进一步去除有机物，并对悬浮物进行截留，确保处理后排水水质完全达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。２、BAF装置设计2.1BAF装置设计参数①设计水量：200m3/h。②设计水质：BAF装置进水水质按照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准设计，出水水质按照一级标准设计。进出水水质见表1。表1 设计进出水水质③其它设计参数a、CODCr容积负荷1.23kg[CODCr]/（m3·d）；b、NH3-N容积负荷0.2kg[CODCr]/（m3·d）；c、曝气气水比6︰1；d、水反洗强度8.89L/（m2·s）；e、气反洗强度为26.5L/（m2·s）；f、滤速0.95m/h；g、滤层水头损失2m。2.2BAF装置的工艺组成①曝气生物滤池（BAF）BAF装置由6间钢筋混凝土滤池组成，单间平面尺寸5m×7m，深5.8m，滤池从下至上依次为配水系统、承托层、反冲洗配风系统、曝气配风系统、滤料层和集水区。工艺简图见图1。图1 BAF装置结构及工艺a、承托层采用卵石，粒径4～35mm，装填高度1.3m。承托层主要用来支撑火山岩滤料，同时起到均匀布水和布气的作用。b、滤料层采火山岩滤料，粒径3～6mm，装填厚度3.0m。火山岩滤料具有孔隙率高、比表面积大、吸附能力强、化学稳定性好和机械强度适宜等特点。c、配水系统采用大阻力管式配水方式，正常进水和反冲洗进水都通过该配水系统均匀分配到滤池的整个断面上。d、曝气配风系统采用大阻力管式配气方式。空气通过布设在池内的曝气管均匀的进入滤料层，曝气管管径的大小和设置密度依据所需空气量计算确定。e、反冲洗配风系统也采用大阻力管式配气方式。为保证有效冲洗，在承托层内均匀地布置了多排配气管。f、集水区设在滤池的上部，出水按堰槽集水渠设计。②BAF曝气供风系统污水处理场生化系统由3台D90-1.7离心鼓风机统一供风，在鼓风空气总管上接出一根支管向BAF曝气系统供风。③空气反冲洗供风设备配置2台JAS-200型罗茨鼓风机（备用1台）， 设计风量Q=55.7m3/min，工作压力H=68.65kPa。④反冲洗水泵配置3台CA200-315型离心水泵（备用1台），单台流量Q=563m3/h，扬程H=20m。⑤自控系统BAF装置运行管理采用PLC程序控制系统。6间BAF滤池通过PLC设定程序自动地开闭相应管路上的气动阀门，来实现各间滤池自动控制运行。⑥反冲洗废水池用来储存BAF反冲洗产生的废水，其容积与反洗周期和反洗强度有关，有效容积约为450m3。⑦反冲洗清水池污水处理场的处理后水作为反冲洗用水，清水池容积与反洗周期和反洗强度有关。有效容积约为640m3。3、BAF装置的运行及其效果当A/O曝气池运行平衡，出水中CODCr，SS等污染物指标达到BAF装置进水水质条件，并且生物膜的培养与驯化达到规定的挂膜要求时，即可开启进水阀向滤池进水。并适时调整曝气风量，使溶解氧控制在1.8～3.6mg/L。若出水水质指标达不到排放要求时，BAF出水排入废水池，而后返回到A/O曝气池重新处理；当出水水质指标达到排放标准时，则BAF出水排入污水处理场总排水监控池。此时即可启动PLC程序控制系统。BAF装置在自动控制运行过程中，为了确保滤池中生物膜均匀生长，防止污泥堵塞滤料，应利用曝气供风系统的调节设施，调整各池的供气量，最大限度的做到均匀布气。曝气生物滤池运行中，生物膜渐渐增厚，生长的过量微生物也聚集在滤池表面和火山岩滤料空隙中，滤料间截留了大量悬浮物，造成填料的空隙度减小，水头损失增大。总的水头损失可能达到或接近使设计流量通过BAF装置所必需的水头，或者是出现滤料颗粒穿透，在这两种可能情况任一种出现之前，BAF装置即应停止运行进行反冲洗。BAF装置采用自动气-水联合反冲洗方式。其反冲洗程序是：先用空气反冲洗，再气水联合反冲洗，最后单独水反冲洗（漂洗）。并通过微机对整个反冲洗过程进行自动程序控制。BAF反冲洗周期根据进出水水质及运行情况确定，6间滤池交替进行反洗，通常设置每48h反冲洗一遍，从而保证运行顺利正常进行。某污水处理场BAF装置于2004年3月15日调试成功投入正式运行，出水水质指标完全达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级标准。4、BAF装置的运行操作要点①BAF装置在运行之前，必须对滤料进行浸泡，浸泡时间不少于48h。由于火山岩滤料在使用初期具有一定的物化吸附性，浸泡必须采用新鲜水；通过清水试运，检查布水布气系统的均匀性，并校准气、水反冲洗强度。②正常运行时，为了保证BAF中微生物膜的均匀生长，防止污泥堵塞滤料，应定期对生物膜的生物相进行镜检，巡检时应注意观察生物膜的生长和挂膜情况。微生物膜生长的均匀与否，会表现在微生物膜颜色、微生物膜脱落的是否均匀性上。一旦发生不良情况，应及时调节曝气系统的曝气强度，尽可能做到均匀布气布水。③BAF进水悬浮物的质量浓度不宜过高，应控制SS的质量浓度低于150mg/L运行。否则势必给曝气生物滤池的运行带来困难，使反洗周期缩短，甚至导致出水偏流和滤料层板结。炼油污水属于难生化降解工业废水之一，BAF作为二级处理设施时基质浓度不高，宜采用低负荷操作，运行中应注意避免高负荷长时间冲击。
④由于滤池反冲洗时有可能会使少量滤料破损流失，所以每年要定期视情况予以补充约3%～5%的滤料。5、结语①BAF用于炼油污水的二段生化处理是一种运行可靠、自动化程度高、出水水质好和抗冲击能力强的好氧生物处理新工艺。它与活性污泥法生化工艺相比，有机物容积负荷高，水力停留时间短；其后不需要设置二次沉淀池；与普通生物滤池相比，占地面积小，不易堵塞；与生物接触氧化相比，生物活性较高，处理效果好。②BAF装置集曝气池、二沉池和滤池的功能于一体，具有模块化结构，特别便于炼油污水处理场的改建和扩建。采用火山岩滤料作为填料，其出水水质指标可以完全达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）一级标准。③BAF装置基建投资少，占地省，能耗低，运行管理方便，是一种适用于污水回用处理或深度处理的炼油污水处理新技术。BAF工艺值得在炼油污水处理工程中推广应用。

作者：冯景晓，等 洛阳石化工程公司
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