一種新型污水處理工藝在生活污水處理廠的應(yīng)用

趙宇鵬

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院， 山西 太原 030001）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

一種新型污水處理工藝在生活污水處理廠的應(yīng)用

趙宇鵬

（煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院， 山西 太原 030001）

某公司污水處理廠擬采用“BioDopp生化反應(yīng)器+曝氣生物濾池+濾布濾池”的工藝，出水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）V類限值，BioDopp工藝?yán)醚趸瘻系幕旌弦簝?nèi)回流和A2/O不同功能分區(qū)相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，借助CASS工藝前置選擇區(qū)的模式，通過(guò)空氣提推技術(shù)作為流體動(dòng)力，在低能耗條件下可實(shí)現(xiàn)污泥在反應(yīng)器內(nèi)的高回流比，有著能耗低、占地少等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有脫氮除磷功能、實(shí)用性較強(qiáng)的新型污水處理工藝。

BioDopp生化反應(yīng)器 能耗低 空氣提推技術(shù) 曝氣生物濾池

某公司位于汾河沿岸，2012年時(shí)排水管網(wǎng)建設(shè)滯后，很多地區(qū)污廢水靠地面漫流排放，生活污水未經(jīng)處理直接排入汾河，對(duì)周圍水環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，并威脅著汾河周邊及下游地區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量和用水安全。因此，污水處理設(shè)施的建設(shè)十分必要和緊迫。本設(shè)計(jì)污水處理廠建設(shè)規(guī)模為12 000m3/d，占地面積1.4 hm2，擬采用“BioDopp生化反應(yīng)池+曝氣生物濾池+濾布濾池”的工藝，出水達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）V類限值。

1 設(shè)計(jì)年限、服務(wù)范圍及設(shè)計(jì)規(guī)模

本工程建設(shè)內(nèi)容包括污水處理廠和污水管網(wǎng)（含站內(nèi)和站外）。設(shè)計(jì)年限按《霍州市城市總體規(guī)劃文件（1999—2020》規(guī)劃遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)，為2020年。主要服務(wù)范圍為霍州南礦區(qū)規(guī)劃用地范圍，主要范圍包括：辛置礦區(qū)、下莊礦區(qū)、中煤電廠、供應(yīng)公司等，規(guī)模按12 000m3/d設(shè)計(jì)。

2 進(jìn)、出水水質(zhì)

進(jìn)水水質(zhì)BOD5（生化需氧量）質(zhì)量濃度為180 mg/L，COD（化學(xué)需氧量）質(zhì)量濃度為300mg/L，SS（懸浮物）質(zhì)量濃度為280mg/L，NH3-N質(zhì)量濃度為40mg/L，TN質(zhì)量濃度為60mg/L，TP質(zhì)量濃度為5.0 mg/L。

出水水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）V類限值：BOD5質(zhì)量濃度為 10mg/L，COD質(zhì)量濃度為40 mg/L，NH3-N質(zhì)量濃度為2 mg/L，TN質(zhì)量濃度為15 mg/L，TP質(zhì)量濃度為0.4 mg/L。

3 二級(jí)生化段工藝—BioDopp生化反應(yīng)器介紹

BioDopp工藝設(shè)計(jì)理念起始于20世紀(jì)70年代，是德國(guó)Engelbart博士所領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)30余年的研發(fā)，結(jié)合不同行業(yè)廢水，利用傳統(tǒng)生化工藝的優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)化發(fā)展起來(lái)的一種高級(jí)生化工藝。經(jīng)過(guò)持續(xù)的優(yōu)化和工程化應(yīng)用，BioDopp生化工藝已在世界20多個(gè)國(guó)家擁有PCT發(fā)明專利，在多個(gè)行業(yè)擁有示范工程。

BioDopp工藝?yán)醚趸瘻系幕旌弦簝?nèi)回流和A2/O不同功能分區(qū)相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，借助CASS工藝前置選擇區(qū)的模式，通過(guò)空氣提推技術(shù)作為流體動(dòng)力，在低能耗條件下可實(shí)現(xiàn)污泥在反應(yīng)器內(nèi)的高回流比，有著能耗低、占地少等優(yōu)點(diǎn)，是一種具有脫氮除磷功能、實(shí)用性較強(qiáng)的新型污水處理工藝。本工藝的運(yùn)行主要是通過(guò)空氣提推技術(shù)和高回流比技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.1 空氣提推技術(shù)

通過(guò)壓縮空氣為構(gòu)筑物中污水提供源動(dòng)力，改變局部水體的密度，從而實(shí)現(xiàn)提高充氣區(qū)液面來(lái)推動(dòng)水體運(yùn)動(dòng)的新型技術(shù)?；旌弦旱幕亓鞅瓤梢酝ㄟ^(guò)空壓機(jī)的空氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)較大的回流比。相比于傳統(tǒng)的通過(guò)水泵進(jìn)行硝化液回流的工藝，該工藝在低能耗的基礎(chǔ)上，便可實(shí)現(xiàn)幾十倍甚至上百倍的污水回流。

3.2 高回流比技術(shù)

高回流比技術(shù)是通過(guò)空氣提推技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其最大好處在于瞬間稀釋進(jìn)水濃度，形成濃度梯度，可有效地抵抗水力負(fù)荷沖擊。對(duì)于市政污水，BioDopp工藝一般控制回流比15～20左右，對(duì)于工業(yè)水，通常會(huì)根據(jù)其來(lái)水濃度將回流比控制于幾十至幾百倍，動(dòng)力源是來(lái)自低揚(yáng)程、大斷面的空氣提推器。

4 深度處理工藝選擇—“DN型曝氣生物濾池+濾布濾池”

4.1 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池主要是采用粒徑較小的粒狀材料作為濾料，濾料浸沒(méi)在水中，從而可以生長(zhǎng)許多不同性質(zhì)的菌群。是集生物氧化和截留懸浮固體一體的新工藝。該工藝具有去除SS、COD、BOD、脫氮、除磷、去除AOX（有害物質(zhì)）的作用。

曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體于一體，具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有截留水中懸浮物和脫落生物污泥的功能；采用小顆粒濾料具有比表面積大，容易附著微生物的特性；池內(nèi)能夠保持較高的生物量，加上濾料的截留作用，污水處理效果好；反沖洗自動(dòng)化設(shè)計(jì)，具有運(yùn)行管理簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

本項(xiàng)目對(duì)TN去除率要求較高，考慮采用具有硝化反硝化作用的DN型曝氣生物濾池。DN型曝氣生物濾池在保證出水COD達(dá)標(biāo)的前提下，通過(guò)投加甲醇補(bǔ)充碳源和控制溶解氧量，將生化池來(lái)水中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮反硝化，來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的脫氮功能。

4.2 濾布濾池

濾布濾池工藝是一種深度處理或中水回用處理的先進(jìn)工藝，通常設(shè)置于二級(jí)生化處理系統(tǒng)之后，用于過(guò)濾二沉池出水，對(duì)于懸浮物、COD、磷等污染物的進(jìn)一步去除有很好效果。本項(xiàng)目采用濾布濾池，進(jìn)一步過(guò)濾曝氣生物濾池出水，保證出水SS可達(dá)到出水要求。

5 工藝流程

污水進(jìn)入處理廠后，先經(jīng)過(guò)粗格柵去除較大的漂浮物，然后進(jìn)入污水提升泵房，水泵提升后經(jīng)細(xì)格柵進(jìn)入沉砂池，在沉砂池內(nèi)去除比重較大、顆粒較粗的無(wú)機(jī)顆粒，沉砂池出水進(jìn)入初次沉淀池。

設(shè)置初沉池可以去除懸浮物質(zhì)，同時(shí)可以去除20%左右的BOD5，設(shè)置初沉池對(duì)于生化池缺氧段反硝化脫氮所需要碳源有影響，但是由于采用合流制管網(wǎng)，考慮到雨期雨水對(duì)生化段處理系統(tǒng)的沖擊，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)有超越初沉池的管道系統(tǒng)，雨期來(lái)水經(jīng)初沉池沉淀后多余部分可以外排，平時(shí)污水可超越初沉池直接進(jìn)入BioDopp系統(tǒng)，以避免碳源的減少。污水在BioDopp系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)缺氧、好氧和沉淀，出水進(jìn)入中間水池；曝氣池混合液通過(guò)沉淀池底回流至缺氧池。另外，沉淀區(qū)的刮吸泥機(jī)將池底污泥抽至集泥槽，和原水混合后回流至缺氧池，實(shí)現(xiàn)污泥回流。深度處理工藝采用曝氣生物濾池+濾布濾池工藝，出水加氯消毒后回用或排放。

初次沉淀池排泥和BioDopp生化池的剩余污泥排入儲(chǔ)泥池，儲(chǔ)泥池污泥經(jīng)加壓送入污泥脫水間，經(jīng)濃縮、脫水妥善處理后外運(yùn)處置。

曝氣生物濾池和濾布濾池沖洗水進(jìn)入沖洗水收集池，排至進(jìn)水井，工藝流程如圖1所示。

圖1 處理工藝流程

6 工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù)

主要建（構(gòu)）筑物有進(jìn)水井、粗格柵、污水泵房、細(xì)格柵間及砂水分離間、沉砂池、初沉池、BioDopp生化池、中間水池及反沖洗水池、曝氣生物濾池、綜合凈水間、鼓風(fēng)機(jī)房、清水池、儲(chǔ)泥池、污泥泵房、污泥脫水間等建（構(gòu)）筑物，在此重點(diǎn)介紹BioDopp生化池和曝氣生物濾池的設(shè)計(jì)。

6.1 BioDopp生化池

BioDopp生化池由缺氧池、好氧池和快速沉淀池三部分組成，分為兩組。

單池主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量6 000m3/d，混合液懸浮固體濃度6 000mg/L，COD容積負(fù)荷設(shè)計(jì)值1.2 kgCOD/（m3·d），氨氮容積負(fù)荷設(shè)計(jì)值 0.15 kgNH4-N/（m3·d），污泥負(fù)荷0.2 kgCOD/（kgMLSS·d），硝化液回流比1 500%，泥齡21.2 d。

1）缺氧區(qū)。平面尺寸18.0m×8.0m，內(nèi)設(shè)攪拌器和氣提裝置，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。有效水深6.0m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間3.46 h。

2）好氧區(qū)。平面尺寸40.0m×7.0m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效水深6.0m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間6.72 h，采用曝氣軟管曝氣。

3）沉淀區(qū)。平面尺寸21.0m×6.0m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，沉淀區(qū)表面負(fù)荷2.0m3/(m2·h)，內(nèi)設(shè)排泥泵、斜管、填料、刮吸泥機(jī)（配套反洗風(fēng)機(jī)）等。

6.2 深度處理設(shè)計(jì)

6.2.1 曝氣生物濾池

根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)要求，曝氣生物濾池主要考慮TN的去除，所以采用DN型曝氣生物濾池，由于反硝化需要碳源，故投加甲醇，投加量為3.33 kg/kgNO3-N。曝氣生物濾池分為4格，單格面積5×4=20m2，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。配水區(qū)高度1.5m，采用長(zhǎng)柄濾頭，濾板厚度100mm，承脫層厚度400mm，濾層高度3m，采用陶粒濾料，穩(wěn)水層高度0.95m，超高0.5m，濾池總高6.5m。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：反硝化容積負(fù)荷（以NO3-N計(jì)）為0.8 kgNO3-N/（m3·d），水力負(fù)荷為6.7m3/（m2·h），水力停留時(shí)間0.45 h，空氣沖洗強(qiáng)度40m3/（m2·h），水反沖洗強(qiáng)度25m3/（m2·h）。

生物濾池工作周期24 h，采用氣水聯(lián)合反沖洗，氣洗10min，水洗10min，氣水聯(lián)合洗10min，合計(jì)30min。

6.2.2 濾布濾池

設(shè)濾布濾池2套，型號(hào)為TECF-60S，設(shè)在凈水間內(nèi)。

主要參數(shù)（單臺(tái)）：處理量6 000m3/d，過(guò)濾面積為60m2，過(guò)濾孔徑10μm，濾速4.17m/h，反沖洗強(qiáng)度：2 L/（m2·s），水頭損失0.2～0.3m，尺寸為7.40m×2.45m×3.20m，裝機(jī)功率N=4.1 kW。

7 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見(jiàn)表1）

表1 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表

8 結(jié)語(yǔ)

BioDopp工藝采用空氣提推技術(shù)和高效的曝氣系統(tǒng)，比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)能40%以上，具有脫氮除磷功能，出水水質(zhì)好，運(yùn)行污泥濃度高，節(jié)省占地，是一種實(shí)用性很強(qiáng)的新型污水處理工藝。

[1] 張雷，錢大益，陳凱華，等.微氧條件下煤氣化廢水脫氮途徑及機(jī)理[J].化工進(jìn)展，2011，30（增刊）：740-744.

[2] 趙嬙，Wilke Engelbart，朱大明，等.BioDopp工藝—一種節(jié)能降耗的新型工業(yè)廢水處理技術(shù)[J].石油和化工節(jié)能，2012（3）：18-22.

[3] 周少奇，周吉林，范家明.同時(shí)硝化反硝化生物脫氮技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境技術(shù)，2002（2）：38-44.

[4] 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所.室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50014—2006[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

App lication of a New K ind of Sewage Treatment Process in Sewage Treatment Plant

Zhao Yupeng
（Taiyuan Design Research Institute for Coal Industry,Taiyuan Shanxi030021）

"BioDopp biochemical reactor+Biological aerated filter+Filter cloth filter"process is proposed by a sewage treatment plant,the effluent of which reaches V class limit of surface water environment quality standard(GB3838-2002).A mixture of oxidation ditch in reflux and A2/O the design concept of combination of different functional partition are used in BioDopp process,with the help of CASS process preposed choice area,taking the air fluid push technology as a driving force,under the condition of low energy consumption,high reflux ratio of sludge in the reactor can be realized,with the advantages of low energy consumption and less land.It is a kind of denitrification and phosphorus removal function and practicalnew type of sewage treatment process.

BioDopp biochemical reactor;low energy consumption;air lifting technology;biologicalaerated filter

U664.9+2

A

1672-1152（2017）05-0112-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.43

2017-09-19

趙宇鵬（1984—），男，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，碩士研究生，工程師，主要從事污廢水處理工程設(shè)計(jì)。

（編輯：苗運(yùn)平）