CN106554074A - 高钙高盐污水baf深度处理稳定运行方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境工程水处理领域，具体涉及一种高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法及其装置。所述方法包括如下步骤：以二级生化处理后的石化企业高钙高盐污水为深度处理的原水，将乙酸溶液和乙酸钠溶液与原水一起泵入曝气生物滤池；其中，曝气生物滤池运行条件：水力停留时间2-5h，气水比10-15：1。本发明用乙酸+乙酸钠作共基质抑制因鼓风曝气造成的pH值升高，达到防止碳酸钙垢形成，提高COD处理效率，实现高钙高盐污水BAF深度处理装置的长周期稳定运行的目的，出水水质能够达到COD＜60mg/L，NH₃-N＜5mg/L山东省地方排放标准；本发明同时提供其装置，运行成本低，寿命长。

Description

高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法及其装置

技术领域

本发明属于环境工程水处理领域，具体涉及一种高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法及其装置。

背景技术

在石油开采、石油化工、印染、制药等行业都会产生大量的高钙、高盐污水，高钙、高盐会对污水处理系统中的生物产生毒害、抑制作用，并且破坏污泥沉降性能，从而导致普通活性污泥法很难实现高钙、高盐污水的有效处理。普通活性污泥法处理高钙、高盐污水时处理效率低，并且抗盐度冲击能力差。目前，高钙、高盐污水处理一般采用接种嗜盐微生物的方法实现对有机物的有效处理，但接种嗜盐菌受到条件的限制，并且嗜盐菌也会受到污水处理系统中其它微生物的竞争作用，导致该方法处理成本高、处理效果难以长期保证。

随着水质排放标准的日益严格，经过传统二级生物处理的高钙高盐污水已难以满足目前水质排放标准的要求，为实现达标排放或污水回用需求，废水的深度处理已经在较多的污水处理系统中得到应用。污水深度处理技术包括高级氧化、臭氧氧化、砂滤以及曝气生物滤池(BAF)等。其中BAF应用较多，但在实际应用中存在一些问题，尤其是在高钙高盐污水深度处理过程中会出现填料结垢、板结，造成处理效率下降，不能长周期稳定运行等问题。

CN102010094 B介绍了一种高钙高盐污水深度处理达标排放的组合工艺处理方法。所处理高钙高盐污水包括氯碱厂环氧氯丙烷、烯烃废碱液、氯碱废碱液、化学制水排污水等，含高钙高盐以及难以生化降解的有机氯化物等，处理难度大，涉及到COD、NH₃-N等主要污染物的去除。其发明采用预处理-水解酸化-适盐菌氧曝-接触氧化(添加高效硝化菌)-曝气生物滤池(BAF，投加共基质)这样的生物处理组合工艺，使处理后的高钙高盐出水COD＜60mg/L，NH₃-N＜5mg/L，达到了山东省2009年的排放标准。该专利发明中用BAF对生化出水进行深度处理，处理过程中投加乙酸钠作共基质，对COD和NH₃-N有较好的处理效果，但对BAF单元潜在的填料结垢问题没有相应的应对措施，难以维持长周期的平稳运行。

王建娜等人在《BAF深度处理高盐污水填料结垢趋势研究》一文中介绍了对BAF工艺深度处理某石化二级生化处理后的高盐混合污水的填料结垢情况的研究结果。试验结果表明：运行过程中BAF出现的填料结垢原因主要是高盐污水中含高浓度Ca²⁺和碱度，分析确定了碱度来源及适宜的处理方法，延缓了BAF填料结垢趋势，为BAF工艺处理高盐污水的正常运行提供了技术依据。但预防填料结垢措施只是从降低源头来水碱度入手，采取从源头治理的措施。填料一旦结垢则采用盐酸对结垢填料进行浸泡处理的方法，存在操作环境差，劳动强度大，处理成本高的问题。

CN102276053 B公开了一种炼油废水深度处理的方法。该发明以二级处理后的炼油废水为深度处理的原水，基于共代谢原理和原水水质特征，以乙酸为共代谢基质，利用曝气生物滤池进行深度处理。该专利方法只是用于提高BAF对炼油污水深度处理中COD处理效率，没有涉及其填料结垢的问题。该方法共基质乙酸投加量过大，处理成本偏高。

以上研究表明，采用BAF工艺对二级生化出水进行深度处理具有较好的处理效果，但在实际运行过程中也存在着一些问题，尤其是对高钙高盐污水进行深度处理时就存在填料的结垢问题，严重影响其处理效果和正常运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法，能够防止碳酸钙垢形成，提高COD处理效率，实现高钙高盐污水BAF深度处理装置的长周期稳定运行；本发明同时提供其使用的装置。

本发明所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法，包括如下步骤：以二级生化处理后的石化企业高钙高盐污水为深度处理的原水，将乙酸溶液和乙酸钠溶液与原水一起泵入曝气生物滤池；其中，曝气生物滤池运行条件：水力停留时间2-5h，气水比10-15：1。

二级生化处理后的石化企业高钙高盐污水作为原水，原水Ca²⁺(以CaCO₃计)4000-6000mg/L、M-碱度(以CaCO₃计)280-500mg/L、pH 7.3-8.1、COD浓度为60-90mg/L，NH₃-N浓度为10-15mg/L。

优选的技术方案如下：

所述的泵入曝气生物滤池共基质的量：乙酸5-9mgL，乙酸钠3-6mg/L。

所述的泵入曝气生物滤池共基质为乙酸和乙酸钠，泵入曝气生物滤池共基质的量优选为：乙酸6-8mgL，乙酸钠4-5mg/L。

所述的乙酸为工业用乙酸；所述的乙酸钠为工业用乙酸钠。乙酸的加入既能起到共基质的作用又能抑制向污水中鼓风曝气引起的pH值升高。因为pH值的升高会打破高钙高盐污水中的碱度平衡，使污水中原有较高浓度碱度(HCO₃ ^-)一部分转化为CO₃ ^2-，与污水中高浓度Ca²⁺反应，达到CaCO₃的溶度积后即形成沉淀。

所述的曝气生物滤池运行条件优选为：水力停留时间2-4h，气水比10-12：1。

污水中各种碱度存在如下电离平衡：H₂CO₃→H⁺+HCO₃ ^-→2H⁺+CO₃ ^2-，由于高钙高盐污水中含有高浓度的钙和高浓度的碱度，当对污水进行鼓风曝气时，水中二氧化碳被排出，引起pH值升高到7.6-8.2，在该pH范围内碳酸的电离平衡向右进行，污水中原有较高浓度的碱度(HCO₃ ^-)一部分转化为CO₃ ^2-，与污水中高浓度Ca²⁺反应，达到CaCO₃的溶度积后即形成沉淀。随着运行时间的增加，这些碳酸钙会在填料表面逐渐沉积，使得填料结垢板结，造成反洗频次增加甚至无法反洗，严重影响COD处理效果和长周期平稳运行。基于上述原理，采用乙酸+乙酸钠作共基质，既能满足难降解物质共代谢的需求，又能抑制因鼓风曝气造成的pH值的升高，控制pH值在7.8以下，防止碳酸钙垢形成，同时提高了COD的处理效率，确保装置的长周期稳定运行。

BAF处理效果的影响因素还有水力负荷、反洗周期以及溶解氧等。当水力负荷为1.0m³/(m²·h)时，COD去除率可达20.0％；当水力负荷为1.7～2.1m³/(m²·h)时，对滤池出水COD影响不大，当水力负荷提高到2.5m³/(m²·h)时，COD去除率明显降低，出水COD达不到设计指标。氨氮去除率均在70％以上，出水氨氮浓度能够达到设计指标。

所述的曝气生物滤池反洗周期为2～4d，反洗采用气洗、气水联合洗、水洗三步，反洗水源来自出水水箱。反洗过于频繁也不利于BAF处理效果的提高，这是由于在反冲洗过程中，部分生物膜在水的冲刷和填料间互相摩擦下脱落，填料表面不能形成稳定的生物膜，影响了滤池的处理效率。

溶解氧是影响BAF处理效率的另一重要指标，溶解氧不足，耗氧微生物由于得不到足够的氧，新陈代谢能力降低；溶解氧过高，微生物由于代谢活动增强但营养供应不足，而处于饥饿状态，生物膜自身产生氧化，菌胶团解体，处理效率下降。一般溶解氧控制在2～3mg/L。

所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法所使用的装置，包括原水箱，原水箱通过管路与进水泵、进水流量计、曝气生物滤池、压缩空气进气流量计依次相连；其中，进水流量计与曝气生物滤池之间的管线上连接有乙酸溶液计量泵和乙酸溶液箱；进水流量计与曝气生物滤池之间的管线上还连接有乙酸钠溶液计量泵和乙酸钠溶液箱；

原水箱与曝气生物滤池相连，原水箱与曝气生物滤池相连的管线以及原水箱与进水泵相连的管线之间并联有出水水箱；

曝气生物滤池内，中上部设填料床层，底部设布气管。底部还设置有布水系统和承托层。

所述的填料床层内填料选用多孔性、具有粗糙表面和高比表面积的生物陶粒，堆积密度为700-950g/L，粒径3-6mm。

所述的曝气生物滤池采用气水平行上向流式。

所述装置的运行方法：

装置运行前，采用常规方法对曝气生物滤池进行填料浸泡、污泥接种、逐步提高进水负荷三个启动阶段，然后转入满负荷正常运行。

工作时，原水箱中的高钙高盐污水、乙酸溶液箱中的乙酸溶液和乙酸钠溶液箱中的乙酸钠溶液分别通过进水泵、进水流量计，乙酸溶液计量泵和乙酸钠溶液计量泵按一定比例同时打入曝气生物滤池，从底部经布水系统和承托层流经填料床层进行反应，出水流入出水水箱；压缩空气通过压缩空气进气流量计计量后进入曝气生物滤池经布气管进行扩散。

经过一定时间的运行，曝气生物滤池的处理效率会有所下降，需要对其进行反洗。反洗时，压缩空气通过压缩空气进气流量计计量后进入曝气生物滤池经布气管进行扩散，关闭原水、乙酸溶液和乙酸钠溶液，出水水箱中的水经进水泵进入曝气生物滤池，经过气洗、气水联合洗、水洗三步后反洗结束，反洗出水返回原水水箱。

综上所述，本发明的有益效果如下：

(1)本发明基于碳酸钙在水中形成的条件、二级生化处理后的高钙高盐污水水质特征以及高钙高盐污水BAF深度处理运行的实际状况，用乙酸+乙酸钠作共基质抑制因鼓风曝气造成的pH值升高，达到防止碳酸钙垢形成，提高COD处理效率，实现高钙高盐污水BAF深度处理装置的长周期稳定运行的目的。

(2)本发明高钙高盐污水经深度处理后，COD、NH₃-N得到了有效去除，最终出水水质能够达到COD＜60mg/L，NH₃-N＜5mg/L的指标，经过较长时间的运行曝气生物滤池的陶粒没有明显的结垢和结块板结，对COD、NH₃-N去除效果稳定。

(3)本发明同时提供其装置，运行成本低，寿命长。

附图说明

图1是本发明高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法所使用的装置示意图；

图中：1、原水箱；2、进水泵；3、进水流量计；4、乙酸溶液箱；5、乙酸溶液计量泵；6、乙酸钠溶液箱；7、乙酸钠溶液计量泵；8、曝气生物滤池；9、填料床层；10、压缩空气进气流量计；11、布气管；12、出水水箱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示，所述的运行方法所使用的装置，包括原水箱1，原水箱1通过管路与进水泵2、进水流量计3、曝气生物滤池8、压缩空气进气流量计10依次相连；其中，进水流量计3与曝气生物滤池8之间的管线上连接有乙酸溶液计量泵5和乙酸溶液箱4；进水流量计3与曝气生物滤池8之间的管线上还连接有乙酸钠溶液计量泵7和乙酸钠溶液箱6；

原水箱1与曝气生物滤池8相连，原水箱1与曝气生物滤池8相连的管线以及原水箱1与进水泵2相连的管线之间并联有出水水箱12；

曝气生物滤池8内，中上部设填料床层9，底部设布气管11。底部还设置有布水系统和承托层。

所述的填料床层9内填料选用多孔性、具有粗糙表面和高比表面积的生物陶粒，堆积密度为700-950g/L，粒径3-6mm。

所述的曝气生物滤池8采用气水平行上向流式。

装置运行前，采用常规方法对曝气生物滤池8进行填料浸泡、污泥接种、逐步提高进水负荷三个启动阶段，然后转入满负荷正常运行。

工作时，原水箱1中的高钙高盐污水、乙酸溶液箱4中的乙酸溶液和乙酸钠溶液箱6中的乙酸钠溶液分别通过进水泵2、进水流量计3，乙酸溶液计量泵5和乙酸钠溶液计量泵7按一定比例同时打入曝气生物滤池8，从底部经布水系统和承托层流经填料床层9进行反应，出水流入出水水箱12；压缩空气通过压缩空气进气流量计10计量后进入曝气生物滤池8经布气管11进行扩散。

经过一定时间的运行，曝气生物滤池8的处理效率会有所下降，需要对其进行反洗。反洗周期为2～4d，反洗时，压缩空气通过压缩空气进气流量计10计量后进入曝气生物滤池8经布气管11进行扩散，关闭原水、乙酸溶液和乙酸钠溶液，出水水箱12中的水经进水泵2进入曝气生物滤池8，经过气洗、气水联合洗、水洗三步后反洗结束，反洗出水返回原水水箱。

实施例1

以某石化企业污水处理场二级生化处理后的污水为深度处理的原水，经测定，其水质为Ca²⁺(以CaCO₃计)4510-5630mg/L、M-碱度(以CaCO₃计)360-450mg/L、pH 7.3-8.1、COD65-85mg/L、NH₃-N 10-15mg/L。

将乙酸溶液、乙酸钠溶液和原水一起泵入曝气生物滤池8，控制进入BAF乙酸6mg/L、乙酸钠5mg/L；水力停留时间3小时，气水比11：1。连续运行20天，曝气生物滤池8出水pH比进水有所下降(出水pH 6.9-7.8)，陶粒无结垢，陶粒床层没有发生结块板结现象，稳定的运行保证了处理效果。整个运行期间曝气生物滤池8出水COD 53-57mg/L，NH₃-N 4.0-4.5mg/L。

实施例2

以某石化企业污水处理场二级生化处理后的污水为深度处理的原水，经测定，其水质为Ca²⁺(以CaCO₃计)4170-5910mg/L、M-碱度(以CaCO₃计)340-460mg/L、pH 7.1-8.0、COD66-82mg/L、NH₃-N 11-15mg/L。

将乙酸溶液、乙酸钠溶液和原水一起泵入曝气生物滤池8，控制进入BAF乙酸7mg/L、乙酸钠4mg/L；水力停留时间2小时，气水比10：1。在实施例1后，继续连续运行20天(共计运行40天)，曝气生物滤池8出水pH比进水有所下降(出水pH 6.7-7.7)，陶粒无结垢，陶粒床层没有发生结块板结现象，稳定的运行保证了处理效果。整个运行期间曝气生物滤池8出水COD55-58mg/L，NH₃-N 4.1-4.5mg/L。

实施例3

以某石化企业污水处理场二级生化处理后的污水为深度处理的原水，经测定，其水质为Ca²⁺(以CaCO₃计)4380-5270mg/L、M-碱度(以CaCO₃计)290-440mg/L、pH 6.7-7.9、COD浓度为64-83mg/L、NH₃-N浓度为9-14mg/L。

将乙酸溶液、乙酸钠溶液和原水一起泵入曝气生物滤池8，控制进入BAF乙酸8mg/L、乙酸钠4mg/L；水力停留时间2.5小时，气水比11：1。在实施例2后继续连续运行20天(共计运行60天)，曝气生物滤池8出水pH比进水有所下降(出水pH6.5-7.6)，陶粒无结垢，陶粒床层没有发生结块板结现象，稳定的运行保证了处理效果。整个运行期间曝气生物滤池8出水COD51-56mg/L，NH₃-N 3.8-4.1mg/L。

实施例4

以某石化企业污水处理场二级生化处理后的污水为深度处理的原水，经测定，其水质为Ca²⁺(以CaCO₃计)4670-5710mg/L、M-碱度(以CaCO₃计)310-478mg/L、pH 6.9-8.0、COD浓度为65-87mg/L、NH₃-N浓度为8-13mg/L。

将乙酸溶液、乙酸钠溶液和原水一起泵入曝气生物滤池8，控制进入BAF乙酸7mg/L、乙酸钠5mg/L；水力停留时间3.0小时，气水比12：1。在实施例3后继续连续运行30天(共计运行90天)，曝气生物滤池8出水pH比进水有所下降(出水pH6.6-7.7)，陶粒无结垢，陶粒床层没有发生结块板结现象，稳定的运行保证了处理效果。整个运行期间曝气生物滤池8出水COD52-58mg/L，NH₃-N 3.4-4.4mg/L。

对比例

采用和实施例1-4同一石化企业污水处理场二级生化处理后的污水为深度处理的原水，采用相同的工艺和运行参数，只是共基质仅采用乙酸钠。

经测定，原水水质Ca²⁺(以CaCO₃计)4290-5510mg/L、M-碱度(以CaCO₃计)337-432mg/L、pH 6.9-7.9、COD 62-85mg/L、NH₃-N 9-13mg/L。

将乙酸溶钠溶液和原水一起泵入曝气生物滤池8，控制进入BAF共基质乙酸钠12mg/L；水力停留时间3.0小时，气水比11：1。连续运行10天，其出水水质为pH 7.4-8.2、COD56-59mg/L，NH₃-N 4.1-4.9mg/L。出水pH比进水有明显升高，BAF床层下部陶粒表面开始结垢变白，但此时出水还能达标。

在10天连续运行的基础上采用相同的条件继续运行10天，累计运行20天后，其出水水质为pH 7.2-8.3、COD 59-66mg/L，NH₃-N 4.9-6.7mg/L。出水pH比进水有明显升高，BAF床层下部陶粒表面已经有明显的结垢，中部陶粒表面明显的结垢变白，反洗时可以看到床层下部的陶粒已经结块。此时的处理效率已明显下降，处理出水已经不能达标。

在20天连续运行的基础上采用相同的条件继续运行10天，累计运行30天后，其出水水质为pH 7.3-8.2、COD 65-82mg/L，NH₃-N 6.8-11.0mg/L。出水pH比进水有明显升高，整个BAF床层陶粒表面已经有明显的结垢，反洗已经无法进行，处理效果已经很低，处理装置已无法运行。

Claims (9)

1.一种高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法，其特征在于：包括如下步骤：以二级生化处理后的石化企业高钙高盐污水为深度处理的原水，将乙酸溶液和乙酸钠溶液与原水一起泵入曝气生物滤池(8)；其中，曝气生物滤池(8)运行条件：水力停留时间2-5h，气水比10-15：1。

2.根据权利要求1所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法，其特征在于：泵入曝气生物滤池(8)共基质的量：乙酸5-9mgL，乙酸钠3-6mg/L。

3.根据权利要求2所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法，其特征在于：泵入曝气生物滤池(8)共基质的量：乙酸6-8mgL，乙酸钠4-5mg/L。

4.根据权利要求1所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法，其特征在于：乙酸为工业用乙酸；乙酸钠为工业用乙酸钠。

5.根据权利要求1所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法，其特征在于：曝气生物滤池(8)运行条件：水力停留时间2-4h，气水比10-12：1。

6.一种权利要求1-5任一所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法所使用的装置，包括原水箱(1)，其特征在于：原水箱(1)通过管路与进水泵(2)、进水流量计(3)、曝气生物滤池(8)、压缩空气进气流量计(10)依次相连；其中，进水流量计(3)与曝气生物滤池(8)之间的管线上连接有乙酸溶液计量泵(5)和乙酸溶液箱(4)；进水流量计(3)与曝气生物滤池(8)之间的管线上还连接有乙酸钠溶液计量泵(7)和乙酸钠溶液箱(6)；

原水箱(1)与曝气生物滤池(8)相连，原水箱(1)与曝气生物滤池(8)相连的管线以及原水箱(1)与进水泵(2)相连的管线之间并联有出水水箱(12)；

曝气生物滤池(8)内，中上部设填料床层(9)，底部设布气管(11)。

7.根据权利要求6所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法所使用的装置，其特征在于：填料床层(9)内填料选用多孔性、具有粗糙表面和高比表面积的生物陶粒，堆积密度为700-950g/L，粒径3-6mm。

8.根据权利要求6所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法所使用的装置，其特征在于：曝气生物滤池(8)采用气水平行上向流式。

9.根据权利要求6所述的高钙高盐污水BAF深度处理稳定运行方法所使用的装置，其特征在于：曝气生物滤池(8)反洗周期为2～4d，反洗采用气洗、气水联合洗、水洗三步，反洗水源来自出水水箱(12)。