BioDopp工藝在鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的應(yīng)用實(shí)例

劉月，徐旭，賈蒙蒙，趙嬙，陶晶，彭程，任天奇

（北京博匯特環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，北京 100102）

1 工程概況

某鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的服務(wù)范圍包含1個(gè)工業(yè)園區(qū)和3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其近期服務(wù)人口約2萬(wàn)人，遠(yuǎn)期3萬(wàn)人，該鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠接納3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的生活污水與工業(yè)園區(qū)廢水，園區(qū)企業(yè)需對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或GB／T 31962—2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求后，才能排入污水處理廠。該污水處理廠的建設(shè)按近、遠(yuǎn)兩期進(jìn)行；其中粗格柵與提升泵房、細(xì)格柵及旋流沉砂池、污泥脫水間、紫外消毒渠等按遠(yuǎn)期一次性建設(shè)完成；生化池按近期建設(shè)，分兩次建設(shè)完成；濾布濾池設(shè)備、紫外消毒設(shè)備、泵等按近期進(jìn)行安裝。目前，該污水處理廠一期工程已經(jīng)建設(shè)完工，并通過(guò)調(diào)試進(jìn)入了正常的運(yùn)行階段。

2 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量

該污水處理廠的近期設(shè)計(jì)規(guī)模為3 000 t／d，遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)規(guī)模為5 200 t／d。其中工業(yè)園區(qū)廢水所占比例約為20%，主要為石材廢水，其污染物主要為懸浮物，無(wú)其他特殊污染物或生物毒性物質(zhì)排放到水體中，廢水排放量小、水質(zhì)濃度高；生活污水占比約為80%，其污染物主要為氨氮、總氮及有機(jī)物等，污水排放量大、水質(zhì)低。由于將二者合并處理可大大提高工業(yè)園區(qū)廢水的可生化性，有利于工業(yè)廢水的生化處理，同時(shí)由于工業(yè)園區(qū)廢水水量小，進(jìn)水水量、負(fù)荷波動(dòng)不大，其對(duì)整個(gè)污水處理系統(tǒng)的影響較小，因此依據(jù)工業(yè)園區(qū)廢水和生活污水的排放限值和水量比例，采用加權(quán)平均值法確定該污水處理廠一期工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)。設(shè)計(jì)出水執(zhí)行DB 51／2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中工業(yè)集中區(qū)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab.1 Design influent and effluent water quality

3 污水處理工藝流程

工藝流程對(duì)污水處理廠出水指標(biāo)能否滿(mǎn)足要求發(fā)揮著至關(guān)重要的作用［1-3］，因此污水處理廠工藝流程的確定既要結(jié)合國(guó)內(nèi)外污水處理廠的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，還要考慮具體項(xiàng)目的水質(zhì)特點(diǎn)及當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保要求［4］。

該廠污水中m（BOD5）／m（COD）＝0.29，污水的可生化性一般，故前段設(shè)置水解酸化池以提高污水的可生化性［5］；m（BOD5）／m（TN）＝3.1，故污水中碳源不足，無(wú)法達(dá)到理想的脫氮效果，需要向生化池投加碳源，為生物脫氮提供電子供體；m（BOD5）／m（TP）＝34，滿(mǎn)足生物除磷的要求，故可以利用BioDopp生化池厭氧、缺氧和好氧交替的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行生物除磷，但由于生物除磷的效率有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)生化系統(tǒng)出水TP濃度直接達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，還需輔助化學(xué)除磷予以去除。依據(jù)該廠污水水質(zhì)分析，以及本項(xiàng)目對(duì)污水處理程度的要求，最終確定采用粗格柵與提升泵房-細(xì)格柵及旋流沉砂池作為一級(jí)污水處理工藝對(duì)懸浮物等進(jìn)行去除，采用水解酸化池-BioDopp生化池作為二級(jí)污水處理工藝對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行去除，采用濾布濾池-紫外消毒渠作為三級(jí)處理工藝對(duì)污水進(jìn)行深度處理。

BioDopp工藝是結(jié)合了氧化溝的混合液內(nèi)回流及一體化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念，利用A2／O不同功能分區(qū)的形式，通過(guò)創(chuàng)新的空氣提推技術(shù)作為源動(dòng)力，將不同功能單元結(jié)合在一起的生化處理工藝。該工藝具備占地少、能耗低、投資少及運(yùn)營(yíng)管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)高濃度難降解工業(yè)廢水及市政生活污水均有較大的處理優(yōu)勢(shì)。其主要的工藝特色為AAOAOC一體化結(jié)構(gòu)、空氣提推技術(shù)、高回流比技術(shù)、曝氣控制技術(shù)、BioDopp SAS系統(tǒng)等［6］。

污水處理廠及BioDopp生化池的工藝流程分別如圖1、圖2所示。

圖1 污水處理廠工藝流程Fig.1 Process flow of sewage treatment plant

圖2 BioDopp生化池工藝流程Fig.2 Process flow of BioDopp biochemical pool

污水首先經(jīng)過(guò)粗格柵截留大尺寸固體懸浮物后，再通過(guò)細(xì)格柵進(jìn)一步去除較大尺寸的固體懸浮物，然后進(jìn)入旋流沉砂池，利用其沉降分離作用去除污水中密度較大的無(wú)機(jī)顆粒，并同時(shí)去除部分密度較小的懸浮物。

旋流沉砂池出水流入水解酸化池，水解酸化池可以降解大分子有機(jī)物，去除水中部分COD及SS，水解酸化池采用脈沖布水系統(tǒng)，池內(nèi)安裝編織填料，以增加微生物量，出水采用三角堰集水槽，出水進(jìn)入BioDopp生化池進(jìn)行脫氮除磷、降解有機(jī)物。BioDopp生化池由厭氧區(qū)、前置缺氧區(qū)、前置好氧區(qū)、后置缺氧區(qū)、后置好氧區(qū)和沉淀區(qū)構(gòu)成，厭氧區(qū)完成磷的充分釋放，設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)，同時(shí)自沉淀區(qū)進(jìn)行污泥回流；前置缺氧區(qū)進(jìn)行脫氮，設(shè)置潛水推流攪拌機(jī)，前置缺氧區(qū)出水端設(shè)置空氣提推器，提供好氧至缺氧回流的動(dòng)力，空氣提推器可實(shí)現(xiàn)大比例回流，有效提高脫氮效率；后置好氧區(qū)內(nèi)設(shè)軟管曝氣系統(tǒng)，該曝氣系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)35%的充氧效率，大大降低了曝氣能耗，后置缺氧區(qū)進(jìn)一步進(jìn)行脫氮，并防止碳源穿透。后置好氧區(qū)出水進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行泥水分離，出水進(jìn)入濾布濾池，進(jìn)一步去除SS，過(guò)濾后的出水經(jīng)紫外消毒裝置消毒后，計(jì)量排放。為有效保障污水處理廠的脫氮效率和可生化性，設(shè)置碳源投加系統(tǒng)。為有效保障污水處理廠的除磷效率，在生化反應(yīng)池末端通過(guò)投加藥劑進(jìn)一步化學(xué)除磷。

粗細(xì)格柵的固體截留物粉碎后外運(yùn)，進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。旋流沉砂池的沉砂由排砂設(shè)備排出，經(jīng)螺旋洗砂機(jī)清洗后，外運(yùn)進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。水解酸化池污泥和剩余污泥送至污泥儲(chǔ)池，隨后經(jīng)機(jī)械濃縮、板框壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)并處理。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）集水池與粗格柵渠。1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與進(jìn)水泵房合建。集水池尺寸為3.8 m×1.5 m×7.0 m，粗格柵渠尺寸為5.9 m×1.5 m×7.0 m，內(nèi)設(shè)2條渠道，一期工程完成2條渠道的土建及設(shè)備安裝。單渠的設(shè)計(jì)水量為3 000 m3／d，配置寬0.7 m、柵條間隙20 mm的反撈式格柵除污機(jī)，2臺(tái)格柵除污機(jī)共配置一套長(zhǎng)度5.5 m、輸送量0.5 m3／h的帶式輸送機(jī)。

（2）進(jìn)水泵房。1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為3.8 m×2.4 m×7.0 m。一期工程安裝2臺(tái)潛污泵（1用1備），二期工程新增1臺(tái)潛污泵（2用1備），Q＝130 m3／h，H＝19 m，N＝15 kW，帶自動(dòng)耦合裝置。一期工程配備電動(dòng)葫蘆1臺(tái)，起吊高度為10 m，軌道長(zhǎng)度為15 m，功率為1.85 kW。

（3）細(xì)格柵渠。1座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，與旋流沉砂池合建。細(xì)格柵渠尺寸為3.5 m×2.2 m×1.7 m，內(nèi)設(shè)2條渠道，一期工程完成2條渠道的設(shè)備安裝，單渠設(shè)計(jì)水量為3 000 m3／d，每條渠各安裝1臺(tái)格柵機(jī)，格柵間隙為5 mm，寬度為0.5 m，安裝角度為60°，功率為0.75 kW；螺旋輸送機(jī)1臺(tái)，長(zhǎng)度為4.0 m，功率為1.5 kW。

（4）旋流沉砂池。2臺(tái)，尺寸為φ1.5 m×3.5 m，單池處理水量為130 m3／h。一期工程完成全部設(shè)備安裝，羅茨鼓風(fēng)機(jī)1套，風(fēng)量為1.5 m3／min，功率為2.2 kW；砂水分離器1個(gè)，流量為18～43 m3／h，功率為0.37 kW。

（5）水解酸化池。2座，尺寸為13.9m×5.0m×8.0 m，內(nèi)置材質(zhì)為PP＋維尼龍的組合填料。配備排泥泵2臺(tái)，Q＝20 m3／h，H＝12 m，N＝1.5 kW；脈沖布水器4套，配套穿孔布水管。

（6）BioDopp生化池。2座，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一期工程完成近期生化池的建設(shè)與設(shè)備安裝。單座生化池設(shè)計(jì)流量為62.5 m3／h，尺寸為22.4 m×13.9 m×6.5 m，有效水深為6 m，其中厭氧區(qū)有效容積108.40 m3，前置缺氧區(qū)有效容積為201.24 m3，前置好氧區(qū)有效容積為508.30 m3，后置缺氧區(qū)有效容積為126.72 m3，后置好氧區(qū)有效容積為125.72 m3；總水力停留時(shí)間為17.13 h，其中厭氧區(qū)為1.74 h，前置缺氧區(qū)為3.22 h，前置好氧區(qū)為8.14h，后置缺氧區(qū)為2.02 h，后置好氧區(qū)為2.01 h。標(biāo)準(zhǔn)狀況下最大需氧量為420.36 kg［O2］／h，COD容積負(fù)荷為0.84 kg［COD］／（m3·d），NH3-N容積負(fù)荷為0.09 kg［NH3－N］／（m3·d），前置缺氧區(qū)總氮容積負(fù)荷為0.19 kg［NO3-－N］／（m3·d），后置缺氧區(qū)總氮容積負(fù)荷為0.12 kg［NO3-－N］／（m3·d），沉淀區(qū)表面負(fù)荷為0.63 m3／（m2·h），COD污泥負(fù)荷為0.18 kg［COD］／（kg［MLSS］·d），污泥齡為18.28 d，MLSS為4 500 mg／L，污泥回流比為100%（75%～100%可調(diào)），硝化液回流比為500%（100%～500%可調(diào)）。生化池配置的主要設(shè)備包含4組空氣提推器、2套曝氣系統(tǒng)、2臺(tái)吸刮泥機(jī)、4臺(tái)排泥泵、6臺(tái)潛水?dāng)嚢杵鞯取?/p>

（7）濾布濾池。1臺(tái)，箱體式，尺寸為3.2 m×2.5 m×2.8 m，有效水深為2.6 m，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為125 m3／h，水力停留時(shí)間為10 min，近期配套2片直徑為2 m的濾布，遠(yuǎn)期增加2片同一型號(hào)的濾布。反沖洗廢水返回前段預(yù)處理系統(tǒng)［7］。

（8）紫外線消毒及巴氏計(jì)量槽。設(shè)置1座巴氏計(jì)量槽，內(nèi)設(shè)2條渠道，渠道內(nèi)置紫外消毒設(shè)備，單條渠道按3 000 m3／d規(guī)模設(shè)計(jì)；巴氏計(jì)量槽的計(jì)量范圍為0～600 m3／h，渠道有效長(zhǎng)度為2.5 m，有效寬度為0.2 m。土建按遠(yuǎn)期規(guī)模5 200 m3／d施工，消毒設(shè)備按近期規(guī)模3 000 m3／d安裝；配置1套紫外消毒模塊及控制系統(tǒng)，模塊內(nèi)置12根紫外燈管，單管照射功率為260 W，消毒時(shí)間為8 s。

（9）污泥脫水系統(tǒng)。系統(tǒng)進(jìn)泥含水率為99.2%，脫水后含水率不超過(guò)60%；近期濕泥量為30 m3／d，絕干污泥產(chǎn)量為195 kg／d。配置高壓板框壓濾機(jī)1臺(tái)，過(guò)濾面積為45 m2，每天工作12 h；污泥調(diào)理罐2臺(tái)，每天工作時(shí)間與高壓板框壓濾機(jī)一致，污泥調(diào)理罐每個(gè)工作周期約1.5 h，包括進(jìn)泥、調(diào)理、出泥時(shí)間；進(jìn)泥同時(shí)由藥劑投加裝置向調(diào)理罐同時(shí)投加PAC、FeCl3溶液，當(dāng)脫水效果不好時(shí)，可以投加適量生石灰以改善脫水性能。

5 運(yùn)行效果

本項(xiàng)目一期工程于2019年3月建成，調(diào)試完成至今運(yùn)行效果穩(wěn)定。2019年8月至10月實(shí)際進(jìn)出水情況見(jiàn)表2。

表2 實(shí)際進(jìn)出水水質(zhì)Tab.2 Actual influent and effluent water quality

從表2中可看出，由于生化池設(shè)有厭氧區(qū)、前置缺氧區(qū)、后置缺氧區(qū)、前置好氧區(qū)和后置好氧區(qū)，脫氮除碳效果較好，出水NH3-N質(zhì)量濃度為0.34 mg／L，COD質(zhì)量濃度為28.2 mg／L。另外，TP、SS和TN等指標(biāo)的出水濃度也明顯低于設(shè)計(jì)值。

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該污水處理廠的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用主要包括電耗及藥劑費(fèi)用，其中電費(fèi)為0.60元／t，藥劑包括乙酸鈉、PAC、PAM，藥劑費(fèi)用為0.29元／t，合計(jì)為0.89元／t。

7 結(jié)語(yǔ)

本工程采用水解酸化-BioDopp生化工藝處理生活污水和工業(yè)廢水的混合廢水，在進(jìn)水COD、NH3-N、TN、TP質(zhì)量濃度分別為312、30、42、2.8 mg／L時(shí)，出水分別為28.2、0.34、10.6、0.25 mg／L，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到了DB51／2311—2016中工業(yè)集中區(qū)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)。BioDopp生化池集生化區(qū)、沉淀區(qū)為一體，布置緊湊、節(jié)省占地，可為其他類(lèi)似污水處理廠的設(shè)計(jì)提供借鑒。