1、氮肥与合成气第 51 卷第 2 期2023 年 2 月作者简介:王勤东(1996)，男，助理工程师，主要从事煤化工设备管理工作;1265393217 qqcom曝气生物滤池曝气不均匀原因分析及处理王勤东，高柳(陕西长青能源化工有限公司，陕西宝鸡721000)摘要:随着社会经济高速发展，水环境问题与大气环境问题层出不穷，对于环境问题的关注度也日益增加。曝气生物滤池是集生物氧化和截留悬浮固体为一体的新工艺，可有效降低化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、混合液中活性污泥浓度(SS)和氨氮质量浓度。但随着曝气生物滤池运行时间的加长，滤料堵塞严重，导致滤池底部的曝气器及支管存在不同程度的损坏，进
2、而发生曝气不均匀等问题。针对这一情况，在检修时增加了每根曝气支管上支架的数量，同时在选型时单孔膜曝气器气孔间距也从之前的 20 cm 减小到了 15 cm，不仅增强了支管的强度，而且使得布气更加均匀。关键词:曝气生物滤池;曝气器;滤料中图分类号:X703文献标志码:B文章编号:2096-3548(2023)02-0028-03DOI:1019910/jcnkiISSN2096-3548202302011陕西长青能源化工有限公司(简称长青能源)60 万 t/a 甲醇项目配套 3 座 10 m6 m6 m的曝气生物滤池。曝气生物滤池的主要作用是对来自于序列间歇式活性污泥法(SB)池的水，利用微生物
3、进一步去除水中残余有机物及氨氮。曝气生物滤池采用上流式，其底部为气水混合室，之上为长柄滤头、曝气管、垫层、滤层。反冲洗时，气水同时进入混合室，经长柄滤头进入滤料，反冲出水回入调节池，与原污水一并处理。曝气系统采用生物滤池专用单孔膜曝气器。但随着曝气生物滤池运行时间的加长，会逐渐出现滤料堵塞严重、曝气器支管损坏严重、曝气不均匀、曝气风机负荷增加等问题。1结构及工作原理曝气生物滤池的结构见图 1。图 1曝气生物滤池示意图曝气生物滤池的工作原理包括上向流与下向流 2 种1-2，长青能源采用上向流的形式。在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料采用特制的球形轻质陶粒滤料，按级配装填，粒径为 46 m
4、m，比表面积为 3 5 m2/g，具有挂膜性能好、反冲洗容易、截污能力强、阻力小等特点。滤料表面生长着高活性的生物膜，滤池内部曝气。污水流经滤料时，利用滤料的高比表面积带来的高浓度生物膜的氧化降解能力对污水进行快速净化，实现生物氧化降解作用;同时，污水流经滤料时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留污水中的悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，实现截留作用;运行一定时间后，由于水头损失的增加，需要对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物，更新生物膜，实现反冲洗作用3-4。2曝气效果差的原因分析曝气装置的性能对曝气生物滤池的运行、管理及能耗等都有重要的影响。目前，国内
5、多采用单孔膜曝气器，因为其具有布气均匀、氧传质效率高的优点。但是，单孔膜曝气器在运行一段时间后就会存在不同程度的堵塞和布气不均匀的现象，时间越久，堵塞越严重。经过长时间的运行，由于曝气管受滤料的压力，且可能已到使用年限，82氮肥与合成气第 51 卷第 2 期2023 年 2 月所以曝气支管就会发生断裂，这就会使滤料进入曝气管，进而使得曝气风机的负荷增加，影响曝气效果。另外，单孔膜曝气器上橡胶膜片的孔口均匀程度和橡胶的老化程度都是影响其布气均匀性和运行效果的重要因素。由于制造精度的问题，导致曝气管的孔口尺寸不一致，更有甚者，制造时橡胶膜片的孔口与曝气管的孔口存在错位现象，这就使得空气不能很顺畅地
6、从曝气管孔口中出来。随着单孔橡胶膜片的老化，滤料就会更容易进入曝气支管中，从而导致曝气管堵塞。3改进措施陕西长青能源化工有限公司 3 座曝气生物滤池自 2012 年投运后，没有检修过。由于运行时间已经很久，加之 SB 池来水水质也比较差，所以导致曝气生物滤池对来水的处理效果大大减弱。由于大量的滤料进入曝气管中，堵塞了压缩空气的通道，导致曝气风机即使提供了额定的风量，也达不到预定的曝气效果。决定先清理 3 座曝气生物滤池的滤料，然后对曝气管进行逐座更换。将水排干后，可以看到滤料表面有一层厚厚的淤泥(见图 2)，晾了 2 3 d 后，操作员踩在架板上才能勉强站住。经过12 d 的清理，才将 1 座
7、曝气生物滤池的滤料全部清理完毕。在清理的过程中，越往池底，滤料中所夹带的水分和淤泥越多，清理起来越困难，但这也说明了对曝气生物滤池检修的必要性。在拆除旧的曝气管时，发现 1 根曝气支管的固定支架数量有限，曝气支管损坏严重;同时，曝气支管与母管连接所用的接头大部分已从母管上面脱落，使得滤料进入母管中，严重堵塞了压缩空气的流道，影响布气效果。图 2排水后的曝气生物滤池选用混凝土用膨胀螺栓，配合支架的上管夹和下管夹对曝气支管进行固定。上管夹和下管夹均为半圆筒形，检修时逐个对支架进行检查，以保证每个支架的上管夹与下管夹将曝气支管固定，没有脱开的风险。增加了每根曝气支管上膨胀螺栓的数量，以提高曝气支管的
8、强度(见图 3)。考虑到曝气支管上的气孔越多，曝气效果会越好;因此，经过对比多家的单孔膜曝气器，最终所采购的单孔膜曝气器的气孔间距从原来的 20 cm 变成了15 cm。这样一来就加大了每根支管上单孔膜曝气器的密度，从而增大了曝气量，有效延长了单孔膜曝气器的使用寿命，而且曝出的气泡更加微小(见图 4)，使得空气在水中的氧转移效率更高，节省了运行成本。图 3曝气管更换过程中(a)更换前(b)更换后图 4曝气器更换前后曝气效果比较92氮肥与合成气第 51 卷第 2 期2023 年 2 月4结语从曝气生物滤池的工艺原理、主要形式及其优缺点等方面对其在污水处理中的应用进行了阐述。曝气生物滤池是常见的污
9、水处理技术，其能去除多种有害物质，具有出水水质好、高效节能、成本低等诸多优势，因而在污水处理中得到日益广泛的应用4。在曝气生物滤池中作用最大的部分无疑是滤料，但为了给微生物提供足够的溶解氧，曝气器在污水处理中也充当着极其重要的作用，只有布气均匀，才能使微生物发挥氧化降解作用和对悬浮物的截留作用，进而使污水的出水水质达标。通过运行一段时间后证明，新换的单孔膜曝气器不受池内温度影响，不受滤池高度及挂膜生物陶粒滤料空隙率控制，气泡直径小、分布匀称并且分布范围大，因曝气器出口凹凸不平，所以曝气器气孔不易被堵塞，避免了挂膜生物陶粒滤料的堆压，减少了支管支架断裂的风险，保证了系统的稳定运行。参考文献 1朱
10、崟莹 曝气生物滤池生物脱氮过程机理模型研究D重庆:重庆大学，2018 2徐亚明，蒋彬 曝气生物滤池的原理及工艺J 工业水处理，2002，22(6):1-5 3齐兵强，王占生 曝气生物滤池在污水处理中的应用J给水排水，2000，26(10):4-8 4祝烨烨 污水处理中曝气生物滤池应用研究J 北方环境，2020，32(7):39-41(收稿日期2022-03-29)(上接第 19 页)由表 3 可以看出:2 个方案的区别主要在于塔底排放废水中氨氮含量，物料消耗相差较大。方案二比方案一的蒸汽消耗量增加了约 10.5%，氢氧化钠消耗量增加了约 10.8%。结合污水处理装置能力及运行经济性等方面因素综
11、合考虑，最终确定了方案一为实施方案。4氨回收装置运行情况氨回收装置于 2017 年底建成投产，运行至今总体稳定可靠。日产质量分数为 25%30%的高浓度纯净氨水约 10 t，全部用于热电脱硝工序。氨回收装置排放废水中氨氮质量分数150106，达到了设计要求。氨回收装置投用前后1 个月废水指标的变化情况见表 4。表 4氨回收装置投用前后废水指标的变化情况项目投用前投用后氨氮质量浓度/(mgL1)408295碱度/(mmolL1)126103pH8582由表 4 可以看出:氨回收装置投用后气化外排废水中氨氮含量、碱度及 pH 都出现了明显下降。其 中 氨 氮 质 量 浓 度 由 408 mg/L
12、降 至295 mg/L，下降了约 27.7%，脱氨效果显著，极大缓解了后续污水处理工序的压力。由于经验不足等多方面原因，在运行过程中也出现了一些问题，主要为:(1)由于 pH 计指示不准，加碱量不足，导致塔顶换热器堵塞。通过对进口氨氮含量进行分析结合 pH 计对加碱量进行控制解决了问题。(2)在技术论证时认为含氨废水中氯离子不会到达塔顶，因此塔顶换热器最初选择了 304L 材质，运行 8 个月后发现换热器列管出现了腐蚀穿孔现象。对该换热器升级为 TA2材质后，运行至今未发生腐蚀和泄漏。5结语多级变温吸收氨回收技术在国内煤化工行业应用至今，已累计运行 3 a 以上，工艺技术成熟可靠。该技术的成功应用为降低废水氨氮含量，确保达标排放，解决气化系统结垢问题，延长装置运行周期提供了新的途径，也为含氨废水的综合利用提供了新的思路。参考文献 1史彦辉，邹荣，马小东 一氧化碳变换高含氨废水处置的研究J 安徽化工，2015，43(3):57-61 2张云杉，刘振华，李艳华 酸性水汽提装置单塔侧线抽氨工艺运行研究 J 山东化工，2008，37(9):40-44 3陈莉，肖珍平，李忠燕 一氧化碳变换冷凝液汽提工艺技术改进探讨 J 化工设计，2012，23(2):3-6 4徐超 汽提塔闪蒸汽凝液制备氨水项目J 氮肥与合成气，2022，50(6):20-21，26(收稿日期2022-07-22)03
