随着我国对环保要求的日益严格，很多电厂因废水排放不达标迫切需要进行全厂废水处理系统升级改造^〔1〕。火力发电厂湿冷机组循环水排污水总量大，占全厂废水总量的70%以上^〔2〕，循环水排污水处理系统改造是确保此类电厂废水达标排放的重要部分^〔3〕。由于循环水经过浓缩处理后，其中的COD、总氮等污染物指标通常高于排放标准^〔4〕，因此需要采取特定工艺降低污水中的污染物浓度，使循环水排污水能够满足地方排放要求。

某电厂循环水排污水量为350 m³/h，循环水浓缩倍率在5.92左右，循环水补给水采用地表水，水质相对较好。经过浓缩后，循环水中总固体物质含量较高，COD为60~100 mg/L，TN为10~30 mg/L，满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中的二级排放标准。但由于该厂处理后废水对外排放的受纳水体为巢湖流域，当地环保部门要求其中主要污染物（COD、氨氮、总磷）指标按照《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅳ类要求执行，其他污染物指标按照安徽省地方标准《巢湖流域城镇污水处理厂和工业行业主要水污染物排放限值》（DB 34/2710—2016）执行。表 1为循环水排污水处理系统进水及设计出水水质。

由表 1可以看出，循环水排污水中的COD和TN等指标远超过地表水环境质量标准中的Ⅳ类水水质标准，而且循环水排污水B/C约为0.15~0.25，C/N为4~8.6，可生化性差。

由于悬浮物等指标可以通过过滤器等去除，循环水排污水系统达标排放的关键在于去除废水中的TN和COD等生化性指标。曝气生物流化池（ABFT）是生物膜法的一种，该工艺能够有效去除废水中的COD和TN^〔5-7〕。与传统的活性污泥法相比，ABFT工艺具有容积负荷高、占地小、不需反冲洗、污泥产生量小、能耗低等特点^〔8-9〕。经过试验论证后，某2×600 MW机组电厂决定采用“曝气生物流化池+混凝澄清+臭氧氧化+生物活性炭过滤+石英砂过滤”的工艺对循环水排污水进行处理。设计出力为400 m³/h，其中ABFT处理装置设计出力为2×200 m³/h，工艺流程见图 1。

首先，利用ABFT工艺对均质调节后的循环水排污水进行预处理，有效降低后续单元的处理负荷^〔10〕；混凝澄清工艺能有效去除污水中的悬浮物^〔11〕；深度处理选用臭氧-生物活性炭滤池，利用臭氧的强氧化性和活性炭的吸附作用进一步去除有机物^〔12〕；系统末端设置石英砂过滤器去除泄漏的少量悬浮物和炭粉，使系统出水水质能够满足当地环保要求。

表 2为ABFT单元设计进出水水质。

ABFT反应池按2列共8格设置，单格尺寸6.3 m×6.3 m×8.0 m，2列并联运行。ABFT池总有效容积为2 200 m³，总水力停留时间为5.5 h。图 2为该电厂使用的ABFT池构造示意。

由图 2可以看出，ABFT池分为4个区域，包括缓冲配水区、生物载体区、曝气区和清水区。来水通过配水槽均匀配水后进入ABFT池，水流从上至下、从左至右呈S型流经生物载体区，附着在载体上的微生物通过吸附、氧化等作用对来水进行净化，最后通过出水区进入下一单元。

该过程中曝气的作用有3点：（1）提高水中溶解氧浓度，供给微生物内源呼吸所需要的氧气；（2）通过曝气，使微生物载体在ABFT池中呈流化状态；（3）通过曝气可直接将载体表面脱落的生物膜吹落，随水流进入下级澄清池。

ABFT池内部填料采用硝化菌专用载体（NC），型号为NC-5ppi。NC-5ppi填料是目前使用较多的一种微生物载体，选用高分子合成泡沫材料，具有比表面积大、容积负荷高、孔隙率高的特点；切割尺寸为50 mm×50 mm×50 mm，能够有效切割气泡，将微生物代谢产物从表面吹落；采用穿孔曝气，氧气利用率可以达到15%。

调试初期，系统运行负荷为50%时，ABFT池进水流量为200 m³/h，调试至第4天，系统开始满负荷运行，ABFT池进水流量为400 m³/h。调试期间，每天定时向ABFT池中投加Nitrobacteria-Ⅱ型菌种100 kg，连续投加10 d，最终ABFT池中菌种投加总量为1 000 kg。调试期间，进水水温维持在18~20 ℃，均质调节池后的来水pH维持在7.7~8.4，系统进水水温和pH都能较好地适应菌种的生长。经过ABFT单元后，由于硝化作用消耗了碱度，导致出水pH稍有降低，降低后的pH仍维持在7.2~8.4，对菌种的生长繁殖基本不产生影响。

调试运行期间，系统对TN的去除效果如图 3所示。

从图 3可以看出，调试运行的前7天，来水TN波动较大，同时由于此时微生物接种数量不够，导致总排放口出水TN偶尔超标。在满负荷连续运行期间，ABFT单元进水TN为10~30 mg/L，出水TN基本维持在10 mg/L以下，排放口最终出水TN基本稳定在5 mg/L以下，ABFT单元对TN的平均去除率为55%。总体而言，ABFT工艺有着良好的抗总氮负荷的能力，其出水TN满足ABFT单元出水要求，从而使系统最终出水TN满足排放要求。

ABFT池进水COD有2个来源，一个是进水中的COD，另一个是投加的碳源。由于原水BOD₅较低，导致进入ABFT池中的碳氮比不足，为满足脱氮需求，需要向ABFT池中投加碳源（乙酸钠）。一般认为，BOD₅与总凯氏氮（TKN）之比大于4，才可达到理想的脱氮效果^〔13〕。

调试运行期间，系统对COD的去除效果如图 4所示。

从图 4可以看出，调试初期，ABFT单元进水COD在75 mg/L左右，经检测进水BOD₅为10 mg/L左右（BOD₅/TKN≈1＜4），之后连续2 d向进水中投加碳源，ABFT单元进水COD迅速升高至120~130 mg/L，ABFT出水COD在50~60 mg/L，排放口出水COD在20 mg/L以下。调试后期，ABFT单元中的BOD₅/TKN基本维持在4左右，能够满足微生物代谢所需碳源，不再继续向ABFT中投加碳源。满负荷连续运行期间，ABFT单元进水COD在60~100 mg/L，出水COD能够稳定在50 mg/L以下，排放口出水COD能基本稳定在20 mg/L以下，ABFT单元对COD的去除率稳定在35%左右。可见，ABFT工艺在去除总氮过程中，对COD也有一定的去除能力，能降低后续处理单元负荷，使系统出水满足排放要求。

为满足微生物硝化作用所需能量，在来水BOD₅/TKN＜4时，需要向ABFT单元中投加碳源，使ABFT单元中碳氮比大致维持在4∶1，以实现对原水有机物和总氮的高效去除。当来水总氮＞15 mg/L时，以来水总氮20 mg/L计，估算碳源投加量约为30 mg/L。

ABFT单元的反洗需要维持一定的曝气强度，一般不应小于3 m³/（m²·h）；此外，ABFT单元中要维持一定浓度的溶解氧（2~4 mg/L），保证微生物进行硝化反应所需的氧气。根据调试期间经验，曝气风机设定按每4 h开10 min考虑，瞬时风量值为20 m³/min，此时ABFT单元中的溶解氧维持在2~4 mg/L左右。

运行过程中，ABFT单元产生的主要费用包括药剂费（主要为乙酸钠）和电费。满负荷运行中，乙酸钠的投加量按照30 mg/L考虑，则吨水药剂费为0.075元；电费单价为0.594 7元/（kh·W），吨水电费为0.007元，ABFT单元的吨水运行成本约为0.082元，ABFT单元整体运行成本较低。

（1）ABFT工艺适用于电厂循环水排污水的预处理，对于B/C和C/N较低、较难生化处理的循环水排污水，其对TN的去除率较高，能达到55%左右，COD去除率能够稳定在36%左右。

（2）ABFT单元在运行初期需要投加菌种和碳源，随着菌种对水质的适应，生化指标的去除率逐渐提高。

（3）ABFT单元能够连续稳定运行，无需人工维护，运行成本主要体现在碳源的投加费用上，吨水运行成本约为0.082元，总体较低。