AAO-RPIR工藝在某污水處理廠擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

樊雪紅,陳燕波,劉 臣,司徒菲,宋子明,徐佳佳,徐 林

(1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司,湖北武漢 430010;2.宜春津核環(huán)?？萍加邢薰?江西宜春 336000)

近年來(lái),在國(guó)家環(huán)境保護(hù)政策的號(hào)召下,各地污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。而隨著城市的擴(kuò)展,大部分現(xiàn)狀污水廠已處于城市中心,征地困難。因此,在污水廠擴(kuò)建、改造工程中既要考慮提高水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn),又要節(jié)約用地。而目前作為替代傳統(tǒng)AAO工藝的生物反應(yīng)器(MBR)工藝具有出水水質(zhì)好、占地少等優(yōu)點(diǎn),在污水處理方面已進(jìn)入成熟發(fā)展時(shí)期,成為21世紀(jì)新型主流技術(shù)[1-3]。但目前隨著該工藝的推廣運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)其在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中又具有高能耗、膜清洗管理復(fù)雜等弊端。近幾年來(lái),隨著水處理技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,出現(xiàn)了各種新型水處理技術(shù),本文主要采用快速生化污水處理技術(shù)(RPIR),該工藝既能實(shí)現(xiàn)節(jié)約用地,提高出水標(biāo)準(zhǔn),同時(shí),又能避免MBR清洗過(guò)程的高能耗、藥耗、管理運(yùn)行等方面的問(wèn)題[4]。該工藝已在全國(guó)各地二十多個(gè)污水廠或工程中得到應(yīng)用,如深圳固戍污水廠、江蘇響水縣城區(qū)生活污水廠、福永應(yīng)急污水處理工程,實(shí)際運(yùn)行效果良好。本文通過(guò)對(duì)工程RPIR工藝運(yùn)行后的出水控制指標(biāo)進(jìn)行分析,并與本廠一期同規(guī)模的MBR工藝運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比,進(jìn)一步表明了該工藝具有占地少、節(jié)能、建設(shè)成本低等優(yōu)勢(shì)。

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目現(xiàn)狀

江西省某市污水廠周邊三面環(huán)山,山體高度相對(duì)廠區(qū)地面達(dá)30 m。一期污水廠工程規(guī)模為2.0萬(wàn)m3/d,采用AAO+MBR工藝,于2018年初投產(chǎn)運(yùn)行。廠區(qū)污水來(lái)源主要為周邊工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)廢水及配套附屬設(shè)施的生活污水?，F(xiàn)狀污水廠一期設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

表1 一期設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)Tab.1 Phase I Designed Water Quality of Influent and Effluent

污水廠出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。目前,隨著工業(yè)企業(yè)的大量入駐及周邊配套設(shè)施的發(fā)展,現(xiàn)狀污水廠已處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),急需進(jìn)行工程擴(kuò)建。經(jīng)前期方案論證,本次二期擴(kuò)建工程規(guī)模為2.0萬(wàn)m3/d。

1.2 二期擴(kuò)建工程

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃及近、遠(yuǎn)期運(yùn)行管理便捷性等要求,本次擴(kuò)建工程位置需與現(xiàn)狀一期工程統(tǒng)籌考慮。因現(xiàn)有廠區(qū)預(yù)留空地較少,擴(kuò)建工程需向外圍新征用地。污水廠三面環(huán)山,山體多為強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖,開(kāi)挖困難且土方量較大。為降低工程投資,必須進(jìn)行嚴(yán)格的用地限制,污水處理工藝選擇需采用集約化、高標(biāo)準(zhǔn)的處理工藝。

2 工藝設(shè)計(jì)選擇

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

對(duì)污水廠近2年來(lái)進(jìn)水水質(zhì)按照90%的保證率進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,主要進(jìn)水指標(biāo)CODCr、BOD5、SS、TN、氨氮、TP的質(zhì)量濃度分別為303、198、368、21.8、17.5、7.5 mg/L。參考國(guó)內(nèi)相類似的典型工業(yè)園區(qū)實(shí)測(cè)及設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì),對(duì)原一期工程設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整,確定本次二期擴(kuò)建工程進(jìn)水水質(zhì)(表2)。相對(duì)于一期設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo),CODCr質(zhì)量濃度由原500 mg/L調(diào)整為400 mg/L、BOD5質(zhì)量濃度由原300 mg/L調(diào)整為200 mg/L、TP質(zhì)量濃度由原4.0 mg/L調(diào)整為8.0 mg/L。根據(jù)現(xiàn)狀主要進(jìn)水控制指標(biāo)值,進(jìn)水TP濃度偏高,另外,調(diào)查數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)進(jìn)水氯離子質(zhì)量濃度為500～800 mg/L,此數(shù)值相對(duì)于常規(guī)生活污水廠偏高,但根據(jù)現(xiàn)狀一期運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),氯離子并未對(duì)生物污泥活性造成影響。因此,本工程主要控制指標(biāo)為TP,氯離子指標(biāo)只作為污水廠進(jìn)水監(jiān)測(cè)指標(biāo),不作為控制指標(biāo)。

設(shè)計(jì)出水水質(zhì)根據(jù)環(huán)評(píng)報(bào)告中受納水體水環(huán)境保護(hù)要求,與原一期工程保持一致,按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

表2 二期設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab.2 Phase Ⅱ Designed Water Quality of Influent and Effluent

2.2 主體工藝選擇

根據(jù)本工程特點(diǎn),處理工藝需選擇占地少、出水水質(zhì)穩(wěn)定、可靠的處理工藝,因此,二級(jí)處理工藝選擇是重中之重。本工程方案首先考慮省去二沉池,目前能省去二沉池的工藝方案主要為以MBR為代表的處理工藝[1-2]。本廠現(xiàn)狀一期主體工藝采用AAO+MBR工藝,出水可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但據(jù)污水廠運(yùn)營(yíng)方反映,現(xiàn)狀MBR膜沖洗時(shí)易打結(jié)、運(yùn)行管理復(fù)雜、藥耗量及電耗量較大、處理成本高。為了解決一期現(xiàn)狀運(yùn)行問(wèn)題,需找到一種高效、節(jié)能、省地的工藝來(lái)代替MBR工藝。

圖1 處理工藝流程Fig.1 Flow of Treatment Process

RPIR技術(shù)是一種新型污水處理技術(shù),其基本原理是通過(guò)在生物池上方設(shè)置導(dǎo)流模塊,將傳統(tǒng)的生物池和二沉池組合在一起。同時(shí),該導(dǎo)流模塊裝置還可利用生物池內(nèi)原有曝氣條件創(chuàng)造出污泥自動(dòng)回流環(huán)境,在不需要增加其他額外動(dòng)力的條件下使泥水形成自動(dòng)環(huán)流現(xiàn)象,大大提高了氧傳質(zhì)效率,促進(jìn)空氣、微生物(活性污泥)和水體三相的接觸反應(yīng),反應(yīng)器內(nèi)在維持較高的污泥濃度條件下,形成了等同微生物的截留作用[4-5]。在控制污泥回流量的情況下,該反應(yīng)器內(nèi)活性污泥質(zhì)量濃度可達(dá)到5 000 mg/L以上,能高效去除水中CODCr、BOD、氨氮、TP等各項(xiàng)污染物質(zhì)[6]。

本單元的基本流程為:待處理污水由RPIR高效反應(yīng)器底部進(jìn)入,然后進(jìn)入中間的曝氣區(qū)域,混合液經(jīng)反應(yīng)器內(nèi)置的導(dǎo)流板作用可實(shí)現(xiàn)液、氣、固分離,同時(shí),模塊上方部分出水可在外加循環(huán)回流作用下回到反應(yīng)器底部,進(jìn)一步發(fā)生生化反應(yīng)。在泥水分離區(qū)放置斜管,沉淀污泥自動(dòng)滑至模塊下方,而后部分污泥在曝氣區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)動(dòng)力內(nèi)循環(huán),清水由池頂出水槽收集后排放,本工藝可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水、出水[4]。

該工藝相對(duì)于傳統(tǒng)的AAO工藝省去了二沉池,經(jīng)前期方案對(duì)比,本工程若按照AAO工藝+二沉池方案,將增加用地面積約為4 000 m2,而采用RPIR工藝噸水節(jié)約用地面積指標(biāo)約為0.2 m2。

3 處理工藝設(shè)計(jì)

3.1 處理工藝流程

由于廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀工程建設(shè)時(shí)未考慮遠(yuǎn)期規(guī)劃,本次二期擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)為全流程處理工藝(圖1)。污水經(jīng)進(jìn)水泵房提升后進(jìn)入細(xì)格柵、曝氣沉砂池,沉砂池后設(shè)置事故調(diào)節(jié)池。因目前進(jìn)水CODCr濃度相對(duì)常規(guī)工業(yè)污水廠較低,一期現(xiàn)狀并未啟動(dòng)水解酸化池也能保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)至一級(jí)A。為減少本階段工程投資,考慮預(yù)留混凝沉淀池及水解酸化池用地,待后期進(jìn)水濃度升高時(shí)再增設(shè)相應(yīng)的處理單元。主體處理工藝采用AAO+RPIR組合工藝,深度處理單元為高效沉淀池、轉(zhuǎn)盤濾池。為節(jié)約用地,轉(zhuǎn)盤濾池及接觸消毒池采用組合形式,消毒劑采用穩(wěn)定、可靠的成品次氯酸鈉溶液。

3.2 預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)

污水廠進(jìn)水主要為工業(yè)廢水,進(jìn)水水量及水質(zhì)均有較大的波動(dòng)性,原水經(jīng)粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂預(yù)處理后,進(jìn)入事故調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)。粗格柵、進(jìn)水泵房設(shè)計(jì)平面總尺寸為27.70 m×8.30 m,主要去除污水中的較大漂浮物,并將污水提升至下一處理單元;細(xì)格柵間、曝氣沉砂池采用合建方式,平面總尺寸為27.70 m×8.30 m,曝氣沉砂池最大流量時(shí)水力停留時(shí)間為8.4 min。

事故池、調(diào)節(jié)池采用合建方式,總平面尺寸為49.0 m×31.05 m,分為獨(dú)立運(yùn)行的2格。本單元采用出水水泵與溢流堰兩種出水方式,當(dāng)僅需調(diào)節(jié)水質(zhì)時(shí),采用溢流堰出水方式;當(dāng)需調(diào)節(jié)水質(zhì)與水量時(shí),采用水泵出水方式,設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為11.3 h。池內(nèi)配置高揚(yáng)程潛水泵4臺(tái)(2用2備),Q=540 m3/h,H=8 m,N=18.5 kW,n=975 r/min,低揚(yáng)程水泵4臺(tái)(2用2備),Q=540 m3/h,H=0.5～2 m,N=18.5 kW。

3.3 二級(jí)主體處理工藝設(shè)計(jì)

本工程二級(jí)處理主體工藝采用AAO-RPIR處理工藝,AAO生化單元與RPIR是整個(gè)污水處理的核心部分,兩者相互聯(lián)系密切。核心設(shè)備RPIR模塊為全不銹鋼材質(zhì)拼裝式設(shè)備,該反應(yīng)器模塊置于AAO生物池好氧區(qū)上方,該組合工藝設(shè)計(jì)如圖2所示。

注:標(biāo)高單位為m。圖2 AAO-RPIR工藝Fig.2 Process of AAO-RPIR

本工程設(shè)計(jì)AAO-RPIR組合單元分為獨(dú)立運(yùn)行的2組。單組處理水量為1.0萬(wàn)m3/d,設(shè)計(jì)主要參數(shù)如下。

(1)生物池主體單元設(shè)計(jì)

生物池按照傳統(tǒng)成熟的AAO工藝設(shè)計(jì),分為厭氧、缺氧及好氧區(qū)3個(gè)主要單元。設(shè)計(jì)厭氧區(qū)停留時(shí)間為2.0 h,缺氧區(qū)停留時(shí)間為3.91 h,好氧區(qū)停留時(shí)間為11.33 h。氣水比為4.3∶1.0,混合液設(shè)計(jì)值為4.5 kg/m3。生物池好氧段至缺氧段回流比為200%,缺氧區(qū)至厭氧區(qū)混合液回流比為100%。各反應(yīng)區(qū)均設(shè)置推流器以保證混合液流態(tài)呈推流混合式。

(2)RPIR模塊設(shè)計(jì)

RPIR模塊取代了生物池后的二沉池,模塊為全不銹鋼材質(zhì),各模塊均勻布置在生物池好氧池上方。單個(gè)模塊尺寸為5.0 m×2.4 m×2.9 m,單套設(shè)備處理水量為350 m3/d,本工程兩條處理路線共設(shè)計(jì)66套R(shí)PIR模塊。因生物池面積較大,考慮工程投資,模塊上方暫未設(shè)計(jì)防陽(yáng)光屋頂,集水槽會(huì)滋生藻類及積泥。結(jié)合高效沉淀池運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),生物池曝氣總管上引出一根氣沖管路,氣沖管路沿生物池縱向敷設(shè),在每個(gè)RPIR模塊端頭引出一根DN32氣沖軟管,管路上加設(shè)氣動(dòng)閘閥,可滿足自動(dòng)沖洗要求。

(3)過(guò)渡區(qū)設(shè)計(jì)

在生物池好氧區(qū)及缺氧區(qū)之間設(shè)置過(guò)渡區(qū),水力停留時(shí)間為1.12 h。過(guò)渡區(qū)端部設(shè)置污泥濃縮區(qū),好氧區(qū)高濃度硝化液經(jīng)回流渠道至預(yù)濃縮區(qū)后,通過(guò)上部溢流堰由內(nèi)回流泵抽至缺氧區(qū)。預(yù)濃縮區(qū)下部污泥由剩余污泥泵排出,上部硝化液經(jīng)過(guò)渡區(qū)釋放一定的溶解氧后回流至缺氧區(qū)。此過(guò)程既促進(jìn)了污泥的沉降又保證了缺氧區(qū)的反硝化脫氮效果。

3.4 深度處理工藝設(shè)計(jì)

從出水水質(zhì)安全性及經(jīng)濟(jì)性方面考慮,本工程深度處理方案推薦采用混凝沉淀+過(guò)濾方案。結(jié)合污水廠現(xiàn)狀進(jìn)水水質(zhì)TN濃度不高、TP濃度較高的特點(diǎn),并從節(jié)約用地、投資等方面考慮,深度處理工藝推薦采用高效沉淀池+轉(zhuǎn)盤濾池方案。

(1)高效沉淀池

高效沉淀池共分2組,單組設(shè)計(jì)平均時(shí)流量為625 m3/h,最大時(shí)流量為937.5 m3/h,平面尺寸為23.1 m×17.50 m,池深為5.8 m?；炷齽┚酆下然X(PAC)投加量為15 mg/L。反應(yīng)區(qū)聚丙烯酰胺(PAM)投加量為0.5 mg/L?；旌蠀^(qū)停留時(shí)間為2.48 min,反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間為9.14 min。高峰時(shí)斜管區(qū)上升流速為11.28 m/h,污泥循環(huán)回流系數(shù)為5.0%。

轉(zhuǎn)盤濾池、消毒池及巴氏計(jì)量槽考慮采用合建形式,池體總平面尺寸為22.85 m×16.30 m。轉(zhuǎn)盤濾池設(shè)計(jì)2組,設(shè)計(jì)濾速≤15 m3/(h·m2),單個(gè)濾盤直徑為3 m,濾盤為12個(gè),有效過(guò)濾面積為150 m2。接觸消毒池設(shè)計(jì)為廊道式,停留時(shí)間為30 min,采用次氯酸鈉消毒,平均加氯量為6 mg/L,最大加氯量為12 mg/L;巴氏計(jì)量槽設(shè)在接觸消毒池出水段,設(shè)計(jì)喉寬為0.3 m。

4 運(yùn)行效果

該工程于2021年9月完工,生物池內(nèi)接種污泥來(lái)自于一期,污泥活性較高、啟動(dòng)快。經(jīng)2周調(diào)試后,出水水質(zhì)已達(dá)標(biāo),至今處于穩(wěn)定運(yùn)行階段。實(shí)際運(yùn)行期間,RPIR一體化反應(yīng)池內(nèi)能維持較高的污泥濃度,污泥質(zhì)量濃度為4.5～5.5 g/L,污泥沉降比(SV)為35%～45%,溶解氧(DO)質(zhì)量濃度為4～5 mg/L。在試運(yùn)行期間,對(duì)2021年11月1日—30日運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。調(diào)查發(fā)現(xiàn)此期間實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)比原設(shè)計(jì)值略低,主要原因可能為:一方面環(huán)保部門加大了對(duì)園區(qū)企業(yè)污水排放的監(jiān)管力度,各企業(yè)排放口均設(shè)置了在線監(jiān)測(cè)點(diǎn),嚴(yán)防各種偷排、不達(dá)標(biāo)排放等情況;另一方面,受新冠疫情影響,目前園區(qū)工藝企業(yè)經(jīng)濟(jì)不景氣,部分企業(yè)生產(chǎn)量大大降低。

4.1 CODCr處理效果

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)如圖3所示,CODCr進(jìn)水質(zhì)量濃度最大值為148 mg/L、最小值為90 mg/L,出水質(zhì)量濃度最大值為21 mg/L、最小值為10 mg/L,平均去除率為90.26%。CODCr去除效果較好,出水水質(zhì)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 進(jìn)出水CODCr質(zhì)量濃度Fig.3 CODCr Mass Concentration of Influent and Effluent

4.2 TN處理效果

TN進(jìn)出水水質(zhì)分析如圖4所示。TN進(jìn)水質(zhì)量濃度為17.8～27.6 mg/L,出水質(zhì)量濃度為7.8～13.4 mg/L,平均去除率為52.76%。由于11月冬季水溫較低且處于調(diào)試運(yùn)行期間,反硝化效果受到一定影響,去除率不高。后續(xù)隨著工藝運(yùn)行的穩(wěn)定,TN去除效果會(huì)有一定提高。

圖4 進(jìn)出水TN質(zhì)量濃度Fig.4 TN Mass Concentration of Influent and Effluent

4.3 氨氮處理效果

由圖5可知,氨氮去除效果較高且極其穩(wěn)定,平均去除率為99%,出水平均質(zhì)量濃度為0.4 mg/L。即使進(jìn)水濃度有突然升高的現(xiàn)象,出水濃度亦較低,遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)出水水質(zhì)。這主要是RPIR在好氧區(qū)的環(huán)形導(dǎo)流作用使得水中氨氮能夠更加徹底得到氧化,為下一步的硝化、反硝化反應(yīng)除氮提供良好的基礎(chǔ)條件。

圖5 進(jìn)出水氨氮質(zhì)量濃度Fig.5 Ammonia Nitrogen Mass Concentration of Influent and Effluent

圖6 TP進(jìn)出水質(zhì)量濃度Fig.6 TP Mass Concentration of Influent and Effluent

4.4 TP處理效果

圖6為TP進(jìn)出水質(zhì)量濃度。由數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)可看出,進(jìn)水TP質(zhì)量濃度為1.79～4.90 mg/L,變化趨勢(shì)較大,出水TP質(zhì)量濃度為0.31～0.44 mg/L,除磷效果較好且穩(wěn)定,平均去除率為91.83%。調(diào)查期間高效沉淀池內(nèi)并未投加PAC等化學(xué)藥劑,除磷效果完全取決于生物除磷。即使在進(jìn)水TP質(zhì)量濃度高達(dá)5.0 mg/L時(shí)也能處理至0.5 mg/L以下,可見(jiàn),RPIR導(dǎo)流模塊內(nèi)環(huán)流作用能使得相對(duì)于普通的AAO生物池增強(qiáng)了生物除磷效果。

顯效:無(wú)出現(xiàn)惡心、牽拉疼痛、低血壓等并發(fā)癥,肌松良好、術(shù)野顯露好,生命體征循環(huán)指標(biāo)麻醉前后穩(wěn)定;有效:生命體征循環(huán)指標(biāo)麻醉前后有一定波動(dòng),肌松較好,牽拉疼痛不明顯;無(wú)效:生命體征循環(huán)指標(biāo)麻醉前后明顯波動(dòng)。老年人腹部手術(shù)麻醉效果為顯效、有效百分率之和[3]。

通過(guò)以上各指標(biāo)處理效果可以看出,即使在進(jìn)水濃度有較大波動(dòng)時(shí),本工藝處理效果均較能穩(wěn)定達(dá)標(biāo),試運(yùn)行期間處理效果較好,出水水質(zhì)優(yōu)于一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 經(jīng)濟(jì)分析

本次二期2萬(wàn)m3/d擴(kuò)建工程投資為10 220萬(wàn)元,建設(shè)費(fèi)用為8 470萬(wàn)元。單位總成本(年均)為1.89元/m3,單位經(jīng)營(yíng)成本為1.03元/m3。

通過(guò)對(duì)本工程進(jìn)行財(cái)務(wù)分析,本項(xiàng)目財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)均高于國(guó)內(nèi)同行業(yè)平均水平,全部投資所得稅前財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為6.08%,高于同行業(yè)水平(6%)。投資回收期為12.61年,低于行業(yè)基準(zhǔn)投資回收期(15年左右)。

6 廠區(qū)一期MBR與本期RPIR工藝對(duì)比

本工程現(xiàn)狀廠區(qū)內(nèi)一期采用MBR工藝,二期采用RPIR工藝,兩期日均處理規(guī)模均為2.0萬(wàn)m3/d,進(jìn)水來(lái)源相同。結(jié)合廠區(qū)現(xiàn)狀運(yùn)行情況,一、二期工藝出水均能優(yōu)于出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)一、二期具體運(yùn)行效果對(duì)比如下。

(1)主要指標(biāo)處理方面:各檢測(cè)指標(biāo)處理效果略有差異,一期工藝中CODCr、SS、TP、TN及氨氮去除率依次為93%、96%、82%、53%及91%,二期為89%、91%、75%、50%及98%。從數(shù)據(jù)分析來(lái)看,一期MBR工藝對(duì)CODCr、SS、TP的效果較二期RPIR稍好,對(duì)除TN效果基本無(wú)差異,除氨氮效果二期優(yōu)于一期。

(2)運(yùn)行管理方面:一期膜反洗品頻率較高,沖洗時(shí)易打結(jié);二期RPIR模塊上方會(huì)有藻類滋生,需定期清洗。一、二期都需要一定的人工維護(hù),但二期較一期勞動(dòng)強(qiáng)度小,管理相對(duì)方便。

(3)電耗、能耗方面:一期膜沖洗需要各種藥劑及大量電耗,而RPIR清洗只需定期氣沖或水沖即可,沖洗無(wú)需藥耗及電耗,且由于RPIR模塊利用生物池內(nèi)原有曝氣條件創(chuàng)造出污泥自動(dòng)回流氣升動(dòng)力環(huán)境,相對(duì)于傳動(dòng)的AAO+二沉池工藝亦省去了外回流的運(yùn)行電耗。一、二期運(yùn)行電耗數(shù)據(jù)分析如圖7所示。由圖7可知,一期MBR運(yùn)行電耗趨勢(shì)線遠(yuǎn)高于二期?，F(xiàn)狀一期工程平均運(yùn)行電耗為0.61 kW·h/t,而二期試運(yùn)期平均電耗僅為0.164 kW·h/t。

圖7 一、二期運(yùn)行電耗Fig.7 Operation Power Consumption of Phase Ⅰ and Ⅱ

(4)經(jīng)濟(jì)對(duì)比:一期MBR池土建工程費(fèi)用為1 100萬(wàn)元,膜組件約為1 800萬(wàn)元;而二期RPIR工藝無(wú)額外土建工程,RPIR模塊設(shè)備費(fèi)用為99萬(wàn)元,此模塊采用SS304不銹鋼材質(zhì),使用壽命為30年。MBR膜使用年限僅為5～8年,如按7年更換期計(jì)算,30年內(nèi)總膜組件更新費(fèi)用約為6 000萬(wàn)元,每年折舊成本約為200萬(wàn)元。

(5)占地面積對(duì)比:相對(duì)于MBR工藝更為省地,節(jié)約了MBR工藝中的MBR池,噸水節(jié)約用地面積指標(biāo)大概為0.06 m2。從本廠兩種工藝對(duì)比分析,MBR和RPIR兩種工藝特點(diǎn)都具有強(qiáng)化固液分離、提高活性污泥濃度、提升生化反應(yīng)速率的效果。但相對(duì)于MBR,RPIR工藝能更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)約投資和運(yùn)行成本,同時(shí),方便管理。

總體而言,RPIR模塊為成品不銹鋼材質(zhì)拼裝式設(shè)備,直接置于生物池上方,該設(shè)備無(wú)易損部件,且無(wú)需增加土建工程,具有施工周期短、啟動(dòng)快、建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本低等特點(diǎn),在投資、運(yùn)行和維護(hù)等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì),可在小型污水廠擴(kuò)建、提標(biāo)改造及水環(huán)境治理方面加以推廣應(yīng)用[3,6-8]。

7 結(jié)論

(1)主體處理工藝中RPIR模塊置于生物池上方,該技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池實(shí)現(xiàn)固液分離,可提高懸浮物去除率;同時(shí)將截留帶有帶量微生物的活性污泥利用現(xiàn)有氣升動(dòng)力回流至好氧區(qū),可保持生物池內(nèi)較高的活性污泥濃度,相比傳統(tǒng)的AAO工藝,能同步實(shí)現(xiàn)高效脫氮除磷。

(2)RPIR模塊置于生物池上方,用地較為節(jié)約。與傳統(tǒng)的AAO工藝相比省去了二沉池,與MBR工藝相比省去了MBR池,用地更為節(jié)省。

(3)RPIR模塊利用好氧區(qū)內(nèi)氣升動(dòng)力進(jìn)行泥水分離,無(wú)需增設(shè)其他外加動(dòng)力,相對(duì)于MBR工藝大大節(jié)約了膜吹掃、清洗產(chǎn)生的電耗及藥耗。

(4)本處理工藝相對(duì)傳統(tǒng)AAO工藝具有污泥齡較長(zhǎng)、剩余污泥產(chǎn)泥量少等特點(diǎn),可減少外運(yùn)處置等費(fèi)用。調(diào)試運(yùn)行期間,當(dāng)生物池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度低于4 000 mg/L時(shí),出水良好,無(wú)剩余污泥排出。當(dāng)污泥質(zhì)量濃度為4 000～6 000 mg/L時(shí),生物池內(nèi)排泥量為100～120 m3/d。